隔壁共沸精馏塔分离异丙醇水溶液的模拟_李军
萃取精馏隔壁塔三种等价模型分离乙腈-水体系流程模拟与优化
(Shengli College, China University of Petroleum, Dongying 257061, Shandong, China)
Abstract: Three equivalent models of the dividing wall columns were used to simulate the separation of acetonitrile-water with
Aspen Plus. Through the analysis of sensitivity, TA C and energy consumption, the applicability of different equivalent models in
separating azeotropic systems was studied. The results show that for the extractive distillation, the three equivalent models of the dividing wall columns can be used to simulate the separation of acetonitrile-water system. Each model reflects the energy-saving effect, compared with the traditional extractive distillation column, the two-tower model saves 12.62% , the three-tower model saves 22.28% , and the four-tower model saves 14.10% . In terms of total cost, the three-tower model is 11.73% less than the two-tower model, and 15.26% less than the four-tower model.
异丙醇—水体系的分离
萃取精馏的工艺流程图
1-萃取精馏塔：2-溶剂回收塔
A、B两组分混合物进入塔1，同时向塔内加入溶剂S 降低组分B的挥发度而使组分A变得易挥发。
溶剂的沸点比被分离组分的高，为了使塔内维持较 高的溶剂浓度，溶剂入口一定要位于加料版之上， 但需要与塔顶保持有若干块塔板，起回收溶剂作用， 这一段称为回收溶剂段。
异丙醇—水体系的分离工艺
第七小组：李永睿 徐辉 谢荣凯 刘若泰 王昊
目录
共沸精馏 吸附蒸馏 萃取精馏
加盐萃取共沸精馏
几种分离工艺的综合比较 结论
共沸精馏的原理
共沸精馏是指在两组分恒沸液或 挥发度相近的物系中加入第三组 分，以改善待分离组分间的汽、 液平衡关系，该组分能与原料液 中的一个或者几个组分形成一种 最低共沸物，使精馏分离成为 “共沸物－纯组分”的分离，且 因为具有较大的相对挥发度，从 而使分离所需的塔板数和Βιβλιοθήκη 流比 降低，能耗也相应较普通精馏低。
无毒性，无腐蚀性，热稳定性好；
来源方便，价格低廉。
适宜做异丙醇一水萃取精馏萃取剂的化合物
化合物 苯甲酸甲 酯 3—甲基— 1—丁醇 乙二醇甲 醚 丁酸丙脂 相对挥发 度 1.5 1. 54 1.60 1.72 化合物 正丁基醚 相对挥发 度 1.49 化合物 异丁酸异 丁脂 二甘醇 囊乙二醇 300 苯甲醚 相对挥发 度 1.61 1.80 1.56 1.54
乙烯基-正 1.83 丁基醚 乙烯基·异 1.57 丁基醚 已酸乙酯 1.56
加盐萃取共沸精馏
工业生产中产生的异丙醇浓度为10％~15％的水溶液，经精馏粗提后于塔顶得到初浓 缩浓度为72~82％的异丙醇，塔顶温度为75—85℃，回流比R=0.5—2.0，塔釜温度 105℃～115℃。 用C6脂肪烃(主要成分是己烷)作为萃取剂，无机钠盐或钾盐水溶液作为盐析分离剂对 (1)中得到的初浓缩异丙醇水溶液进行加盐萃取，体积比为：萃取荆：盐析剂：醇水 溶液=2～3：0.8：1.5：1，萃取后萃取相中异丙醇含量大于90％(脱萃取剂计)，萃余 相中异丙醇含量小于0．1％。 将萃取后有机相通人恒沸蒸馏脱水塔进行精制，塔顶温度60—65℃，回流比R=1.5。 2.5。塔釜温度98.0～98.5℃，塔釜中采出的即为该发盼的精制异丙醇，异丙醇含量 大于99.5％，水含量小于0.15％。塔顶采出经冷凝、分相后有机相中C6脂肪烃、异丙 醇和水含量分别为75％~85%、12％~20％和1%一4％，以此有机相作为萃取剂循环使 用；盐析剂经浓缩后在步骤(2)中循环套用，盐析效果无明显下降，蒸发所得二次蒸 汽可综合利用。
隔壁共沸精馏塔分离异丙醇水溶液的模拟_李军
Simulation of Dividing-Wall Azeotropic Distillation Column for Separation of Isopropyl Alcohol and Water
LI Jun , CHANG Xing-wu , SUN Lan-yi , LI Qing-song
似 , 其结果如图 5 和图 6 所示 。
23 7
□ — 异丙醇 ;○ — 水 ;△ — 环己烷 图 3 常规流程中脱水塔内液 相组成分布
□ — 异丙醇 ;○ — 水 ;△ — 环己烷 图 5 常规流程中提浓塔液相组成分布
□ — 异丙醇 ;○ — 水 ;△ — 环己烷 图 4 隔壁共沸精馏塔主塔内液相组成分布
图 9 和图 10 分别为常规共沸精馏流程脱水塔 、 隔壁共沸精馏塔主塔内的汽液相流量分布曲线 。
□ — 液相流量 ;○ — 汽相流量 图 10 隔壁共沸精馏塔主塔内的流量分布
沸精馏塔侧线精馏段中的汽液相流量分布曲线 。
□ — 液相流量 ;○ — 汽相流量 图 11 常规流程提浓塔内的流量分布
2.1 模拟条件 为了对隔壁共沸精馏塔的节能降耗性能有定量
的认识 , 采用 Aspen Plus 软件对常规共 沸精馏流程 及隔壁共沸精馏塔进行了模拟研究 。由于环己烷异丙醇-水存在汽-液-液平衡 , 两液相热力学模型采 用 NRTL 方程 , 汽相采用理想方程进行计算 。 两流 程中各塔理论板数分别为 :常规共沸精馏流程中脱 水塔 19 、提浓塔 12 ;隔壁共沸精馏塔主塔 19 , 其中脱 水段 11 、公共精馏段 8 , 侧线精馏段 12 。 常规流程由 脱水塔第 3 块理论板进料(从上往下数 , 下同), 隔壁 共沸精馏塔由公共精馏段第 6 块理论板进料 。进料 为异丙醇质量分数 77 %的异丙醇水溶液 , 进料量为 3 906 kg h , 补 充 的 环 己 烷 量 为 0.036 kg h , 泡 点
隔壁塔萃取精馏制取无水异丙醇的模拟研究
中 图分 类 号 Ｔ ０ ８３ Ｑ ２．
文 献标 识 码 Ａ
文章 编 号 １０ — ８９２ ０）６ ０ ０ — ４ ０ ６ ６ ２ （ ９０ —０ ９ ０ ０
异 丙 醇 （Ｐ 主 要用 在农 药 、 ＩＡ） 医药 、 妆 品 、 化 塑
