揭示甘油与叔丁醇醚化路径潜力：严格过程设计、技术经济评估与生命周期分析的全面研究

本综述系统探讨了通过甘油（GLY）与叔丁醇（TBA）醚化反应生产高阶甘油叔丁基醚（GTBE）的创新工艺，通过严格过程设计、技术经济评估（TEA）及生命周期评估（LCA）证明该路径在经济可行性（最低售价2.06美元/千克）和环境可持续性（优于甘油碳酸酯GC和缩酮等路径）方面的显著优势，为生物柴油副产物增值提供了高效解决方案。

　　

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过程概述

本研究使用Aspen Plus软件设计与模拟甘油醚化过程。涉及六种组分：甘油（GLY，C₃H₈O₃）、叔丁醇（TBA，C₄H₁₀O）、水（H₂O）、单叔丁基甘油醚（MTBG，C₇H₁₆O₃）、二叔丁基甘油醚（DTBG，C₁₁H₂₄O₃）和三叔丁基甘油醚（TTBG，C₁₅H₃₂O₃）。表1展示了各组分的常压沸点。其中MTBG和TTBG并非Aspen Plus内置化合物，因此采用基团贡献法估算其物性。选用非随机两液体（NRTL）模型进行热力学计算。

过程设计

本研究设计的工艺目标为实现年产5千吨GTBE。该过程整体包含反应段与分离段。为清晰演示，图1展示了优化后的工艺流程示意图。下文将先介绍最优流程设计，再讨论过程优化细节。

技术经济分析

本节对图1所示最优工艺进行技术经济分析（TEA）。分析采用的财务模型总结于表5。基于15%的目标内部收益率（IRR），计算得出DTBG的最低售价（MSP）。为体现资金时间价值，采用化工装置成本指数（CEPCI）821.1进行折算。

图4(a)展示了技术经济分析生成的折现现金流。结果表明，DTBG的最低售价为2.06美元/千克，投资回收期为...

结论

本研究探索了通过甘油（GLY）与叔丁醇（TBA）发生醚化反应生产甘油叔丁基醚（GTBE）的工艺过程。我们对本工艺的热力学和反应动力学进行了深入研究。提出的工艺流程采用强化设计，包含三个串联反应器，后续结合以甘油作为重型共沸剂的萃取精馏（ED）过程回收未反应的TBA。采用模拟退火（SA）算法对工艺进行优化，涉及17个设计变量，最终实现年利润485.2万美元的优化目标...