合成環(huán)氧乙烷及乙二醇反應(yīng)的S系統(tǒng)模擬.pdf

1、將一組非線性微分方程改寫成標準的S系統(tǒng)形式，然后使用變階變步長的泰勒級數(shù)對其進行求解，這種方法被稱作協(xié)同系統(tǒng)的模擬評價法。該方法具有精確度高、誤差預(yù)見性好、適用性廣及運算效率高等優(yōu)點。
　　本文采用S系統(tǒng)解析方法模擬研究了固定床反應(yīng)器中乙烯氧化制備環(huán)氧乙烷的過程，討論了不同進料溫度、操作壓力、冷卻介質(zhì)溫度對固定床反應(yīng)器床層溫度分布、乙烯轉(zhuǎn)化率以及環(huán)氧乙烷選擇性的影響。研究結(jié)果表明，原料氣進料溫度對熱點溫度和環(huán)氧乙烷選擇性的影響較小

2、;熱點溫度對操作壓力與冷卻介質(zhì)溫度的變化比較敏感;乙烯轉(zhuǎn)化率隨操作壓力及冷卻介質(zhì)溫度的升高而增大，環(huán)氧乙烷的選擇性隨冷卻介質(zhì)溫度的升高而降低。
　　此外，分別建立了傳統(tǒng)高壓水合法、催化水合法及碳酸乙烯酯法制備乙二醇的反應(yīng)模型，然后采用S系統(tǒng)解析方法對其進行了模擬研究，主要探討了不同水合比對上述三種合成方法的影響，結(jié)果表明對于目前工業(yè)上廣泛使用的高壓水合制備乙二醇的方法，影響產(chǎn)物分布的主要因素是原料配比即水合比，而溫度、壓力對選擇性

3、的影響不大。催化水合法能夠大幅降低水合比，本文以陰離子交換樹脂Amberjet4200/HCO3作為催化劑，當水合比為5～10時環(huán)氧乙烷轉(zhuǎn)化率接近100％，乙二醇選擇性大于90％，但該催化劑的熱穩(wěn)定性還有待進一步提升。接下來對碳酸乙烯酯法的模擬結(jié)果表明該方法不僅將水合比降低至2～5，而且在水解溫度為170℃，壓力4MPa下，碳酸乙烯酯的轉(zhuǎn)化率為99.5％，乙二醇的選擇性為99.3％，反應(yīng)過程中幾乎沒有二甘醇的生成，因此該方法具有水合比低