摘 要 提 出一 种 隔壁 塔 萃取 精 馏 制取 无 水 异 丙 醇的 新 工 艺 利 用 Ａ ｐ ｎＰＩ 模 拟 软件 ， ｓ ｅ １Ｓ Ｉ 对
隔 壁塔 和 常规 萃 取精 馏 工 艺进 行 了模 拟 。 定 了隔壁 塔 的 主要 参 数 ： 确 主塔 为 ３ Ｏ块 理论 板 ，
回 流 比 为 ３ 侧 线 精馏 段 为 ｌ ． Ｏ块 理 论 板 ． 回流 比为 ２ 垂 直 隔壁 位 于塔 内 ｌ ， ８块 板 到 ２ ８块
本 文讨 论将 Ｄ ＷＣ用 于萃取 精馏 过程来 制取 无 水 ＩＡ。 １ Ｄ Ｐ 用 个 ＷＣ替代 常规流程 中的萃取精馏 塔 及萃取 剂 回收塔 ． １ 在 个塔 内同时 完成 ＩＡ和水 的 Ｐ
是在 精馏塔 内部设一垂直 隔壁 。将精 馏塔 主体 分成
上段 、下段及 由隔壁分开 的精 馏进料 段和 中间采
工原料 和有 机溶 剂… Ｐ 。ＩＡ与水 在 ８ ＿ Ｏ３℃时形 成质 量分数 分别 为 ８ ＿ ７４ ％和 １ ． ２ ％的共沸 物 。采用 普通 ６ 精 馏方法难 以得到无水 ＩＡ 传统制取 无水 ＩＡ的 Ｐ ［ １ 。 Ｐ
出现 ．但 由于 ２个精馏塔 的控制 条件被并 到了 １ 个 Ｄ ＷＣ 中 ， 的控 制条件 增 加 了 ， 塔 因此控 制 和调 节 比
料 、 料 、 料 及 电 子 工 业 上 。 一 种 重 要 的 有 机 化 香 涂 是
苯-异丙醇-水共沸体系的模拟分离
第４期 收稿日期：２０２０－１１－２９作者简介：袁庭辉（１９８９—），研究生，江苏盐城人，２０１９年毕业于上海电力大学，主要从事化学工程与道路工程研究櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄殮殮殮殮。
化工设计苯－异丙醇－水共沸体系的模拟分离袁庭辉（上海浦兴路桥建设工程有限公司，上海 ２０００００）摘要：基于ＡｓｐｅｎＰｌｕｓ概念设计，提出了一种普通精馏－液液萃取－萃取精馏相结合的分离工艺，得到了苯和异丙醇的质量分数分别为９９．９％和９９．２％，并利用灵敏度分析，确定各塔的关键模拟参数：初分塔的理论板数为５，进料位置为第２块理论板，塔顶采出量为３００．０ｋｇ／ｈ；脱水塔的理论板数为１２，进料位置为第６块理论板，塔顶采出量为１１７．０ｋｇ／ｈ；萃取精馏塔的理论板数为３６，进料位置为第３０块和第３块理论板，塔顶采出量为１００．８ｋｇ／ｈ；萃取剂回收塔的理论板数为１０，进料位置为第４块理论板，塔顶采出量为１６．２ｋｇ／ｈ；液液多级萃取塔的理论板数为９。
关键词：萃取精馏，苯，异丙醇，乙二醇中图分类号：ＴＱ０２８．１＋３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８－０２１Ｘ（２０２１）０４－０１８５－０４ＰｒｏｃｅｓｓＳｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆＢｅｎｚｅｎｅ－Ｉｓｏｐｒｏｐａｎｏｌ－ＷａｔｅｒＡｚｅｏｔｒｏｐｉｃＳｙｓｔｅｍＹｕｎＴｉｎｇｈｕｉ（ＳｈａｎｇｈａｉＰｕｘｉｎｇＲｏａｄａｎｄＢｒｉｄｇｅＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０００００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＢａｓｅｄｏｎｔｈｅｃｏｎｃｅｐｔｕａｌｄｅｓｉｇｎｏｆＡｓｐｅｎＰｌｕｓ，ａｓｅｐａｒａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｃｏｍｂｉｎｉｎｇｏｒｄｉｎａｒｙｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎａｎｄｌｉｑｕｉｄ－ｌｉｑｕｉｄｅｘｔｒａｃｔｉｏｎａｎｄｅｘｔｒａｃｔｉｖｅｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ，ａｎｄｔｈｅｂｅｎｚｅｎｅａｎｄｉｓｏｐｒｏｐａｎｏｌｐｒｏｄｕｃｔｓｗｉｔｈａｍａｓｓｆｒａｃｔｉｏｎｏｆ９９．９％ａｎｄ９９．２％ａｒｅｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｔｈｅｏｐｔｉｍｕｍｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｅａｃｈｔｏｗｅｒａｒｅｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄｂｙｕｓｉｎｇｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙａｎａｌｙｓｉｓ．Ｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎｆｏｒｔｈｅｐｒｉｍａｒｙｓｕｂ－ｔｏｗｅｒｉｓａｓｆｏｌｌｏｗｓ：５ｏｆｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｐｌａｔｅｎｕｍｂｅｒ，２ｏｆｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｐｌａｔｅｏｆｆｅｅｄｓｔａｇｅ，ａｎｄ３００．０ｋｇ／ｈｏｆｍａｓｓｄｉｓｔｉｌｌａｔｅｒａｔｅ．Ｆｏｒｔｈｅｄｅｈｙｄｒａｔｉｏｎｔｏｗｅｒ，ｔｈｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｐｌａｔｅｎｕｍｂｅｒｉｓ１２，ｔｈｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｐｌａｔｅｏｆｆｅｅｄｓｔａｇｅｉｓ６，ａｎｄｔｈｅｍａｓｓｄｉｓｔｉｌｌａｔｅｒａｔｅｉｓ１１７．０ｋｇ／ｈ．Ｆｏｒｔｈｅｅｘｔｒａｃｔｉｖｅｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎｔｏｗｅｒ，ｔｈｅｎｕｍｂｅｒｏｆｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｐｌａｔｅｓｉｓ３６，ｔｈｅｆｅｅｄｓｔａｇｅｉｓ３ｔｈａｎｄ３０ｔｈｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｐｌａｔｅｓ，ａｎｄｔｈｅｍａｓｓｄｉｓｔｉｌｌａｔｅｒａｔｅｉｓ１００．８ｋｇ／ｈ．Ｆｏｒｔｈｅｅｘｔｒａｃｔａｎｔｒｅｃｏｖｅｒｙｔｏｗｅｒ，ｔｈｅｔｈｅｎｕｍｂｅｒｏｆｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｐｌａｔｅｓｉｓ１０，ｔｈｅｆｅｅｄｐｏｓｉｔｉｏｎｉｓ４ｔｈｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｐｌａｔｅ，ａｎｄｔｈｅｍａｓｓｄｉｓｔｉｌｌａｔｅｒａｔｅｉｓ１６．２ｋｇ／ｈ．Ｔｈｅｎｕｍｂｅｒｏｆｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｐｌａｔｅｓｏｆｔｈｅｌｉｑｕｉｄ－ｌｉｑｕｉｄｍｕｌｔｉ－ｓｔａｇｅｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｔｏｗｅｒｉｓ９．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｅｘｔｒａｃｔｉｖｅｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ；ｂｅｎｚｅｎｅ；ｉｓｏｐｒｏｐａｎｏｌ；ｅｔｈｙｌｅｎｅｇｌｙｃｏｌ 在道路沥青的性能评价过程中，往往需要使用一定量的有机溶剂，比如苯类、醇类等，其组分复杂，并且存在大量的共沸物，如不进行回收和利用，不仅造成了资源的浪费，而且会造成环境的污染。
