Simulation and design of a heat-integrated double-effect reactive distillation process for propylene glycol methyl ether production

A double-effect reactive distillation(DERD)process was proposed for the production of propylene glycol methyl ether from propylene oxide and methanol to overcome the shortcoming of low selectivity and high-energy consumption in the tubular plug-flow reactor.A single-column reactive distillation(RD)process was conducted under optimized operating conditions based on sensitivity analysis as a reference.The results demonstrated that the proposed DERD process is able to achieve more than 95%selectivity of the desired product.After that,a design approach of the DERD process with an objective of the minimum operating cost was proposed to achieve further energy savings in the RD process.The proposed DERD configuration can provide a large energy-savings by totally utilization of the overhead vapor steam in the high-pressure RD column.A comparison of the single-column RD process revealed that the proposed DERD process can reduce the operating cost and the total annual cost of 25.3%and 30.7%,respectively,even though the total capital cost of DERD process is larger than that of the RD process.

双氧水法制环氧丙烷装置废水醇醚回收技术与经济效益分析

双氧水法制环氧丙烷装置(HPPO)废水具有排放总量大、化学需氧量(COD)高、含盐量高、可生化性差的特点。采用多级差压热耦合精馏技术、环保型可循环共沸精馏技术和MVR热泵精馏技术相结合,对HPPO废水进行醇醚回收,在低能耗的同时实现了HPPO废水中高附加值有机物总回收率95%以上,丙烯利用率提高3~5百分点,除盐率接近100%,大幅降低了后续废水处理的难度。在化工行业节能减排、降本增效的大背景下,具有显著的经济效益和社会效益。

直接氧化法环氧丙烷工艺产品水解和醇解程度的研究

直接氧化法环氧丙烷工艺的精制过程主要是环氧丙烷、甲醇、水组成的三元体系的分离,操作参数的变化会影响环氧丙烷与水发生水解反应的水解程度和环氧丙烷与甲醇发生醇解反应的醇解程度,最终影响产品收率。研究不同条件对直接氧化法环氧丙烷产品水解和醇解程度的影响,从而更好地指导生产。

MAF固体碱催化剂催化合成丙二醇甲醚

研究了甲醇与环氧丙烷在固体碱催化剂MAF存在下非均相合成丙二醇甲醚的过程。在反应温度为120～130℃、催化剂用量(质量分数)为0.20%～0.30%、甲醇与环氧丙烷摩尔比为3/1～5/1的反应条件下,环氧丙烷的转化率在98％以上,丙二醇甲醚的选择性达95％,收率达93％,产品中伯醚的选择性为92％～93％。实验发现,该固体碱催化剂使用后无须任何处理,可重复使用,是一种稳定性好、选择性高的环境友好催化剂。

丙二醇单甲醚乙酸酯的合成

使用 12 -磷钨酸为催化剂 ,以丙二醇单甲醚和乙酸为原料合成了丙二醇单甲醚乙酸酯。讨论了催化剂的用量、反应温度、反应时间、乙酸与丙二醇单甲醚的摩尔比等因素对反应的影响。最佳反应条件 :n(乙酸 ) /n(丙二醇单甲醚 ) =1 3 /1,磷钨酸催化剂用量为反应液质量的 0 4% ,带水剂环己烷用量为反应液质量的 2 5 % ,反应温度 110℃ ,反应时间 2 5h ,采用减压蒸馏分离提纯丙二醇单甲醚乙酸酯。用毛细管气相色谱法测定产品的含量 ,并通过沸程测定、元素分析等手段对产品进行了表征 ,产品的纯度 >99% ,收率 92 8%。

钛硅分子筛中铝杂质对其性能的影响

以四丙基溴化铵为模板剂 ,以硅溶胶为硅源 ,采用水热合成法制备了不同铝杂质含量的钛硅分子筛 ,并系统考察了铝杂质对钛硅分子筛性能的影响 .结果表明 ,原料中的铝杂质可促进钛硅分子筛晶化 ,但同时也引入了酸性中心 ;在丙烯环氧化反应中 ,铝杂质形成的酸性中心会催化环氧丙烷与溶剂的副反应 ;加入少量碱性添加物可抑制铝杂质的酸催化作用 ,提高环氧丙烷的选择性 。

