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超临界法制备生物柴油典型工艺甲醇回收部分模拟计算

作　者: 陈萍
导　师: 王存文
学　校: 武汉工程大学
专　业: 化学工程
关键词: 生物柴油闪蒸过程模拟超临界
分类号: TE667
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

本论文在课题组研究成果的基础上，对采用闪蒸法回收甲醇的典型工艺过程进行了模拟，考察了反应温度、压力及醇油比等对甲醇回收率及气相中甲醇质量分数的影响，并对工艺的能耗进行了初步估算。对于实验闪蒸体系，用绝热闪蒸模型和PSRK方程对甲醇闪蒸过程模拟效果良好，模拟计算结果与实验结果有较好的一致性。本文虚拟了大豆油和生物柴油的分子式，采用C-G法对其临界参数及正常沸点做了估算，通过Chen方程估算了偏心因子，并对这两种物质的比热容进行了拟合，所得结果可以用于采用软件进行生物柴油生产过程中的质量衡算和热量衡算。模拟过程中大多数单元K值模型采用NRTL热力学模型，新定义物质与其他组分的二元交互作用参数可通过CHEMCAD采用UNIFAC LLE模型进行回归。然后，选择三种具有代表性的方法对超临界甲醇法制备生物柴油工艺中甲醇回收部分进行了过程模拟，分别考察了反应压力、闪蒸温度及醇油比对闪蒸装置回收的甲醇纯度、闪蒸回收率及反应压力、反应温度和醇油比对蒸馏塔能耗的影响。模拟结果表明：提高闪蒸温度和反应出口压力不利于提高气相中甲醇纯度，而有利于提高闪蒸装置甲醇回收率；提高反应压力、反应温度，蒸馏甲醇所需的能耗减少；提高醇油比不利于提高气相中甲醇纯度及闪蒸装置甲醇回收率，且使整个工艺能耗增加。在上述研究的基础上，本文对采用闪蒸法回收甲醇的典型工艺过程进行了模拟，闪蒸温度在260℃~270℃时较为适宜，在此条件下，醇油比为30：1时，直接闪蒸的工艺较未引进闪蒸装置的工艺大约可节约62.9%的热量，冷却后闪蒸的工艺较未引进闪蒸装置的工艺大约可节约39.9%的热量；醇油比为40：1时，不冷却直接闪蒸的工艺较未引进闪蒸装置的工艺大约可节约61.0%的热量，冷却后闪蒸的工艺较未引进闪蒸装置的工艺大约可节约38.2%的热量。此时闪蒸回收得到的甲醇纯度（质量分数）接近99%。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
引言  9-10
第1章文献综述  10-20
  1.1 生物柴油概述  10-14
    1.1.1 生物柴油  10
    1.1.2 动植物油脂及废油脂的化学组成简介  10-12
    1.1.3 生物柴油的组成  12-13
    1.1.4 生物柴油的理化性质  13-14
  1.2 生物柴油的标准  14-15
  1.3 生物柴油的生产工艺  15-16
  1.4 不同生产工艺的比较  16-17
  1.5 超临界酯交换法制备生物柴油  17-18
  1.6 生产生物柴油的能耗  18-19
  1.7 本课题研究目的及内容  19-20
第2章物性参数、热力学模型及模拟软件的确定  20-30
  2.1 分子式  20-22
  2.2 临界参数估算  22-25
    2.2.1 Joback 法  23
    2.2.2 MXXC 法  23-24
    2.2.3 C-G 法  24
    2.2.4 偏心因子的求算  24-25
  2.3 密度与热容  25-26
  2.4 热力学模型选择  26-29
    2.4.1 UNIFAC 法  26-27
    2.4.2 NRTL 模型  27-28
    2.4.3 模拟计算结果与实验结果比较  28-29
  2.5 本章小结  29-30
第3章超临界甲醇法制备生物柴油典型工艺过程模拟  30-62
  3.1 模拟目的  30
  3.2 模拟内容  30
  3.3 模拟部分  30-42
    3.3.1 原料  30-31
    3.3.2 工艺流程  31-32
    3.3.3 CHEMCAD 生成的工艺流程图（PFD）  32-35
    3.3.4 设备设计与选型  35-42
  3.4 物料平衡  42
  3.5 模拟结果  42-59
    3.5.1 直接蒸馏时甲醇回收部分模拟结果  43-51
    3.5.2 引入闪蒸装置后甲醇回收部分模拟结果  51-59
    3.5.3 模拟结果分析  59
  3.6 热量衡算  59-61
  3.7 本章小结  61-62
第4章结论与建议  62-64
  4.1 结论  62
  4.2 建议  62-64
参考文献  64-68
攻读学位期间发表论文  68-69
致谢  69

超临界法制备生物柴油典型工艺甲醇回收部分模拟计算

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