隔壁塔技术进展
隔壁塔技术进展孙兰义,李 军,李青松(中国石油大学化学化工学院,山东青岛266555)摘要:在简要介绍隔壁塔结构特点、节能原理、形式以及适用范围的基础上,着重阐述了隔壁塔的工业应用状况,并分析了国内外反应精馏隔壁塔、萃取精馏隔壁塔及共沸精馏隔壁塔研究的若干最新进展。
关键词:隔壁塔;精馏;节能;应用;进展中图分类号:T Q028.3 文献标识码:A 文章编号:0253-4320(2008)09-0038-04Progress in technology of dividing w all columnSUN Lan 2yi ,LI Jun ,LI Qing 2song(School of Chemistry &Chemical Engineering ,China University of Petroleum ,Qingdao 266555,China )Abstract :On the basis of the structure ,princilple of energy saving ,types and application fields of dividing wall column (DWC )introduced ,its application in industries is reviewed especially.And ,the new advances in DWCs used in reactive distillation ,extractive distillation and azeotropic distillation are analyzed.K ey w ords :dividing wall column ;distillation ;energy saving ;application ;progress 收稿日期:2008-06-20 基金项目:教育部博士点基金新教师项目资助课题(20070425530) 作者简介:孙兰义(1972-),男,博士,副教授,从事传质和分离工程研究,lanyi_sun @ 。
异丙醇—水体系的分离
蒸p汽pt课件可综合利用。
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该发明的优点是
降低提浓塔的回流比，提高提浓塔塔顶出口水含量，塔顶得到约80％ 的异丙醇，大幅降低提浓塔的能耗;
萃取过程中加入钠盐和钾盐等无机盐分离剂，在分离剂的“盐析”作 用下，异丙醇一水分离系数提高，萃取剂用量减少，能耗大幅降低:
萃取后有机相中异丙醇浓度提高至95％左右(脱萃取剂计)。以此有机 相为进料在脱水塔中对异丙醇进行共沸蒸馏精制，使塔釜采出中异丙 醇含量达99.5％以上，含水量降至0.15％以下;
ppt课件
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吸附蒸馏流程图
ppt课件
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采用乙二醇为吸附剂载液。
吸附剂浆料(c+s)由吸附蒸馏塔填料下方的第1块筛板上加入。
待分离的液体混合物料由第9板或第11板上加入。
该塔的塔顶得到异丙醇产品，塔底出料为载液乙二醇、吸附剂和水， 其中部分水被吸附剂吸附。
吸附蒸馏塔的塔底出料由蠕动泵送入蒸馏脱附塔填料段下第1块塔板， 脱附蒸馏塔的塔顶得到水，而经脱附蒸馏塔后的吸附剂随载液乙二 醇由蠕动泵再送回吸附蒸馏塔，循环使用。
2.5。塔釜温度98.0～98.5℃，塔釜中采出的即为该发盼的精制异丙醇，异丙醇含量
大于99.5％，水含量小于0.15％。塔顶采出经冷凝、分相后有机相中C6脂肪烃、异丙
醇和水含量分别为75％~85%、12％~20％和1%一4％，以此有机相作为萃取剂循环
使用；盐析剂经浓缩后在步骤(2)中循环套用，盐析效果无明显下降，蒸发所得二次
囊乙二醇 1.56 300
丁酸丙脂 ppt课件 1.72
已酸乙酯 1.56
苯甲醚14 1.54
加盐萃取共沸精馏
ppt课件
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工业生产中产生的异丙醇浓度为10％~15％的水溶液，经精馏粗提后于塔顶得到初浓 缩浓度为72~82％的异丙醇，塔顶温度为75—85℃，回流比R=0.5—2.0，塔釜温度 105℃～115℃。
分隔壁萃取精馏塔分离乙酸乙酯_异丙醇
连续萃取精馏分离异丙醇-水的静态模拟分析
科研开发化工科技,２０２０,２８(３):４５~４８S C I E N C E &T E C HN O L O G YI NC H E M I C A LI N D U S T R Y∗基金项目:陕西省科技资源开放共享平台项目(１５０６１２０１９P T Ｇ１８);榆林市科技局２０１９产学研合作项目(１５０６/２０１９Ｇ１０２Ｇ１).作者简介:闫君芝(１９８６Ｇ),女,陕西榆林人,榆林学院实验师,硕士,研究方向为水处理.收稿日期:２０２０Ｇ０３Ｇ０９连续萃取精馏分离异丙醇Ｇ水的静态模拟分析∗闫君芝,黄㊀栋,马向荣(榆林学院化学与化工学院,陕西榆林７１９０００)摘㊀要:一般方法难以分离异丙醇Ｇ水形成的共沸体系,故选用乙二醇为萃取剂,采取连续萃取精馏的方法应用A s pe nP l u s 软件模拟其分离过程并进行分析.萃取精馏塔的初始参数为物料进料流率４８００k m o l /h ㊁n (异丙醇)ʒn (水)＝３ʒ２,理论塔板数２６块㊁物料进料位置为第１６块塔板㊁最小回流比１．４㊁萃取剂进料位置为第４块塔板,可分离得到质量分数为９９．５％的异丙醇,再用A s p e nP l u s 中M o d e l A n a l ys i sT o o l s 模块的灵敏度分析对实验进行模拟优化,优化结果为理论塔板数２８块㊁物料进料位置第１７块塔板㊁最小回流比１．５㊁萃取剂进料位置第４块塔板,优化后异丙醇的质量分数可达到９９．８％.关键词:异丙醇;萃取精馏;灵敏度中图分类号:T Q０２８．３＋１㊀㊀文献标识码:A㊀㊀文章编号:１００８Ｇ０５１１(２０２０)０３Ｇ００４５Ｇ０４㊀㊀异丙醇(I P A )在被第一次合成之后,由于其优越的性能被广泛应用于各个行业.