醋酸甲酯-甲醇萃取精馏分离的模拟与优化.pdf

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1、2014，24(2)吕英杰等醋酸甲酯一甲醇萃取精馏分离的模拟与优化3醋酸甲酯一甲醇萃取精馏分离的模拟与优化吕英杰。李艳娟中石化宁波工程有限公司上海分公司上海200030摘要应用模拟软件ASPENPLUS对醋酸甲酯一甲醇萃取精馏进行模拟计算。采用NRTL热力学模型以及RADFRAC模型模拟计算了理论板数、进料位置、溶剂比、萃取剂温度、回流比等对萃取精馏过程的影响，寻找最佳操作参数。关键词过程模拟萃取精馏醋酸甲酯甲醇在维尼纶生产中，聚醋酸乙烯醇解产生的废氢键、缔合等分子之间的作用，其液相的非理想液中含

2、有大量的醋酸甲酯(MEAC)、甲醇性较大，热力学性质的相互依赖关系很强，所以(MEOH)。如何有效地分离醋酸甲酯和甲醇，使之选用了ASPENPLUS中NRTL热力学模型进行模拟充分回收利用，对降低聚乙烯醇装置的生产成本、研究。提高经济效益有着重要的现实意义。甲醇与醋酸甲酯形成共沸物，采用普通精馏3萃取精馏过程的模拟与优化难以达到分离效果，根据物料特性，选择加入常以某聚乙烯醇装置产生的物料为例进行计算，用的萃取剂进行萃取精馏。进料组成见表1。本文应用ASPENPLUS软件对醋酸甲酯一甲醇体系萃取精馏

3、过程模拟计算，通过对理论板数、表1进料组成进料位置、萃取剂用量、萃取剂温度、回流比等因素对分离过程的影响进行研究，旨在优化出最佳分离参数。1萃取精馏原理uJ萃取精馏是在原溶液中加入一种新组份后使原液中不同组份分离的一种特殊精馏过程。加入分离要求：塔顶馏出液醋酸甲酯的质量分数的新组份称萃取剂，它不和原溶液中任一组份形I>93．5％，塔釜液醋酸甲酯的质量分数≤O．005％。成恒沸物；但萃取剂改变了原溶液中关键组份之3．1操作压力的设定及初步模拟间的相对挥发度，即改变了原溶液组份之间的相互作用力，构成一

4、个新的非理想溶液。当被分离操作压力设定：综合考虑被分离物料物性、物系相对挥发度接近1(如醋酸甲酯一甲醇)，普加热、冷却介质特性。设备费用等，塔顶压力设通精馏难以达到分离要求，萃取精馏就成为可采为常压操作(0．005MPa(G))，全塔压力降要求取的工艺方案之一。萃取剂的沸点比原溶液中任30KPa。一组份的沸点都高，将随塔釜液排出，经处理后精馏塔模拟参数初步设定为理论板数28块，萃取剂可循环使用。进料位置为第17块塔盘，溶剂比为3．86；萃取剂2热力学模型选取·31温度1O℃，回流比设为0．15。3

5、．2进料位置对萃取精馏过程的影响萃取分离醋酸甲酯一甲醇过程中，水是一种强极性物质，分子之间存在氢键、二分子缔合、塔的进料位置对于精馏过程有着重要的影响，三分子缔合、甲醇O—H基团等都具有极性。由于一旦进料位置选取不合适，形成蒸馏夹点，不仅·吕英杰：高级工程师。1986年毕业于大连工学院精细化工专业。从事化工装置设计工作。电话：(021)51001606—8180，E—mail：1yj9248*126．corn。4化工设计2014，24(2)浪费塔板，增加投资，也将导致操作不稳定、能一个最佳的、经济

6、的平衡点是精馏分离系统设计耗过大等弊端。所以进料位置的优化至关重要。的重要环节。在初步设计的基础上，分离要求、进料状况综上所述，建议采用理论塔板数N=28(包括不变，改变气相进料位置，进料位置所引起的能冷凝器和再沸器)为宜。耗变化关系见图1。3．4溶剂比对分离效果的影响萃取精馏与普通精馏的最大区别就在于萃取精馏是通过萃取剂的加入达到分离要求的，所以最优萃取剂量的选取至关重要。董一进料状况不变，理论板数N=28，气相进料位糕理置F=17，液相进料F=8，回流比R=0．15，萃取剂水温t=10℃，改变

7、溶剂用量，进料位置对分离效果的影响见图3和图4。111Z1J141a1口1，11UZ1ZZZJ4趵进科位置F图1进料板位置对能耗的影响由图1可知，当主进料(气相)位置大于l7块时，能耗增加较快，小于等于17块时，能耗基本不变。故选择第17块理论板作为气相进料位置。进料二流量较小，经模拟计算表明，进料位置对结果影响不大，模拟过程在此不做特别说明。3．3理论板数的确定塔板数是精馏塔设计考虑的重要因素。在进图3溶剂比对馏出液MEAC的影响料状况不变、进料位置优化前提下，精馏塔理论板数N分别取16，18，

8、2O，22，24，28，30，32，34几种方案进行模拟计算。计算结果中各种理论板数N与所对应的回流比R关系见图2。溶剂比s图4溶剂比对釜液MEAC的影响理论板效N从图3和图4可知，随着溶剂量的增大，馏出图2塔板数对回流比的影响液中MEAC含量增加，塔釜液MEAC含量降低，由图2可知，在进料状况和溶剂比不变的情况即分离效果变好。这是因为随着溶剂比的增大，下，当理论板数大于28块时，单纯增加理论板数塔板上萃取剂的浓度增大，轻、重组份的相对挥对回流比的降低已不明显；当塔板数小于28块时