生物柴油制备过程的模拟研究

作     者：田雅楠 

作者单位：中国石油大学(华东) 

学位级别：硕士

导师姓名：孙兰义;王志刚

授予年度：2015年

学科分类：081702[工学-化学工艺] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

主      题：热耦合 反应精馏 生物柴油 热力学分析 年总成本 

摘      要：近年来,随着矿物能源的日益枯竭和人类对燃料能源需求量的急剧攀升,生物柴油(Biodiesel)的制造产业受到广泛重视。是否能够在维持粮食供应的情况下大量生产,提高能源净增益,具有环境效益和经济竞争力,是生物柴油制备工艺能否实现工业应用的重要前提。与生物酶法合成生物柴油相比,化学法生产生物柴油具有生产成本较低、反应容易控制、油脂转化率高等优点,对于提高生产效率、降低生产成本具有重要意义,但其较高的能耗负荷也成为此法在工业应用中广泛适用面临的问题之一。本文利用Aspen Plus对热耦合反应精馏制备月桂酸甲酯(生物柴油)的过程进行了稳态模型建模。根据热耦合反应精馏的特点,对两种热耦合反应精馏塔(侧线冷凝式、侧线再沸式)制备生物柴油方案进行稳态建模,对醇酯进料位置、塔内操作回流比、反应段位置等工艺参数进行了单变量分析,确定了各参数的最优值,为进一步优化提供了初值。此外,本文对反应吸收制备生物柴油进行初步探索,以深入了解其结构原理和运行状况。在稳态建模的基础上,本文从热力学效率和年总成本(Total Annual Cost,TAC)的角度,对热耦合反应精馏塔和常规反应精馏塔进行了全面的分析比较。结果表明,与常规反应精馏塔相比,热耦合反应精馏塔不仅能提高热力学效率,而且在节能减排和减小年总成本方面更具优势。