作为化工原料可生产丙酮㊁二异丁基酮㊁异丙胺以及脂肪酸乙丙酯等,在精细化工方面可以制造药品㊁化妆品㊁涂料等[１Ｇ５],在设备上还可以用作激光头㊁清洁剂和除冰剂,同时,异丙醇还是实验室用于稀释和萃取时的一种重要溶剂[６Ｇ８],正因为异丙醇的用途广泛,使其在世界范围显现出了供不应求的局面,尤其是高纯度的异丙醇价格越来越贵,因此制备㊁分离高纯度的异丙醇非常重要.１㊀建立模型工艺流程见图１.图１㊀工艺流程图㊀㊀萃取剂和乙二醇进入混合器后经加热器H １加热到指定温度进入到萃取精馏塔T １接近塔顶部的位置,同时物料进入加热器H ２加热到指定温度后进入萃取精馏塔T １塔中下部的位置.在萃取精馏塔T １进行连续萃取精馏.从T １塔上部得到异丙醇产品P １,底部得到萃取剂乙二醇㊁水的混合物P ２,该混合物进入萃取剂回收塔T ２,从而在塔顶部得到水,塔底得到萃取剂乙二醇循环至混合器后循环使用.２㊀初始模拟采用A s pe n P l u s 软件,运用G e n e r a l W i t hM e t r i cU n i t s 模版,以U N I F A C 物性方法,选用乙二醇为萃取剂,进料为n (异丙醇)ʒn (水)＝３ʒ２的混合物,温度拟定６０ħ,压力拟定为１０１．３２５k P a ,最小回流比拟定为１．４,进料流率拟定为４８００k m o l /h .塔板数为２６块,萃取精馏塔进料板为第１６块,萃取剂进料板为第４块,其他条件默认,模拟结果见表１.表１㊀萃取精馏塔模拟计算结果w /％物料异丙醇水乙二醇物料进料６０４００P １９９．５０．６１２５０．０２２０７P ２０．２０９９１０８９．６萃取进料００１００由表１可知,P １出口产品w (异丙醇)＝９９．５％,满足最初设计时所要求的纯度.３㊀优化设计３．１㊀理论塔板数与热负荷对分离效果的影响应用m o d e l a n a l ys i s 板块中的灵敏度分析绘制理论塔板数对分离效果的影响,展示了产品异丙醇和理论塔板数㊁热负荷的关系,灵敏度分析输入的理论塔板数变化值为１５~５０,变化值为１,结果见图２.塔板/块图２㊀理论塔板数对分离效果的影响由图２可知,当理论塔板数从２０增加到３０,w (异丙醇)快速增长,当理论塔板数为２８,w (异丙醇)达到最高值且之后几乎没有变化,考虑制造成本,理论塔板数选择２８块最为合适,再继续优化其他条件,分离出的w (异丙醇)将会更高.３．２㊀进料位置与热负荷对分离效果的影响进料位置对分离效果的影响见图３.塔板/块图３㊀进料位置对分离效果的影响由图３可知,影响曲线可近似看作抛物线,进料位置偏高时则由于温度低,分离效果不明显,进料位置低时,由于温度过高,致使物料和萃取剂接触程度变低,导致所要分离出w (异丙醇)变低,所以进料位置尤为关键.在进料位置从第８块到第１７块塔板,分离出的w (异丙醇)一直在增加,而从第１８块塔板开始,所分离出的w (异丙醇)开始下降,所以第１７块塔板就是分离出w (异丙醇)的最高点,也就是最合适的进料位置.３．３㊀回流比与热负荷对分离效果的影响回流比直接影响萃取精馏塔的理论塔板数和塔径,而影响了这２个参数就会影响塔设计时的成本以及成型后的体积,并且回流比还影响着塔底加热蒸汽的消耗程度和塔顶冷却水的消耗量,这也会影响操作性和经济性[９Ｇ１１].所以回流比的设计以及优化是非常重要的一个环节,回流比不能太大,因为回流比太大没有设计的价值,所以选择一个合适的回流比是至关重要的[１２Ｇ１５].如果设计得当,那么就会得到最佳的效果,既可以得到高纯度的产品还可以降低设计和生产时的人工耗时和经济指标.回流比对分离效果的影响见图４.回流比图４㊀回流比对分离效果的影响由图４可知,回流比的变化量为０．８~２,变化６４ ㊀㊀㊀化㊀工㊀科㊀技㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第２８卷值为０．１.当回流比从１．０增加到１．５,w (异丙醇)增加明显,继续增大回流比,w (异丙醇)不再增加.因此,最佳的回流比就是１．５.３．４㊀塔内温度曲线图萃取精馏塔塔内各个塔板温度的分布情况见图５.塔板/块图５㊀塔内温度曲线图由图５可知,从塔顶的第１块到第４块塔板,也就是中上部时,温度持续升高,从第４块到第１５块塔板,在塔的中部,温度升高变慢,是因为萃取剂进料位置为第４块塔板,萃取剂的温度低,所以温度升高开始变得缓慢,直到缓慢升高到塔的中下部,也就是从第１６块塔板开始温度降低,是因为物料的进料位置在第１６块塔板,所以当低温度的物料进入塔内,塔内的温度发生变化,温度持续降低,从第１７块塔板开始,塔内温度停止降低,塔内温度保持一种平衡状态,到第２１块塔板时,塔内温度开始快速增高,直到塔底温度达到了最高值.由塔内温度曲线图可以看到设计是合理可行的.３．５㊀塔内液相曲线图塔内液相图表示了塔内的物料在各个塔板时所处的状态和含量,见图６.由图６可知,在塔顶时,因为塔顶温度低,沿着塔往下温度越来越高,w (异丙醇)越来越低,因为塔顶是产品的出口,而萃取剂则相反,塔底出的萃取剂w (乙二醇)最高,塔顶w (异丙醇)随着塔板数越来越高.因为第４块塔板是萃取剂进料的位置,所以液相的萃取剂开始缓慢增加,因为萃取剂的进入,温度的降低,导致w (异丙醇)开始缓慢降低,而这样近似的稳态直到第１６块塔板时又发生了变化,这是因为在１６块塔板时有物料异丙醇Ｇ水进入,当物料进入时,温度发生变化,相对的塔内液相也相应发生变化,w (异丙醇)发生了局部的增高,w (萃取剂)发生了局部的降低,但是这都是暂时的,在第２２块塔板时,由于温度高,水变为气态,所以w (异丙醇)随之升高,而w (萃取剂)则会继续降低,这就是萃取精馏塔中的液相分布,符合工艺原理.塔板/块图６㊀塔内液相曲线图４㊀结㊀论经过运用M o d e lA n a l ys i s 板块对T １模拟进行优化,优化得到的结果为理论塔板数２８块,进料位置第１７块塔板,最小回流比１．５,萃取剂进料位置第４块塔板.以优化后的结果运行A s pe n P l u s 再一次进行模拟实验,进料条件不变,T １塔分离出的w (异丙醇)达到９９．８％,乙二醇的回收率达到９９．９８％,满足工业要求.验证了用乙二醇萃取精馏分离异丙醇和水的可行性,能对分离异丙醇和水提供参考.参㊀考㊀文㊀献:[１]㊀刘明,张红梅,李青月,等．基于A s pe nP l u s 的三组分混合物精馏节能方案的模拟研究[J ]．能源化工,２０１９,４０(１):５１Ｇ５７．[２]㊀王明,朱仁发,阳杰,等．A s p e n p l u s 模拟甲醇Ｇ乙醇精馏分离[J ]．广东化工,２０１８,４５(１５):５４Ｇ５６．[３]㊀罗吉安,石国柱,方建军,等．１,３Ｇ丙二醇四塔精馏提纯工艺优化[J ]．化工设计通讯,２０１８,４４(７):７７Ｇ７８．[４]㊀罗静．醋酸乙烯精馏装置的工艺流程模拟与优化[D ]．上海:华东理工大学,２０１８．７４ 第３期闫君芝,等．连续萃取精馏分离异丙醇Ｇ水的静态模拟分析㊀㊀㊀[５]㊀张峻炜,李行,李焕新,等．己二酸二甲酯催化加氢产物精馏模拟计算[J]．现代化工,２０１７,３７(１１):１９１Ｇ１９３．[６]㊀杨振军,赵学军．