文章信息
Simulation and analysis of a heat-integrated double-effect reactive distillation process for propylene glycol methyl ether production
Ran An (安然), Shengxin Chen (陈圣鑫), Shun Hou (侯瞬), Yuting Zhu (朱喻婷), Chunhu Li (李春虎), Xinbao Zhu (朱新宝), Ruixia Liu (刘瑞霞), Weizhong An (安维中)
Volume 52, December 2022, Pages 103−114
https://doi.org/10.1016/j.cjche.2021.11.021
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Chinese Journal of Chemical Engineering
研究背景
丙二醇甲醚（PGME）是一种高端的绿色溶剂，广泛应用于涂料、印刷、油墨、清洁及电子化学品等行业之中。目前工业上生产丙二醇甲醚工艺主要是管式反应器，存在反应物大量过量，产物选择性低，反应热效应大，能耗高等一些问题，因此开发经济、绿色、环保、安全的 PGME 生产工艺迫在眉睫。为了解决丙二醇甲醚的传统生产工艺中低选择性和高能耗问题，本文研究了反应精馏（RD）技术。研究在 Aspen Plus模拟软件上进行，研究了操作压力、再沸比、进料醇烷比及进料位置对催化精馏过程的影响，根据塔操作参数的影响规律，提出一种反应精馏生产PGME的优化设计。随后，以单塔反应精馏为基础，提出了以最小化能耗为目标带热集成的双效反应精馏（DERD）的设计方案。结果表明，通过使用建议的DERD工艺，所需产物的选择性大于95%。此外，与反应精馏工艺相比，所提出的DERD工艺可分别降低能耗52.33%和年总成本31.76%，节能效果较为显著，体现了双效反应精馏工艺的优越性。
成果展示
1. 建立了一种反应精馏生产丙二醇甲醚的模型；
2. 提出一种以能耗为最小目标的双效反应精馏优化设计策略；
3. 所提出的DERD工艺可分别降低能耗52.33%和年总成本31.76%。
图文导读
图1 反应精馏生产PGME工艺
图2 操作压力对塔性能的影响
图3 简化的仿真流程图和设计的DERD过程
图4 热集成双效反应精馏生产PGME工艺
作者及团队介绍
第一作者：安然，男，1993，湖北黄冈人，中国海洋大学博士研究生，研究方向为过程系统工程
通讯作者：刘瑞霞，女，中国科学院过程工程研究所研究员，博士生导师，国家自然科学基金优秀青年基金获得者。2010年博士毕业于中国科学院长春应用化学研究所；2010—2012年在日本北海道大学任JSPS特别研究员；2012—2014年在德国亚琛工业大学做博士后；2015年获中科院人才计划择优支持，2019年结题考核优秀。曾荣获侯德榜化工科学技术青年奖、国际催化学会理事会“Young Scientist Award”奖、中国化工学会离子液体专委会青年创新奖等。主要研究方向（1）离子液体和纳米材料等功能催化材料设计（2）碳氢资源合成高值化学品绿色催化反应过程研究（3）光/电/热催化CO2、CH4等小分子转化制清洁能源（4）环境友好反应工艺过程开发。主持/完成了国家自然科学基金、科技部重点研发计划课题、中科院重点部署等项目。发表SCI 论文80余篇，撰写英文专著4个章节，授权美国发明专利2项，中国发明专利27项，实现科技成果转化3项，其中离子液体强化正丁烷氧化制顺酐绿色催化技术成果入选国家十三五科技成就展。任中国化工学会电子化学品专委会秘书长、中国化工学会过程强化首届青年委员、《工业催化》期刊编委和《Rare Metals》青年编委等。
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关于CJChE
Chinese Journal of Chemical Engineering (CJChE)，即《中国化学工程学报（英）》，是由中国科学技术协会主管、中国化工学会和化学工业出版社主办、化学工业出版社与Elsevier合作出版的化工领域综合性英文学术期刊。1982年创刊，1993年更名后重新立卷，时任主编湿法冶金开拓者陈家镛和国际著名精馏专家余国琮两位院士，中国化工学会会刊。创刊以来，经历了由半年刊改为季刊、双月刊直至月刊的发展过程。目前为月刊，大16开，国内外公开发行。现任主编清华大学费维扬院士，执行主编骆广生教授。
本刊以反映我国化工领域中具有创新性的科学研究成果，促进国内外化工学术发展与交流，培养化工科技人才为宗旨，立足于我国乃至世界化学工程领域的发展前沿和国民经济的重大需求，主要刊载原创性的化工基础理论、新技术、新方法、新装备和新材料的研究论文，报道有重要价值的基础数据和对学科发展和技术进步起指导作用的综述与专论。内容范围包括化学工程、化工工艺、化工设备、过程开发、化工冶金以及与之相关的生物、信息、能源、材料、环境工程、安全工程等高新技术领域。
自1996年以来，本刊连续被SCIE、EI、SCOPUS、CA、Dimensions、《中国科技论文统计与分析》、《中国科学引文数据库》等国内外著名的检索系统及数据库收录，读者覆盖100多个国家和地区。根据科睿唯安公布数据，CJChE2021年影响因子3.898，中科院和SCI双2区。2012—2022连续11年荣获“中国最具国际影响力学术期刊”称号，2012年获中国科协“学会能力提升专项”优秀国际科技期刊二等奖，2019年入选中国科技期刊卓越行动计划梯队期刊项目，2020年入选全国石油和化工期刊百强榜，入选第五届中国国际化精品科技期刊。
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