5。3。1  串级控制 35

5。3。2  分程控制 36

结论 38

参考文献 39

致谢 40

1 前言

作为一种重要的有机化工原料，乙二醇主要用于生产聚乙二醇（PET）和防冻剂，此外还可用于生产涤纶纤维、吸湿剂、增塑剂、表面活性剂以及炸药等，用途非常广泛[1]。

本设计以电石炉尾气为原料通过草酸酯法生产乙二醇，工艺要求不高，反应条件较温和，是国内外研究最多，也是目前最有希望大规模工业化生产的合成气生产乙二醇路线。该工艺的原料为一氧化碳、氧气以及氢气，生产过程中甲醇可以循环使用，所以这一过程并不消耗甲醇。设计采用软件Aspen Plus 8。4模拟年产50万吨乙二醇的生产工艺，主要对气体变换、草酸二甲酯的合成及分离、DMC-甲醇分离与加氢生产乙二醇四个工段进行模拟。论文网

同时，本设计还对工艺控制方案进行了设计。自动化控制技术不断发展以及业界对此越来越重视，所以化工行业的自动化控制十分重要[2,3]。本项目主要采用温度-流量串级控制、液位-流量串级控制以及紧急停车ESD控制系统。串级控制通过主回路和副回路的配合可以完成很好地控制效果，提高系统的响应速度。当生产装置出现紧急情况时，ESD系统可以不经过DCS系统而直接发出保护连锁信号，对现场设备进行安全保护，避免危险扩散造成巨大损失。 

2 工艺路线分析

2。1石油路线

石油路线是指先用石油生产乙烯，乙烯再氧化生产环氧乙烷（EO），最后由环氧乙烷进行水合反应生成乙二醇。根据其水合反应中是否使用催化剂，可以将石油路线分为环氧乙烷催化水合法和环氧乙烷直接水合法。

（1）环氧乙烷直接水合工艺

作为目前工业化生产乙二醇最常用的方法，环氧乙烷直接水合工艺十分成熟。生产1 吨乙二醇产品需要消耗0。748吨乙烯和1。011吨氧气。环氧乙烷直接水合工艺由美国联碳（UCC）、美国Halcon-SD 以及英荷壳牌（Shell）3 家公司所垄断[4]。

（2）环氧乙烷催化水合工艺

该工艺可分为均相催化水合法和非均相催化水合法[5]，为了解决直接水合法中水比高的缺点，研究了新型水合催化剂来降低水比，同时保证较高的选择性。Dow化学公司的均相催化水合法和Shell 公司的非均相催化水合法最具代表性[6]。

2。2 煤化工路线

煤路线是指先用煤生成合成气，再使用合成气中的一氧化碳和氢气生产乙二醇。该路线主要分为合成气直接生产乙二醇工艺和合成气间接生产乙二醇工艺。

（1）合成气直接生产乙二醇

合成气直接生产乙二醇的化学反应式为：

 2CO+3H2→HOCH2CH2OH

从反应方程式可以看出，该工艺的原子利用率高，十分简单有效。但是在压力为50 MPa，温度为230~260℃情况下，催化剂活性不高并且稳定性较差，因此并不适合工业化应用[7]。美国杜邦公司于1947年最早提出合成气直接合成乙二醇工艺，采用羰基钴为催化剂，但由于反应压力过高、乙二醇选择性低以及产品分离困难等问题，难以满足工业化要求。在此之后，美国UCC公司研究了两种新型催化剂：一种是铑催化剂，反应压力可以降至50 MPa，反应温度可以降至230 ℃，但是转化率和选择性依旧不高；另一种是钌催化剂，可以将乙二醇选择性提高到70%以上，但是该催化剂不能连续使用，产品分离也较为困难[8]。