A s p e nP l u s模拟分析氯醇化法环氧丙烷精馏[J]．氯碱工业,２０１７,５３(４):２６Ｇ２９．[７]㊀朱玉玲．废液中异丙醇回收工艺设计[J]．煤炭与化工,２０１９,４２(１１):１３２Ｇ１３５,１６０．[８]㊀李文秀,陈金玲,曹颖,等．萃取精馏分离异丙醇Ｇ乙腈共沸物系工艺模拟[J]．山东化工,２０１９,４８(２２):１５４Ｇ１５６,６０．[９]㊀闫君芝,李媛,马向荣．萃取精馏分离异丙醇Ｇ甲苯的模拟分析及优化[J]．化工科技,２０１９,２７(５):４２Ｇ４６．[１０]李静,王克良,施兰,等．六盘水地区异丙醚Ｇ异丙醇共沸物的变压精馏分离[J]．天然气化工(C１化学与化工),２０１９,４４(５):８７Ｇ９２．[１１]郭敬,史松,王凤,等．异丙醇Ｇ环己烷共沸物的分离与节能工艺研究[J]．化学工程师,２０１８,３２(１１):１４Ｇ１６．[１２]陈婷．A s p e n P l u s模拟甲烷氯化物氯化单元过程与优化[J]．化学工程与装备,２０１９(２):２２Ｇ２３．[１３]彭荣．废水中水㊁乙醇和乙酸乙酯三组分离工艺设计[J]．重庆工贸职业技术学院学报,２０１６,１２(３):１７Ｇ２２．[１４]赵金和,零鑫攀,龙庆标,等．A s p e n P l u s软件模拟甲醇甲苯制取对二甲苯新工艺研究[J]．当代化工,２０１５,４４(８):１８８５Ｇ１８８７,１８９３．[１５]宋为利,颜康．反应精馏生产乙酸异丁酯的模拟与优化[J]．科技资讯,２０１４,１２(３５):７３Ｇ７４．S t a t i c s i m u l a t i o na n a l y s i s o f s e p a r a t i o no f i s o p r o p a n o lＧw a t e rb yc o n t i n u o u s e x t r a c t i v ed i s t i l l a t i o nY A NJ u n z h i,HU A N G D o n g,MA X i a n g r o n g(S c h o o l o f C h e m i s t r y a n dC h e m i c a lE n g i n e e r i n g,Y u l i nU n i v e r s i t y,Y u l i n７１９０００,C h i n a)A b s t r a c t:I t i s d i f f i c u l t t o s e p a r a t e t h e a z e o t r o p i c s y s t e mf o r m e db y i s o p r o p a n o l a n dw a t e r b yg e n e r a l m e t h o d s．E t h y l e n e g l y c o l w a s s e l e c t e d a st h e e x t r a c t i o n a g e n t,a n d t h e s e p a r a t i o n p r o c e s s w a s s i m u l a t e da n d a n a l y z e db y A s p e nP l u s s o f t w a r e．I n i t i a l p a r a m e t e r s o f e x t r a c t i o n r e c t i f i c a t i o n t o w e r:t h e m a t e r i a l f e e d i n g f l o w r a t ei s４８００k m o l/h,t h e m o l a rr a t i oo f i s o p r o p a n o la n d w a t e r i s３ʒ２,t h e n u m b e r o f t h e o r e t i c a l t r a y s i s２６,t h e f e e d i n gp o s i t i o no f t h em a t e r i a l i s t h e１６t ht r a y,t h em i n i m u m r e f l u x r a t i o i s１．４,f e e d i n gp o s i t i o no f t h ee x t r a c t i o na g e n t i st h e４t h p i e c e,a n dr u n n i n g t e s tu n d e r a b o v e c o n d i t i o n s c a n g e t i s o p r o p a n o lw i t h p u r i t y９９．５％．S e n s i t i v i t y a n a l y s i s i n M o d e lA n a l y s i sT o o l s o fA s p e nP l u sw a s u s e d t o s i m u l a t i o n a n d o p t i m i z a t i o n,t h e o p t i m i z a t i o n r e s u l t s a s f o l l o w s:t h e n u m b e r o f t h e o r e t i c a l t r a y s i s２８,t h e f e e d i n g p o s i t i o n o f t h em a t e r i a l i s t h e１７t h t r a y,t h em i n i m u mr e f l u x r a t i o i s１．５,a n d t h e f e e d i n gp o s i t i o no f t h e e x t r a c t i o na g e n t i s t h e４t ht r a y．T h e p u r i t y o f i s o p r o p a n o l a f t e r o p t i m i z a t i o n c a n r e a c h９９．８％．K e y w o r d s:I s o p r o p a n o l;E x t r a c t i v e d i s t i l l a t i o n;S e n s i t i v i t y８４ ㊀㊀㊀化㊀工㊀科㊀技㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第２８卷。
变压精馏分离乙腈-异丙醇共沸物的研究
