第28卷增刊(1)2008年6月现代化工
ModernChemicalIndustryJune2008·93·
用共沸精馏隔壁塔生产无水乙醇的研究
李 军,孙兰义,胡有元,李青松
(中国石油大学化学化工学院,山东青岛266555)
摘要:提出1种单塔共沸精馏生产无水乙醇的新工艺流程,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ASPENPLUS模拟软件,对新工艺流程及常规共沸精馏流程进行了模拟,并对2种工艺流程作了对比,结果显示新工艺流程可以节省能耗28.2%,并能降低设备投资费用和操作费用。
关键词:隔壁塔;无水乙醇;共沸精馏;节能中图分类号:TQ028.31
文献标识码:A
文章编号:0253-4320(2008)S1-0093-03
Studyonproductionofdehydrationethanolwithazeotropicdistillation
dividing-wallcolumn
LIJun,SUNLan-yi,HUYou-yuan,LIQing-song
(SchoolofChemistry&ChemicalEngineering,ChinaUniversityofPetroleum,Qiangdao266555,China)Abstract:Anovelprocessofsingle-columnazeotropicdistillationprocessisproposedfortheproductionofdehydrationethanol,wherethedividing-wallcolumnisusedinsteadoftheconventionaldehydrationcolumnandconcentrator.ThenewandtheconventionalprocessaresimulatedwithAspenPlussoftware.Theresultsshowthattheenergyconsumptionofthenewprocesscanbereducedby28.2%,andthecostofequipmentandoperationcanbedecreasedcomparedtotheconventionalprocess.
Keywords:dividing-wallcolumn;dehydrationethanol;azeotropicdistillation;energysaving
无水乙醇是一种常用的化学原料,被广泛应用于医药、农药、油漆、食品等许多行业中。目前,无水乙醇的生产方法有共沸精馏法、分子筛吸附脱水法、膜分离法及萃取精馏法等。其中,由于共沸精馏具
有生产连续、机械化程度高、产量大、消耗能源品位低、产品纯度高等优点,是工业化生产无水乙醇的主要方法。但这种成熟的生产工艺也有缺点,主要是能耗较大[1]。近年来,随着能源价格的持续上涨使得精馏过程节能技术的研究具有极其重要的意义,隔壁精馏塔(Dividingwallcolumn,DWC)作为节能技术研究的1个热点,正在工业装置上得到迅速应用。其是利用隔壁将塔从中间分割为2部分,进料侧相当于预分离器,另一端相当于主塔,隔壁巧妙的使用实现了2塔功能,即只需1个蒸馏塔就可得到3个纯组分,这就节省了1个蒸馏塔及其附属设备,如再沸器、冷凝器、塔顶回流泵及管道。同时,隔壁蒸馏塔有效避免了2简单塔流程中中间组分的再混合现象,降低了进料板上的混合影响,大大提高了热力学效率[2-4]。
本文针对现有无水乙醇共沸精馏工艺的特点,
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([1**********])
以隔壁塔工艺代替原有常规共沸精馏工艺,应用化工流程模拟软件AspenPlus11.1对过程进行了模拟计算,获得了支持新工艺可行性和节能降耗的定量结果。
1 采用隔壁塔技术共沸精馏乙醇的新工艺
乙醇共沸精馏脱水的常规流程见图1。
1—脱水塔;2—提浓塔;3—分相器
图1 共沸精馏生产无水乙醇的常规简易流程图2为隔壁塔技术共沸精馏生产乙醇的新工艺流程,即以隔壁塔替代原来的脱水塔及提浓塔,在1个隔壁塔内完成共沸精馏及夹带剂回收的任务,本文中,2工艺采用的夹带剂均为环己烷。隔壁塔是在一精馏塔内部设置一垂直隔板,这样,该装置被分
(-),,,;-),,,,通讯联系人,,[email protected]
·94·现代化工
第28卷增刊(1)
成3个区域:区域(2)是脱水段,在其底部得到高纯
度乙醇,区域(3)是侧线精馏段,在其底部得到含有少量乙醇的废水,区域(1)是以上2个区域的公共精馏区,为其提供足够的液相回流。其中,隔壁塔主塔包括区域(1)及区域(2)
