反应萃取精馏合成碳酸甲乙酯新工艺设计与分析

刘奕宏; 安维中

doi:10.12434/j.issn.2097-2547.20220355

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反应萃取精馏合成碳酸甲乙酯新工艺设计与分析

绿色低碳化工技术

- 反应萃取精馏合成碳酸甲乙酯新工艺设计与分析
- Design and analysis on new process for synthesis of ethyl methyl carbonate by reactive extractive distillation
- 低碳化学与化工 2023, 48(6): 67-75.
- 作者机构：
  
  中国海洋大学化学化工学院，山东青岛 266100
- 作者简介：
  
  刘奕宏（1996—），硕士研究生，研究方向为过程系统工程与技术强化，E-mail：1085302025@qq.com。
  安维中（1968—），博士，教授，硕士生导师，研究方向为过程系统工程与技术强化，E-mail：awzhong@ouc.edu.cn。
- 基金信息：
- DOI：10.12434/j.issn.2097-2547.20220355
  中图分类号：
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刘奕宏,安维中.反应萃取精馏合成碳酸甲乙酯新工艺设计与分析[J].低碳化学与化工,2023,48(06):67-75.

LIU Yihong,AN Weizhong.Design and analysis on new process for synthesis of ethyl methyl carbonate by reactive extractive distillation[J].Low-carbon Chemistry and Chemical Engineering,2023,48(06):67-75.
刘奕宏,安维中.反应萃取精馏合成碳酸甲乙酯新工艺设计与分析[J].低碳化学与化工,2023,48(06):67-75. DOI： 10.12434/j.issn.2097-2547.20220355.

LIU Yihong,AN Weizhong.Design and analysis on new process for synthesis of ethyl methyl carbonate by reactive extractive distillation[J].Low-carbon Chemistry and Chemical Engineering,2023,48(06):67-75. DOI： 10.12434/j.issn.2097-2547.20220355.

摘要

针对反应精馏生产碳酸甲乙酯工艺中，存在共沸物分离困难和副产物（碳酸二乙酯）过多的问题，提出了反应萃取精馏合成碳酸甲乙酯的新工艺。利用Aspen Plus软件，首先考察了萃取剂（碳酸二乙酯）对体系中共沸物汽液相平衡的影响；然后对反应萃取精馏塔进行模拟，研究了反应段理论板数、萃取段理论板数、进料位置、溶剂比和回流比对反应萃取精馏过程的影响。上述工艺参数优化后，反应萃取精馏塔塔顶碳酸二甲酯物质的量分数降至0.49%，碳酸二甲酯单程转化率、碳酸甲乙酯选择性和碳酸甲乙酯收率分别达到83.5%、99.9%和83.4%。最后设计了反应萃取精馏工艺过程，以年度总费用为目标函数，计算取得了满足生产要求的工艺参数。对比发现，当1 t 碳酸甲乙酯附加值比碳酸二乙酯多145.50 CNY时，反应萃取精馏工艺具有比常规反应精馏工艺更好的经济性。

Abstract

A new process for the synthesis of ethyl methyl carbonate through reactive extractive distillation was proposed to address the difficulties in separating azeotropic mixtures and the excessive formation of byproduct (diethyl carbonate) in the production of ethyl methyl carbonate via reactive distillation. Using Aspen Plus software, the effect of the extractant (diethyl carbonate) on the vapor-liquid equilibrium of the system was first investigated. Then the reactive extractive distillation column was simulated to study the effects of the number of theoretical plates in the reaction section, the number of theoretical plates in the extraction section, the feeding position, entrainer ratio, and reflux ratio on the reactive extractive distillation process. Under the optimized process parameters, the molar fraction of dimethyl carbonate at the top of the reactive extractive distillation column was reduced to 0.49%, and the single conversion of dimethyl carbonate, selectivity of ethyl methyl carbonate, and ethyl methyl carbonate yield reached 83.5%, 99.9% and 83.4% respectively. Finally, a process for the reactive extractive distillation was designed with the objective function of total annual cost, achieving process parameters that meet the production requirements. It was found by comparison that the reactive extractive distillation process exhibits better economic performance than conventional reactive distillation processes when the added value of 1 t of ethyl methyl carbonate is 145.50 CNY higher than that of diethyl carbonate.

关键词

碳酸甲乙酯反应萃取精馏共沸物选择性过程模拟

Keywords

methyl ethyl carbonatereactive extractive distillationazeotropeselectivityprocess simulation

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