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔｈｅｓｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆａｃｅｔｏｎｉｔｒｉｌｅ－ｉｓｏｐｒｏｐａｎｏｌｍｉｘｔｕｒｅｗａｓｓｉｍｕｌａｔｅｄａｎｄｏｐｔｉｍｉｚｅｄｂｙＡｓｐｅｎＰｌｕｓ．Ｔｈｅ ｐｈｙｓｉｃａｌｍｅｔｈｏｄｗａｓＷＩＬＳＯＮ．Ｔｈｅｏｐｔｉｍｕｍｐｒｏｃｅｓｓｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ｓｕｃｈａｓｔｈｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｔｒａｙｎｕｍｂｅｒ，ｆｅｅｄｐｏｓｉｔｏｎａｎｄｒｅｆｌｕｘｒａｔｉｏ， ｗｅｒｅｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄｂｙｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙａｎａｌｙｓｉｓ．Ｕｎｄｅｒｔｈｅｓｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｔｈｅｍａｓｓｆｒａｃｔｉｏｎｓｏｆｉｓｏｐｒｏｐａｎｏｌａｎｄａｃｅｔｏｎｉｔｒｉｌｅｂｏｔｈｒｅａｃｈｅｄ ９９９％． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｚｅｏｔｒｏｐｉｃ；ａｃｅｔｏｎｉｔｒｉｌｅ－ｉｓｏｐｒｏｐｙｌａｌｃｏｈｏｌ；ｐｒｅｓｓｕｒｅｓｗｉｎｇｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ
２．３ 常压塔回流比的优化
本文分析了常压塔回流比的影响，结果列于表 ３中。 表 ３ 常压塔回流比的影响
回流比 ０．５ ０．８
ＸＢ１ ０．９３２３ ０．９６１４
Ｑｒｅｂ１／ｋＷ ７７６．８７ ９２１．２０
ＲｅｓｅａｒｃｈｏｆＳｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆＡｃｅｔｏｎｉｔｒｉｌｅ－Ｉｓｏｐｒｏｐａｎｏｌ ＡｚｅｏｔｒｏｐｅｂｙＰｒｅｓｓｕｒｅＳｗｉｎｇＤｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ
ＬｉＪｉｎｇ１，ＤｕＬｉａｎｇｈｏｎｇ１，ＣｈｅｎＨｕｉ１，ＬｅｉＬａｎ１，ＬｉｕＰｉｎｇ１，ＤｕＴｉｎｇｚｈａｏ２
（１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｈｅｍｉｓｔｒｙａｎｄＭａｔｅｒｉａｌｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＬｉｕｐａｎｓｈｕｉＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＬｉｕｐａｎｓｈｕｉＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｌｉｕｐａｎｓｈｕｉ ５５３００４，Ｃｈｉｎａ；２．ＣｈｉｎａＰｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ＆ ＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＣｏ．ＮｏｒｔｈＣｈｉｎａＣｏｍｐａｎｙ，Ｒｅｎｑｉｕ ０６２５５０，Ｃｈｉｎａ）
六盘水地区异丙醚-异丙醇共沸物的变压精馏分离
收稿日期:2019⁃04⁃01;基金项目:贵州省科技厅联合基金项目(黔科合J 字LKLS [2013]27号);卓越工程师培养计划(LPSSYzyjypyjh201702);校级教研项目(LPSSYjg201909);校级教研项目(LPSSYjg201910);校级科研项目(LPSSY201702);贵州省教育厅特色重点实验室项目([2011]278);作者简介:李静(1986⁃),女,硕士,副教授,研究方向为化工传质与分离,Email:woxinfeiyang1986@ 。
异丙醚(DIPE )是石油、烟草生产和合成化学中常见的一种化学品,它常用作从水溶液中除去极性有机物的专用溶剂[1⁃2]。
异丙醇(IPA )是常见的石油化工产品,多通过固体酸或液体酸作为催化剂来生产,过程中会生成副产品异丙醚与之混合[3⁃5]。
由于异丙醚和异丙醇形成二元最低均相共沸物,常规精馏方法不能有效地实现这种分离[6]。
因此,需要采用其他类型的精馏方法。
目前分离共沸物的方法包括共沸精馏,萃取精馏和变压精馏等[7⁃9]。
相比萃取精馏和共沸精馏,变压精馏因其不引入夹带剂,保护环境,通过热集成技术能够有效降低能耗而在工业上得到推广应用。
同时,变压精馏工艺可以有效分离最低共沸物和最高共沸物,因此受到越来越多的关注[10⁃11]。
Zhu 等[12]采用变压精馏工艺分离甲苯—乙醇共沸物,发现热集成工艺相比无热集成的变压精馏更经济。
Luben 等[13]针对生产三甲氧基硅烷过程中产生的甲醇和三甲氧基硅烷共沸物,考察了变压精馏分离共沸物的效果,最终确定低压塔和高压塔的操作压力分别为700kPa 和25kPa 。
Wang 等[14]发现当压力从100kPa 变化到700kPa 时,正庚烷和异丁醇的混合物由最低共沸物变成了最高共沸物,变压精馏同样适用。
六盘水地处云贵高原,具有海拔高、气压低的特点,常年大气压均值为85kPa 。
该地区的高海拔地形决定了其共沸物的分离也具有不同于平原地区的独特特征。
用共沸精馏隔壁塔生产无水乙醇的研究_李军
第 28 卷增刊(1) 2008 年 6 月
收稿日期 :2008 -05 -20 基金项目 :教育部博士点基金新教师项目资助课题(20070425530) 作者简介 :李军(1980 -), 男 , 硕士 , 讲师 ;孙兰义(1972-), 男 , 副教授 , 从事传质和分离工程研究 , 通讯联系人 , 13854208340 , sunly @hdpu .edu .cn
(School of Chemistry &Chemical Engineering , China University of Petroleum , Qiangdao 266555, China)
Abstract :A novel process of single-column azeotropic distillation process is proposed for the production of dehydration ethanol , where the dividing-wall column is used instead of the conventional dehydration column and concentrator .The new and the conventional process are simulated with Aspen Plus software .The results show that the energy consumption of the new process can be reduced by 28.2%, and the cost of equipment and operation can be decreased compared to the conventional process .
