甲基丙烯酸甲酯(MMA)是重要的含氧化学品之一,其煤基合成路线被广泛关注。中国科学院过程工程研究所自2008年开始煤基MMA合成路线的研究,目前实验室研究已趋于完善。为了实现该技术的工业应用,开展工艺过程模拟和工程设计非常重要。本论文采用流程模拟软件,构建了煤基MMA合成工艺反应及分离单元的计算模型,获得工业装置工艺流程、物料及能量平衡数据、单元操作参数等基础数据和最佳工艺操作条件;进一步采用绿色度评价方法,量化分析了各反应单元对环境的影响,为推动该技术的工业化提供科学依据和技术支撑。本论文主要研究内容和相关结论如下:1)依据实验室研究结果、中间产物及产品的物性,构建了煤基MMA合成工艺的流程图,确定了 UNIQUAC作为本体系热力学性质的计算方法,分别以RStioc、Radfrac、Heater、Flash、Extract等模块作为反应器、精馏塔、换热器、闪蒸罐、萃取塔等单元操作的模拟模型,在此基础上建立煤基MMA合成工艺的全流程计算模型;2)基于AspenPlus模拟软件,采用灵敏度分析方法,以中间产物及目标产品的纯度、收率、能耗等为目标值,对关键设备的工艺参数及分离方案进行分析,获得优化的操作参数。分析发现,影响丙醛收率的因素为冷凝器的操作温度和闪蒸罐的操作压力,最佳条件为冷凝器的操作温度为20℃,闪蒸罐的操作压力为200 kPa;以甲基丙烯醛的纯度和反应体系内水含量为目标,发现先回收甲基丙烯醛的分离方案相比于先回收催化剂的方案能耗降低42.8%;通过对萃取剂正己烷和甲苯的萃取分离效果分析,发现适合甲基丙烯酸提纯的萃取工艺为甲苯萃取分离方案,甲苯萃取分离甲基丙烯酸的回收率相比于正己烷萃取工艺高6%;通过工艺指标和能耗数据的对比,发现双溶剂萃取分离方案是最优的提纯甲基丙烯酸甲酯的分离工艺,相比于水和正己烷的单溶剂萃取工艺,能耗分别降低15.1%和 34.9%;3)采用绿色度评价方法,量化了分析煤基MMA合成工艺对环境的影响。结合模拟计算结果及绿色度计算方法,分别获得了 MMA合成工艺四个反应单元的绿色度,分别为-35.56 gd/h,879.05 gd/h,-20.14 gd/h,168.51 gd/h。分析发现氢甲酰化反应单元是绿色度最低的单元,开发低能耗丙醛分离工艺是提高本单元绿色度的主要途径。