Разработка процессов получения диметилового эфира и метанола высшего качества с использованием принципов совмещения

• Автор: Мошняков, Евгений Александрович
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 180 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

Глава I. Литературный обзор.

1.1. Основы хеморектификации

1.2. Ограничения и трудности в реализации хмеморектификационных процессов.

1.3. Сложность хеморектификации.

1.4. Реализация хеморектификационных процессов

1.4.1. Установка, корпус и извлечение катализатора.

1.4.2. Контакт жидкости с частицами катализатора.

1.4.3. Контакт между жидкой и паровой фазами в реакционной зоне

1.4.4. Перепад давления в реакционной зоне.

1.4.5. Удерживающая способность по жидкой фазе в реакционной зоне
1.4.6. Учет старения катализатора
1.5. Конструкция хеморектификационных колонн
1.5.1. Колонны с каталитической насадкой.
1.5.2. Тарелки и сливы для удерживания катализатора
2. Равновесные модели процесса хеморектификации.
2.1. Равновесная модель
2.2. Алгоритмы и приложения для расчета по равновесной модели
2.3. Множественные стационарные состояния и равновесная модель.
3. Описание массопередачи в хеморектификации
4. Неравновесный подход к моделированию хеморектификации
4.1. Неравновесная модель
4.2. Неравновесное моделирование в хеморектификации
4.3. Неравновесная ячеечная модель.
5. Производство диметилового эфира
5.1. Области применения диметилового эфира
5.2. Современные способы получения диметилового эфира.
5.2.1. Получение диметилового эфира из синтезгаза.
5.2.2. Получение диметилового эфира из метанола
5.2.3. Производство ДМЭ из различных источников сырья
5.3. Получение диметилового эфира с использованием совмещенной технологии
6. Получение метаноларектификата метанола высшего качества из метанола сырца
6.1. Трехстадийная ректификация метанола 9.
6.2. Двух стадийная ректификация метанола
6.3. Схема ректификации метанола со стриппингом
6.4. Самопроизвольные химические реакции при производстве метаноларектификата
7. Выводы и постановка задачи.
Глава И. Математическое моделирование процессов хеморектификации
1. Структура математической модели хеморектификации.
2. Модель разделения
3. Алгоритм расчета метод релаксаций
Глава III. Исследование получения диметилового эфира с использованием совмещенной технологии.
1. Кинетика процесса
1.1. Получение ДМЭ из синтезгаза
1.2. Получение ДМЭ из метанола.
2. Изучение влияния неидеальности системы на разделяющую способность.
3. Расчет и оптимизация хеморектификационной схемы для синтеза ДМЭ.
4. Выводы
Глава IV. Исследование самопроизвольных химических реакций
при очистке метаноласырца
1. Самопроизвольные химические реакции при очистке метаноласырца
2. Кинетика реакций ацетализации.
3. Исследование влияния реакций ацетализации на процесс получения
метанола высшего качества из метаноласырца
4. Выводы
Выводы по работе
Литература


При снижении активности катализатора его необходимо регенерировать вне колонны, для чего следует обеспечить возможность легкого извлечения отработанного катализатора и установки нового. Контакт жидкости с частицами катализатора. Равномерное распределение жидкой фазы и избежание застойных зон. Неравномерное распределение жидкости оказывает более негативное воздействие в случае хеморектификации по сравнению с обычной ректификацией. Хорошее радиальное распределение жидкости в каталитической насадке. Это необходимо для того, чтобы избежать точек перегрева, разноса реакционной зоны и снизить «старение» катализатора. Требование к радиальному перемешиванию должно быть решающим при выборе конфигурации и формы насадки. Контакт между жидкой и паровой фазами в реакционной зоне. В случае если скорость реакции высока и реакция лимитируется равновесием, то эффективность парожидкостного контакта оказывает основное влияние на размер реакционной зоны. Для более медленных реакций парожидкостной контакт имеет меньшее значение. Перепад давления в реакционной зоне. Проблема с перепадом давления возникает вследствие того, что часто используется катализатор с малым размером частиц (1-3 мм) для устранения внутридиффузионных ограничений. Каталитическую секцию при таком размере частиц в условиях противотока следует конфигурировать таким образом, чтобы избежать явления «захлебывания». Удерживающая способность по жидкой фазе в реакционной зоне. Время пребывания жидкой фазы на катализаторе оказывает значительное влияние на конверсию и селективность хеморектификационной колонны, в отличие от обычных ректификационных колонн, где основной фактор, влияющий на эффективность процесса, - это удерживающая способность по пару, /(ля тарельчатых хеморектификационных колонн предпочтительным режимом функционирования является пенный, в то время как для обычной ректификации капельный. Учет «старения» катализатора. Несмотря на то, что оптимальной считается непрерывная регенерация катализатора, такие устройства пока не используются в промышленности. Снижение активности катализатора в течение времени должно учитываться при проектировании, путем введения его в избыточном количестве. Помимо избытка катализатора реакция может быть интенсифицирована увеличением флегмового числа, температуры или давления. Конструкция хеморектификационных колонн. Перед рассмотрением вопросов моделирования следует уделить особое внимание вопросам разработки конструкций хеморектификационных колонн []. Для гомогенных хеморектификационных процессов необходимое количество ступеней разделения может быть получено использованием как колонн с упорядоченной или неупорядоченной насадкой (рис. При разработке таких процессов можно руководствоваться положениями, применяемыми для обычной ректификации [, ]. Для хеморектификации предпочтительным гидродинамическим режимом является пенный (рис. Удерживающая способность по жидкой фазе также может быть повышена путем использования колпачковых тарелок, лротивоточных тарелок с дополнительными переливами для повышения времени пребывания. Рис. Насадочная ректификационная колонна. С- % *’ «»* к,- Лл . Рис 1. Тарельчатая Рис. Колонны с каталитической насадкой. В случае гетерогенного катализа конструкция колонны значительно отличается от колонн для гомогенного катализа. Размеры частиц катализатора обычно составляют 1-3 мм. Больший размер частиц приводит к тому, что скорость реакции лимитируется внутренней диффузией. Для предотвращения захлебывания катализатора, как правило, используется каркас из проволочной сетки. Катализатор размещается в колонне в виде секций определенной конфигурации. Следует отметить, что в соответствующих патентах приведены практически все мыслимые способы компоновки насадки. Пористые сферы с частицами катализатора внутри [, ]. Рис. Цилиндрические контейнеры с катализатором []. Рис. Конструкции из проволочной сетки в виде сфер, пластин, тороидов и т. Рис. Горизонтальные сетчатые желоба с катализатором []. Рис. Горизонтальные трубы с катализатором [,,]. Рис. Пакетированный катализатор в оболочке из стеклоткани [, ]. Рис.