隔壁塔萃取精馏及共沸精馏分离异丙醇-水体系的模拟与优化
隔壁塔萃取精馏及共沸精馏分离异丙醇-水体系的模拟与优化邵圣娟;甄烁;蔡斌鑫;焦纬洲
【期刊名称】《石油化工》
【年(卷),期】2024(53)3
【摘要】分别采用隔壁塔萃取精馏(EDWC)与隔壁塔共沸精馏(ADWC)工艺制取无水异丙醇(IPA),借助Aspen Plus模拟软件建立二塔等价模型,利用灵敏度分析对主塔进料位置、夹带剂用量、侧线采出位置、侧线采出量及回流比等参数进行优化,结合塔的设计规范,以此确定最佳工艺参数。
模拟结果显示,与常规双塔工艺流程相比,在完成相同的分离要求下,EDWC工艺的冷凝器和再沸器热负荷分别降低
32.38%,12.39%,设备费用和总年度费用分别节约29.34%,4.87%;ADWC工艺的冷凝器和再沸器热负荷分别降低29.57%,23.41%,设备费用和总年度费用分别节约16.87%,22.41%。
ADWC用于制取无水IPA在节能降耗及节约设备成本方面表现出明显的优势。
【总页数】9页(P330-338)
【作者】邵圣娟;甄烁;蔡斌鑫;焦纬洲
【作者单位】太原工业学院化学与化工系;中北大学山西省超重力化工工程技术研究中心
【正文语种】中文
【中图分类】TQ028
【相关文献】
1.分隔壁塔萃取精馏分离乙醇-碳酸二甲酯共沸物的模拟优化
2.共沸精馏隔壁塔与萃取精馏隔壁塔的控制研究
3.萃取精馏分离异丙醇-水共沸体系的模拟与优化
4.萃取精馏隔壁塔分离乙酸乙酯-乙腈共沸物系的模拟与优化
5.隔壁塔萃取精馏分离叔丁醇-乙醇-水共沸物的模拟与优化
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隔壁塔用于苯_甲苯_二甲苯分离的控制_李军
0.0031
图 4 LV/ DSB 对于进料流率波动的动态响应
·760·
化工进展
2013 年第 32 卷
图 5 LV/ DSB 对于进料甲苯组成波动的动态响应
1 隔壁塔分离 BTX 的工艺流程
隔壁塔分离 BTX 系统流程如图 1 所示，该塔 由预分馏段、公共精馏段、侧线抽出段和公共提馏 段四部分组成（图 1）。在 Aspen Plus 中建立隔壁塔 的 Radfrac 两塔模型（图 2），过程的主要操作及设 备参数见表 1，并将其导入动态模拟软件 Aspen Dynamic，后添加隔壁塔控制回路，分析其在进料 流量和进料组成干扰下的动态特性。 1.1 设计规定
1∶3∶1 142.80
N 主塔
57
N 预分馏
34
N 进料
24
N 侧线抽出
20
N 液相抽出
10
回流比
7.38
气相分配量/kmol·h−1 190
液相分配量/kmol·h−1
85
注：N 表示塔板数。
纯度最大摩尔偏差 A 作为评价控制系统的品质指 标，TS 为从加入干扰到满足式（1）且 3 个产品纯 度 30 min 内保持不变的一段时间，A 为从加入干扰 到稳定后 3 个产品纯度偏离其设定值的最大偏差。
Abstract：Control strategy and dynamic performance of dividing wall column for separating BTX were
studied on the basis of steady-state simulation. PID parameters were tuned by using relay feedback test and Tyreus-Luyben settings. Comparative analysis of four typical composition control structures namely LV/DSB，DV/LSB，LB/DSV and LV/DSB were made on platform of Aspen Dynamic. Then the temperature control ， temperature combined with composition control and temperature-composition
共沸精馏分离生物醇-水混合物的模拟与优化
共沸精馏分离生物醇-水混合物的模拟与优化共沸精馏（water-ethanol azeotropic distillation）是一种分离生物醇(bioalcohols)和水混合物的有效方法。
它涉及到将生物醇—水混合物分离成水和生物醇的两个组分，这两个组分具有不同的沸点和极性，因此可以通过精馏的方式分离它们。
精馏过程的仿真是可以提供详细的过程数据和最优设计参数的重要工具。
目前，使用计算机仿真技术来设计和优化共沸精馏分离生物醇—水混合物的过程受到业界的广泛关注。
在这种仿真环境下，编写精确的数学模型是很重要的，它可以有效地预测过程参数，并确定最优设计参数。
为了优化共沸精馏分离生物醇—水混合物的过程，也需要考虑过程所需的能量消耗和材料消耗，特别是在可持续发展理论的指导下，这对于制定减少能耗和材料消耗的技术方案非常重要。
因此，我们需要降低过程中多余的材料和能量消耗，在精细计算中选择最优参数，最大程度地提高最终产品的质量。
除了运用计算技术和数学模型，为了进一步推动共沸精馏分离生物醇—水混合物的优化，一些实验研究也活跃在这一领域。
实验研究主要目的是通过测试和评估不同温度、压力、循环次数和蒸馏塔的参数等条件，以优化这一过程。
此外，研究者还通过开发新型蒸馏塔，并使用新型专用塔内结构，以进一步降低能耗和材料消耗，并针对现有过程进行改进。
总之，共沸精馏分离生物醇—水混合物是一种成熟的技术，其理论和模型在不断发展与完善。
它既可以用计算技术和数学模型模拟和优化，也可以通过实验研究来进一步优化，从而最大限度地减少过程中的能耗和材料消耗，从而提高最终产品的质量。
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Abstract :A novel process of single-column azeotropic distillation process was proposed for the production of anhydrous isopropyl alcohol , where the dividing-wall column was used instead of the conventional dehydration column and concentrator .The proposed and the conventional processes were simulated with Aspen Plus , respectively .The profiles of liquid composition , temperature , flow rate and energy consumption of the two processes were compared .The results show that the energy consumption of the proposed process can be reduced by 14.6 %, and the cost of equipment and operation can be decreased compared to the conventional process .
图 9 和图 10 分别为常规共沸精馏流程脱水塔 、 隔壁共沸精馏塔主塔内的汽液相流量分布曲线 。
□ — 液相流量 ;○ — 汽相流量 图 10 隔壁共沸精馏塔主塔内的流量分布
沸精馏塔侧线精馏段中的汽液相流量分布曲线 。
□ — 液相流量 ;○ — 汽相流量 图 11 常规流程提浓塔内的流量分布
2.1 模拟条件 为了对隔壁共沸精馏塔的节能降耗性能有定量
