生物基聚酯的研发与环境评价近些年来具有重要意义。生物基聚酯通常由可再生资源制成，减少对非可再生石油资源的依赖，从而推动材料的可持续发展。本项目通过Aspen Plus搭对生物基聚酯的绿色生产过程进行建模模拟，通过SimaPro进行环境评价，可以评估生物基聚酯对生态系统的影响，确保其在生命周期内对环境的负面影响最小化，通过Aspen Process Economic Analyzer提升其在可持续产品的市场竞争力，推动环保、可持续经济的发展。

1.以呋喃二甲酸为主要原料仿照石油基聚酯生产流程，利用Aspen Plus搭建反应流程，同时搭建石油基聚酯作为对比。

2.通过借鉴石油基聚酯数据库为进行生物基聚酯数据库搭建，尝试用其他单体替代，进一步规划流程步骤，优化反应流程。

3.利用Aspen Process Economic Analyzer对反应流程进行经济性评价,以确定反应流程的可行性。

4.利用SimaPro对流程进行LCA评估，确定生物基聚酯反应整个生命周期阶段对环境的影响。

中国在生物基聚酯的研发方面取得了一定进展，例如聚乳酸（PLA）、聚羟基脂肪酸酯（PHA）等材料的商业化应用逐渐增多。许多高校和研究机构在此领域进行基础研究和应用开发。在欧美国家，生物基聚酯的技术相对成熟，市场上已有多种生物基聚酯产品广泛应用于包装、消费品等领域。例如，NASA与多个企业合作开发的生物基材料已在航天领域得到应用。其中较为重要的几次研究工作如下：

? 北京化工大学张立群教授、王朝教授课题组：在《Progress in Polymer Science》上发表综述论文，系统介绍了近十年主要的生物基聚酯工作，包括生物基脂肪族聚酯和生物基芳香族聚酯两大类，涉及生物基单体，并结合单体的种类、数量及组合方式对主要的生物基聚酯进行了系统的分类与介绍。

? 瑞士洛桑联邦理工学院的Jeremy S. Luterbacher 教授团队：展示了非食用生物质的半纤维素部分转化为三环二酯塑料前体的研究，所得二酯与一系列脂肪族二醇的熔融缩聚产生无定形聚酯，具有高玻璃化转变温度、坚韧的机械性能和强大的阻隔性能。

? 大连理工大学徐铁齐教授团队：利用生物质来源的δ-戊内酯（δVL）及其衍生物α-烷基-δ-戊内酯（αRVL）构建了一系列表现出典型热塑性弹性体行为的聚酯基三嵌段共聚物（tri-BCPs），具有完全的化学可回收性和优异的力学性能。

1. 生物基聚酯全流程建模方法：

  相比于传统石油基聚合物，项目提出了一种生物基聚合物的全流程建模方法。这种方法涉及从原料采集到产品最终处置的整个生产过程，旨在模拟和优化生物基聚酯的生产流程。

2. 创新性使用多种平台结合：

项目计划使用Aspen Plus、Aspen Process Economic Analyzer（APEA）和SimaPro等软件平台，对生物基聚酯的生产过程进行建模模拟、经济性评价和环境影响评估。这种跨学科的评估方法能够全面分析生物基聚酯的生命周期环境经济绩效。

3. 生物基聚酯数据库搭建：

  项目计划借鉴石油基聚酯数据库，为生物基聚酯搭建数据库。这一创新点在于尝试用其他单体替代，进一步规划流程步骤，优化反应流程，这对于生物基聚酯的生产和应用具有重要意义。

4. 环境与经济双重评估：

  项目不仅关注生产过程的经济效益，还重视环境影响，通过LCA评估确定生物基聚酯反应整个生命周期阶段对环境的影响，这种双重评估方法有助于推动可持续发展。

技术路线：

1、石油基聚酯的合成路线与生产流程为基础，仿照建立生物基聚酯的合成与生产流程。

2、以呋喃二甲酸为主要原料合成生物基聚酯利用Aspen Plus初步规划流程步骤，搭建生物质基质的数据库，并分析原料与产物，以数据库为基础进行虚拟建模，得到最优反应路径，并同时搭建石油基聚酯反应流程作为对比。进一步优化反应流程，完善反应体系。

3、尝试进行经济分析，使用Aspen Process Economic Analyzer（APEA）进行成本估算和经济分析。

4、利用SimaPro，使用其进行生命周期环境影响性评价（LCA），综合考虑经济性和环境影响，为最终的工艺选择和产品开发提供科学依据。

5.整个技术路线涉及从文献调研到实际模拟实验，再到经济与环境评估，最后到成果的撰写与展示，利用Aspen Plus、APEA和SimaPro的结果，形成一套完整的研究方法。

拟解决的问题：

1.目前石油基聚酯生产数据库建立较完善，而生物基聚酯生产相关数据缺失，需要重新建立生物基聚酯数据库。

2.使用Aspen Plus搭建全新生物基聚酯生产反应流程，进一步规划流程步骤，优化反应流程。

3.使用Aspen Process Economic Analyzer（APEA）对生产流程进行经济性评价，包括成本估算、经济分析、方案比较与敏感性分析，确定反应流程的可行性，提升其在可持续产品的市场竞争力。

4.使用SimaPro进行生命周期评估（LCA），包括环境影响评估、碳足迹计算、资源消耗分析、可持续性改进，确保其在生命周期内对环境的负面影响最小化。

预期成果：

1、广泛阅读国内外生物基聚酯的开发设计及在环境分析和经济分析的相关文献，撰写综述一篇。

2、开发生物基聚酯的绿色生产过程建模模拟，对现有生物基聚酯进行拓展，对于过程模拟进行优化，得到最优流程后推广到企业生产中，就此内容撰写专利一篇。

3.利用aspen进行生物基聚酯绿色生产过程建模模拟，并参与“天正设计杯”第十九届全国大学生化工设计竞赛并获奖。

1. 2024年12月-2025年1月

查阅选题相关文献，了解项目有关的科研成果，讨论项目的研究方案。

2. 2025年2月-2025年3月

查阅各石油基和生物基（呋喃二甲酸，聚碳酸酯，异山梨醇）的性质，学习使用Aspen Plus的基础。

3. 2025年4月-2025年5月

初步规划流程步骤，了解工业上有关于石油基（聚酯，涤纶）的制备原料和相关设备的应用条件。

4. 2025年6月-2025年7月

正式开始模拟实验，搭建有关于生物质的数据库，并分析原料与产物。以数据库为基础进行虚拟建模，得到最优反应路径。

5. 2025年8月-2025年9月

进一步优化反应流程，完善反应体系并尝试进行经济分析。

6. 2025年10月-2025年11月

在确定好反应流程的同时尝试用其他单体替换，学习SimaPro的相关基础，并使用其进行生命周期环境影响性评价。

7. 2025年12月-2026年1月

用Aspen Process Economic Analyzer进行经济评价，研究生物质关于碳循环的影响，用全生命周期进行进一步评价。

8. 2026年2月-2026年4月

撰写结题论文，参加结题答辩。