毕业论文课题相关文献综述
碳酸二甲酯(dimethyl carbonate, 简称DMC)是近十年来广受国内外化工界关注的一种新型绿色化工产品[1], 可利用它来进行羰基化、羰基甲氧基化和甲基化反应。用以取代传统化工中的剧毒性光气、氯甲酸甲酯以及硫酸二甲酯等[2~3]。目前,碳酸二甲酯的工业生产方法主要有甲醇氧化羰基化法、酯交换法等。但是无论采取何种方法,最终获得的产品都是甲醇与碳酸二甲酯的混合物[4]。当用传统的普通精馏操作进行分离时,随着分离的进行,由于受热力学中气液平衡的限制,会形成甲醇/碳酸二甲酯的共沸物。分离共沸的甲醇与碳酸二甲酯溶液是DMC生产过程中的关键步骤,也是能耗较高的步骤[5]。
DMC-MeOH的分离方法有很多种,例如低温结晶法、加压精馏法、共沸精馏法、萃取精馏法和膜分离法[6]。低温结晶法是利用DMC的凝固点(4 oC)比甲醇的凝固点(-97.8 oC)高的特点。选择适宜的温度使DMC凝固结晶,分离结晶后再蒸馏获得DMC,DMC的回收率可达95-96%。但低温结晶法中恒沸物要在-35 oC下结晶,然后再升温二次蒸馏,能耗大,操作困难,流程复杂[7]。共沸精馏法是MeOH-DMC共沸物中加入共沸剂如C5C8烷烃或环烷烃,使甲醇与烷烃形成比MeOH-DMC共沸物共沸温度低的新共沸物,并且要求新共沸物与原共沸物温度相差10 ℃以上,方宜于工业应用[8]。同萃取精馏相比,共沸精馏由于要符合能生成共沸物的条件,因此可供选择作为共沸剂的数目不如萃取精馏的溶剂多,共沸精馏的能耗也较萃取精馏大,且共沸精馏受共沸组成的控制,故操作参数的变动范围不如萃取精馏灵活。萃取精馏法是在DMC-MeOH共沸溶液中添加一种沸点较原有组分均高的萃取剂,萃取剂不和被分离物系中任意组分形成共沸物,但与某一组分有较强的吸引力,能显著改变原溶液组分间的相对挥发度,从而提高分离效率的分离方法。但依然存在严重的能耗问题[9]。而膜分离技术是一种新型分离技术,近年来在新能源开发、资源优化利用和环境保护等方面发挥着越来越重要的作用。随着膜材料制备技术的不断进步,面向多元液相体系的渗透汽化(Pervaporation,或蒸汽渗透,Vapor Permeation)膜分离技术也得到了快速发展。渗透汽化技术利用被分离液体(或蒸汽)混合物中各组分在膜中溶解(吸附)与扩散速率不同的性质达到分离的目的,其突出的优点是分离过程不受组分汽液平衡限制,能够以低的能耗实现蒸馏、萃取、吸附等传统的方法难于完成的分离任务,如共沸、近沸混合物的分离,水中微量有机物的回收及脱除有机物中微量水等。同时很容易与其他化工过程耦合,如反应、精馏等,在石油化工、医药、食品、环保等工业领域中具有广阔的应用前景及市场,被专家们称为二十一世纪最有前途的高技术之一[10~12]。
渗透汽化过程的基本原理是使待分离原料液进入渗透汽化膜组件后,被膜分成原料侧和渗透侧。原料侧为常压或通过升高温度达到一定的正压,渗透侧通过抽真空(或载气吹扫)的形式保持组分较低的分压。由于各组分在膜两侧存在化学势差(分压差),原料液中组分将通过膜层并在渗透侧汽化。各组分之间物理化学性质不同,使得它们在渗透汽化膜中的移动速率存在差异。容易渗透的组分从原料液中分离出来,在渗透侧富集,而不容易渗透的组分在原料液中得到提浓,形成分离后的渗余液,从而实现对原料液分离的目的。
渗透汽化主要有分离因子和通量两个评价指标。其影响因素是多方面的,如:膜厚,混合物组成,膜孔径,填充物比例,压差,温度等。如果应用甲醇选择性膜, 70%重量甲醇必须穿透渗透膜并被全部汽化。但是众所周知,甲醇( 1073.6千焦/摩尔)的汽化潜热比DMC ( 381.4千焦/摩尔)的汽化潜热几乎高两倍 。这些违反了采用渗透汽化的节能的根本目的并且导致了在实际应用中负担不起的能量消耗。其次,当甲醇选择性膜被用来分离DMC /甲醇共沸混合物时,在大多数情况下,其溶胀度是高于15% 的,这可能会严重地影响膜稳定性。这样的两个难以逾越的障碍使得甲醇选择性膜很难实现工业化[13]。目前已有人开始研究用来分离DMC/甲醇的膜大概有PDMS,POMS, 聚丙烯酸聚乙烯醇共混膜[14]。
国际上的用 膜分离法分离DMC/甲醇目前鲜见工业应用报道,但相关研究工作已有所展开。德国GKSS研究中心以Dieter Paul为首的研究者进行过对甲醇与环己烷、DMC等的膜分离研究[15]。美国的Texaco公司研究了用渗透汽化法分离MeOH/DMC的可能性,尽管用渗透 汽化工艺可以较完全使MeOH和DMC分离,但由于共沸液中甲醇含量较高,这种工艺并不经济。用精馏与渗透汽化集成过程是较经济的工艺。根据Texaco公司研究显示, 对于DMC年产量907吨的规模,这种集成工艺的投资和操作费仅为恒沸精馏的40%。国内清华大学李继定等人则为DMC/甲醇的膜分离方法申请了相关专利,专利号为CN 100496684 C,其膜材料主要选用聚乙烯醇和聚丙烯酸[16]以上是毕业论文文献综述,课题毕业论文、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。