的认识 , 采用 Aspen Plus 软件对常规共 沸精馏流程 及隔壁共沸精馏塔进行了模拟研究 。由于环己烷异丙醇-水存在汽-液-液平衡 , 两液相热力学模型采 用 NRTL 方程 , 汽相采用理想方程进行计算 。 两流 程中各塔理论板数分别为 :常规共沸精馏流程中脱 水塔 19 、提浓塔 12 ;隔壁共沸精馏塔主塔 19 , 其中脱 水段 11 、公共精馏段 8 , 侧线精馏段 12 。 常规流程由 脱水塔第 3 块理论板进料(从上往下数 , 下同), 隔壁 共沸精馏塔由公共精馏段第 6 块理论板进料 。进料 为异丙醇质量分数 77 %的异丙醇水溶液 , 进料量为 3 906 kg h , 补 充 的 环 己 烷 量 为 0.036 kg h , 泡 点
似 , 其结果如图 5 和图 6 所示 。
23 7
□ — 异丙醇 ;○ — 水 ;△ — 环己烷 图 3 常规流程中脱水塔内液 相组成分布
□ — 异丙醇 ;○ — 水 ;△ — 环己烷 图 5 常规流程中提浓塔液相组成分布
□ — 异丙醇 ;○ — 水 ;△ — 环己烷 图 4 隔壁共沸精馏塔主塔内液相组成分布
Simulation of Dividing-Wall Azeotropic Distillation Column for Separation of Isopropyl Alcohol and Water
LI Jun , CHANG Xing-wu , SUN Lan-yi , LI Qing-song
2 38
化 学 工 业 与 工 程
2009 年 5 月
□ — 主塔 ;○ — 侧线精馏段
图 8 隔壁共沸精馏塔内的 温度分布
由图 7 和图 8 可见 , 脱水塔 、提浓塔与隔壁共沸
精馏塔主塔 、侧线精馏段温度分布的趋势基本相同 。 由于有共沸物的存在 , 都有一段温度缓慢上升的曲 线 。 但隔壁共沸精馏塔侧线精馏段第 1 块板相对于 常规流程提馏塔第 1 块板其温度略高 , 这是由于与 常规流程不同 , 隔壁共沸精馏塔侧线精馏段(3)由主 塔直接提供液相回流 , 减少了返混效应 , 第一块板处 的异丙醇和水含量较高 , 所形成的液相泡点温度也 较高 。 2.4 常规流程与隔壁共沸精馏塔内流量分布比较
□ — 液相流量 ;○ — 汽相流量 图 9 常规流程脱水塔内的 流量分布
由图 9 和图 10 可见 , 两塔的汽液分布曲线在第
8 块板之后基本类似 。由于隔壁共沸精馏塔主塔不 仅要提供自身的液相回流而且还要在第 8 块板处提 供侧线精馏段的液相回流 , 故在第 8 块板附近隔壁 沸精馏塔的汽液相流量有一突变 。
2009 年 5 月 May 2009
化 学 工 业 与 工 程 CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING
计算与模拟 文章编号 :1004 -9533(2009)03 -0235 -05
第 26 卷 第 3 期 Vol.26 No .3
隔壁共沸精馏塔分离异丙醇水溶液的模拟
□ — 异丙醇 ;○ — 水 ;△ — 环己烷 图 6 隔壁共沸精馏塔侧线精馏段液相组成分布
2.3 常规流程与隔壁共沸精馏塔内温度分布比较
图 7 和图 8 分别为常规共沸精馏流程脱水塔 、 提浓塔与隔壁共沸精馏塔主塔 、侧线精馏段温度分 布图 。
□ — 脱水塔 ;○ — 提浓塔 图 7 常规流程中脱水塔与提浓塔内的温度分布
Key words:dividing-wall column ;isopropyl alcohol ;dehydration ;azeotropic distillation ;energy saving
异丙醇(IPA)是一种用途广泛的有机化工原料 , 也是性能优良的溶剂 , 在医药行业有着广泛的应用 。 目前 , 随着全球环境保护意识的增强 , 利用高纯度异
图 3 和图 4 表明两流程中液相组成的分布趋势
有较大差别 。在常规流程脱水塔中 , 自下而上 , 水的 质量分数先变大后逐渐减小 , 而后与异丙醇 、环己烷 形成共沸物进入分相器 , 在分相器内分为轻重两相 液体后 , 水相在进入提浓塔内以回收环己烷 , 从而产 生返混现象 , 而返混效应是精馏过程热力学效率低 下的重要原因 。 在隔壁共沸精馏塔中 , 由于将脱水 塔和提浓塔并为一个塔 , 在公共精馏段(1)中当水的 液相质量分数较大时 , 即进入侧线精馏段分离其中 的水 , 降低了塔内的返混效应 。在相同的分离要求 下 , 隔壁共沸精馏塔比常规流程更节能 。 但常规流 程提浓塔与侧线精馏段塔内其组成分布趋势基本类
第 26 卷第 3 期
李 军等 :隔壁共沸精馏 塔分离异丙醇水溶液的模拟
(80.4 ℃)进料 , 塔在常压下进行操作 。在相同的操 作条件下 , 分别得到了 2 种流程塔内组成分布 、温度 分布及汽液相流量分布 。 2.2 常规流程与隔壁共沸精馏塔内组成分布比较
常规流程脱水塔与隔壁共沸精馏塔主塔的液相 组成分布图如图 3 Fra bibliotek图 4 所示 。
2 隔壁共沸精馏塔的模拟研究
1— 脱水塔 ;2 — 提浓塔 ;3— 分相器 图 1 共沸精馏生产无水异丙醇的常规流程
在隔壁共沸精馏塔中 , 隔板将塔分成三个区域 : 区域(2)是脱水段 , 在其底部得到高纯度异丙醇 ;区 域(3)是侧线精馏段 , 在其底部得到含有少量异丙醇 的废水 ;区域(1)是以上 2 个区域的公共精馏段 , 为 其提供足够的液相回流 。其中 , 隔壁共沸精馏塔主 塔包括区域(1)及(2), 相当于常规流程中的脱水塔 , 侧线精馏段(3)相当于常规流程中的提浓塔 。 操作中 , 三元共沸物异 丙醇-水-环己烷从塔顶
李 军 , 昌兴武 , 孙兰义 , 李青松
(中国石油大学化学化工学院 , 山东 青岛 266555)
摘要 :提出一种单塔共沸精馏生产无水异丙醇的新工艺流程 , 即采用隔壁塔替代常规共沸精馏流 程中的脱水塔及提浓塔 。 应用 Aspen Plus 模拟软件 , 对隔壁共沸精馏塔流程及常规共沸精馏流程 进行了模拟 , 比较了两种流程的液相组成 、温度 、汽液相流量及能耗 , 结果显示新工艺流程可以节 省能耗 14.6 %, 并能降低设备投资费用和操作费用 。其模拟结果还需试验进一步验证 。 关键词 :隔壁塔 ;异丙醇 ;脱水 ;共沸精馏 ;节能 中图分类号 :TQ028.31 文献标识码 :A
收稿日期 :2008 -09 -01
基金项目 :教育部博士点基金新教师项目 资助课题(20070425530)。 作者简介 :李 军(1980-), 男 , 安 徽庐江人 , 讲师 , 从事化学工程研究 。 联系人 :孙兰义 , E-mail:lanyi -sun @ 。
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常规共沸流程和隔壁塔共沸流程如图 1 和图 2 所示 。
1— 公共精馏段 ;2 — 脱水段 ;3— 侧线精馏 段 ;4— 分相器 图 2 隔壁共沸精馏塔生产无水异丙醇流程
馏出 , 进入冷凝器冷凝后 , 在分相器内分为轻重两相 液体 。轻相(环己烷)返回公共精馏段(1)作为回流 , 重相(水 、少量异丙醇和环己烷)送入侧线精馏段(3) 的中下部 , 作为侧线精馏段(3)的进料 。 公共精馏段 (1)的底部设有一液相分配器 , 使公共精馏段(1)底 部液相按一定比例分别进入隔壁两侧 , 为侧线精馏 段(3)提供液相回流 , 在脱水段(2)底部得到近于纯 态的异丙醇产品 , 在侧线精馏段(3)底部得到了含有 少量异丙醇的水 。 操作中环己烷循环使用 , 损耗的 环己烷可通过每间隔一段时间补充一定量的环己烷 来实现 。 该隔壁共沸精馏塔需两个再沸器 , 但只需 一个塔顶冷凝器 。
图 11 和图 12 分别为常规流程提浓塔与隔壁共