镁铝物质的量之比对水滑石纳米材料及其催化性能的影响

采用尿素法制备不同镁铝比的水滑石,利用X射线衍射(XRD)、傅立叶红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和低温N_2吸附技术(BET)等对水滑石进行表征,探讨了镁铝物质的量之比对水滑石晶体结晶度的影响。以合成丙二醇甲醚的反应为探针,考察了不同镁铝比对水滑石氧化物催化性能的影响。结果表明,水滑石的结晶度和其煅烧物的催化性能受镁铝比影响较大。镁铝物质的量之比为4:1的水滑石具有高结晶度的六边形层状或片状结构,晶粒均匀,孔径大、分布窄,其煅烧物在合成丙二醇甲醚反应中具有较好的催化活性和稳定性,环氧丙烷转化率和丙二醇单甲醚选择性分别达到92.7%和97.4%,循环使用5次后催化性能依然稳定。

固体超强酸催化反应合成丙二醇甲醚乙酸酯

开发了以固体超强酸硫酸钛为催化剂精馏反应合成丙二醇甲醚乙酸酯的新工艺,考察了原料醇与酸的摩尔比、催化剂用量、带水剂用量、反应时间等因素对反应转化率的影响,得到了原料醇完全转化的适宜反应条件原料乙酸与醇的摩尔比1.60,带水剂环己烷与醇的摩尔比5.16,催化剂用量为反应物总质量的3.5%,反应时间3.5h。

合成丙二醇甲醚丙酸酯用固体超强酸催化剂的研究

研究了合成丙二醇甲醚丙酸酯(PMP)用固体超强酸催化剂SO4 2-／TiO2的制备工艺,得到了催化剂制备的适宜工艺。并对制得催化剂进行了催化性能测试,结果表明PMP醇化产率可达75％。催化剂经X荧光光谱分析和X射线衍射物相分析表明,其主要结构单元为SO3和TiO2,催化剂晶相为锐钛型。制备所得催化剂贮存1个月后发现其催化活性下降约10％。

SO_4^(2-)/Au-TiO_2催化合成丙二醇单甲醚乙酸酯

采用光还原沉积法制备了SO_4^(2-)/Au-TiO_2催化剂,考察了其在丙二醇单甲醚乙酸酯合成反应中的催化活性。用XRD对催化剂结构进行了表征,结果显示催化剂经过酸化后的晶体结构并没有发生改变,Au颗粒均匀地分散在TiO_2表面。使用SO_4^(2-)/Au-TiO_2催化剂,以合成丙二醇单甲醚乙酸酯为探针反应,研究了反应温度、酸醚物质的量比、催化剂用量对反应平衡转化率的影响。实验结果表明,其最佳反应条件为反应温度413 K,酸醚物质的量比3:1,催化剂用量3%(w)。

丙二醇二甲醚的合成

以丙二醇甲醚、NaOH、氯甲烷为主要原料,进行相转移催化反应制备丙二醇二甲醚。采用正交实验法确定的反应条件为:丙二醇甲醚(PM)/NaOH摩尔比为1/1.5、反应温度为60-85℃、反应时间为6 h、搅拌速率为500 r/min、m(催化剂TC-1)/m(PM)=1/1.5,在此条件下丙二醇甲醚反应的转化率达93.8％。确定粗产品精馏工艺的反应条件为:釜温99-100℃、顶温94℃、回流比为1,精馏得到丙二醇二甲醚的纯度大于99.5％。

尿素制镁铝水滑石催化剂催化合成丙二醇单甲醚

研究了甲醇与环氧丙烷在固体碱催化剂尿素制水滑石存在下非均相合成丙二醇单甲醚。考察了反应温度、压力、反应时间、原料摩尔比、催化剂用量等因素对环氧丙烷转化率和丙二醇单甲醚选择性的影响,在反应温度140℃、醇烷比4∶1、催化剂用量(w/w)0.9%、反应时间6 h条件下,环氧丙烷转化率为95%左右,丙二醇单甲醚选择性达97%以上,丙二醇单甲醚收率达92.2%。该固体碱催化剂使用后无需任何处理,可重复使用,是一种稳定性好,选择性高的环境友好催化剂。

新型碱性催化剂制备丙二醇单甲醚

研制开发了新型碱性催化剂制备丙二醇单甲醚。对催化剂的选择、反应温度、反应时间、反应物的配比、催化剂用量及其回收等影响因素进行了讨论 ,确定了新型碱性催化剂制备丙二醇单甲醚的配方及制备工艺。

超强酸对甲苯磺酸催化合成丙二醇甲醚乙酸酯的研究

开发了以超强酸对甲苯磺酸为催化剂合成丙二醇甲醚乙酸酯的新工艺,考察了原料醇酸的摩尔比、催化剂用量、带水剂用量、反应时间等因素对转化率的影响,得到原料醇完全转化的适宜反应条件:原料乙酸与醇的摩尔比2.0,带水剂用量8%,催化剂用量5%,反应时间6h。实验得到反应表观动力学的活化能为E=0.1040×106J.mol-1,指前因子为k0=0.789 0×104L.mol-1.h-1,反应服从二级动力学模型。

反应精馏合成丙二醇单甲醚乙酸酯工艺研究

以丙二醇单甲醚（PM）和醋酸甲酯（Me Ac）为原料,甲醇钠为催化剂在自制的反应精馏塔中合成丙二醇单甲醚乙酸酯（PMA）。考察了反应时间、催化剂用量以及酯醚摩尔比对反应精馏过程的影响。反应精馏适宜的工艺条件：催化剂用量为0.5 wt%,Me Ac和PM摩尔比为6：1～7：1,反应时间5 h,在此工艺条件下PM的转化率能达到89%以上。

合成丙二醇单甲醚丙酸酯的宏观反应动力学

以大孔强酸性离子交换树脂为催化剂,以丙二醇单甲醚和丙酸为原料反应合成丙二醇单甲醚丙酸酯,并建立了拟均相二级反应动力学模型.由间歇釜式反应器测定了沸腾状况下的宏观动力学数据,采用Gear法解宏观动力学模型方程得到丙二醇单甲醚丙酸酯浓度与反应时间的关系,然后以丙二醇单甲醚丙酸酯浓度的计算值与实验值残差平方和为目标函数,用Levenberg-Marquardt算法进行非线性最小二乘拟合,得到正、逆反应的活化能分别为80.12和89.49kJ/mol.模型计算值与实验测定值拟合良好,残差分析表明动力学模型是合适的.

丙烯一步法合成丙二醇单甲醚的工艺研究

通过分析现有丙二醇单甲醚工业方法的不足,提出丙烯一步法合成丙二醇单甲醚,并进行了丙烯一步法合成丙二醇单甲醚工艺的小试和侧线合成试验的研究。结果表明,丙二醇单甲醚反应转化率和选择性高,过程无污染,且丙二醇单甲醚的选择性达到85%以上,双氧水转化率达到98%以上。

SiO_2填充PDMS膜分离丙二醇单甲醚/水溶液

以填充纳米二氧化硅改性的聚二甲基硅氧烷（PDMS）渗透汽化膜对丙二醇单甲醚／水的混合体系进行汽化分离研究，结果表明，用于分离质量分数为0．5％～10％丙二醇甲醚／水溶液，103甲基室温嵌段硫化硅橡胶（103-PDMS）膜比107室温硫化硅橡胶（107-PDMS）膜分离性能好，通量增加一倍，分离系数也有所提高。随着SiO2添加量的增加，分离因子先增加后降低，通量单调增加，分离因子最大可达到16．88，对应通量为45．55g／m^2·h。纳米二氧化硅填充量为1．2‰相对于PDMS质量分数时，分离效果最好。

卤素掺杂钛酸盐纳米纤维催化合成丙二醇单甲醚

采用水热法制备了系列卤素掺杂的钛酸盐纳米纤维催化剂;用环氧丙烷与甲醇的加成反应验证了该系列催化剂的催化性能;考察了掺杂组分、焙烧温度、反应温度对加成反应的影响;进行了催化剂稳定性实验并分析了催化剂失活的原因。TEM表征结果显示,该系列催化剂的直径为20～30nm、长度大于15μm,BET比表面积为215m^2/g左右。实验结果表明,催化剂的最佳焙烧温度为400℃,在该温度下焙烧的催化剂仍保持一维形貌;掺杂F,Cl,I的钛酸盐纳米纤维催化剂在105℃下具有较高的活性和选择性,其中,F掺杂的钛酸钠纳米纤维催化剂的活性最稳定;CO_2-TPD表征结果显示,其表面碱中心以中强类型为主,总碱量达到0.43mmol/g。催化剂失活主要是由于表面积碳,在空气中400℃下焙烧可再生大部分活性中心。

含丙二醇单甲醚污水分离工艺研究

根据一个项目的要求设计了一套共沸精馏的工艺流程,用于从废水中回收丙二醇单甲醚产品,并使用ASPEN PLUS软件对该流程进行了模拟。模拟计算结果表明,利用该流程可以有效地回收原料废水中丙二醇单甲醚,基本达到了项目要求。