。
1—CHX;2—H2O;3—C2H5OH
图3 常规流程中脱水塔内液相组成分布
1—公共精馏段;2—脱水段;3—侧线精馏段;4—分相器
图2 用共沸精馏隔壁塔生产无水乙醇新工艺流程该隔壁塔需2个再沸器,但只需1个塔底冷凝器。三元共沸物从塔顶馏出,塔顶蒸汽进入冷凝器冷凝后,进入分相器内,在器内分为轻、重2层液体。轻相返区域(1)作为回流,重相送入区域(2)的顶部,作为区域(2)的进料。在区域(2)的底部得到近于纯态的乙醇产品,在区域(1)下部乙醇的液相浓度较高时即进入区域(3)侧线精馏段分离乙醇,在其底部得到含少量乙醇的水,这样物料返混后再分离的情况有所减轻,只需一个冷凝器即可完成分离任务,在塔内可实现能量集成。在操作中环己烷是循环使用的,但因有损耗,故隔一段时间后需补充一定量的环己烷。
1—CHX;2—H2O;3—C2H5OH
图4 新工艺中隔壁塔主塔液相组成分布的减少,乙醇的质量分数逐渐增大,并在分相器重相进料处乙醇浓度达到最大值,然后再下降,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。由于将脱水塔和提馏塔并为1个塔,在主塔区域(1)乙醇的液相质量分数较大时,即进入侧线精馏段分离其中的水,降低了塔内操作的返混效应。故达到相同的分离要求,新工艺比常规流程更节能。
2 新工艺性能的模拟研究
2.1 模拟条件
为了定量认识新工艺的节能降耗性能,采用AspenPlus软件对常规共沸精馏流程及隔壁塔的共沸精馏工艺进行了模拟。对于环己烷-乙醇-水存
在气-液-液平衡,热力学模型选择中两液相采用NRTL方程,气相采用RK方程进行计算。两流程中各塔理论板数:常规共沸精馏流程中脱水塔26、提馏塔14;隔壁塔主塔26,其中脱水段区域24、公共精馏区域12,侧线精馏段14。案例的进料为乙醇水溶液,其中含乙醇质量分数90%,原料进料量为1000kg/h。在相同的操作条件下,分别得到了2种流程塔内组成分布、温度分布及气液相流率分布。2.2 常规流程与隔壁塔内组成分布的比较常规流程脱水塔与隔壁塔主塔的质量分数分布趋势基本类似,如图3、图4所示。
如图5、6所示,提浓塔与隔壁塔侧线精馏段的
,1—C2H5OH;2—H2O;3—CHX
1—C2H5OH;2—H2O;3—CHX
图5 常规流程中提浓塔液相组成分布
图6 新工艺中隔壁塔侧线精馏段液相组成分布
2008年6月李军等:用共沸精馏隔壁塔生产无水乙醇的研究·95·
2.3 常规流程与隔壁塔内温度的比较
图7、图8分别是常规流程和新工艺中塔内温度分布图
。
图9为常规共沸精馏流程中脱水塔中各理论板
上气液相流率分布曲线。图10为新工艺隔壁塔主塔气液相流率分布曲线。
由图9、10可知,2塔的气液分布曲线基本类似。但由于主塔区域1提馏段提供了主塔及侧线精馏段的液相回流,故在3块板附近气液相流率有1突变。由图11常规共沸精馏流程中提浓塔及图12新工艺隔壁塔侧线精馏段中各理论板上气液相流率分布曲线可知,隔壁塔侧线精馏段的气液相流率小
1—脱水塔;2—提浓塔
的多,这是由于由于新工艺降低了返混效应,在分离要求一定的情况下,新工艺的液相回流量更小的原因。由于塔内流量大幅度减少,侧线精馏段塔釜再
沸器能耗也大大降低
。
图7
常规流程中各塔温度分布
1—主塔;2—侧线精馏塔
图8 新工艺中隔壁塔内温度分布
由图7、8可以看出,常规共沸精馏流程脱水塔、提浓塔与隔壁塔主塔、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,在塔中都有一段温度缓慢上升的曲线,但在隔壁塔侧线精馏段第1块板,温度较高,这是由于在区域(1)底部提供了温度较高的液相回流。在隔壁塔中,只需要1个冷凝器,故其能耗较低。
2.4
常规流程与隔壁塔内流量分布的比较
1—气相流量;2—液相流量1—气相流量;2—液相流量
图11
常规流程中提馏塔流量分布
图12 新工艺中隔壁塔侧线精馏段流量分布2.5 常规共沸精馏工艺与新工艺的比较
用Aspen模拟了常规共沸精馏流程和新工艺流程,结果见表1。
1—气相流量;2—液相流量
表1 常规共沸精馏流程与共沸精馏隔壁塔流程结果
常规流程脱水塔
塔釜 理论板数 乙醇质量分数/% 水/%
环己烷质量分数/%塔釜再沸器负荷/106W
260.998—0.0021.0800.93
150.0200.980—1.5051.440
260.998—0.0020.885
140.0200.980—1.0601.614
提馏塔
新工艺流程主塔
侧线精馏段
图9
常规流程中脱水塔内流量分布
1—气相流量;2—液相流量塔顶冷凝器负荷/105W
图10 新工艺中隔壁塔主塔流量分布
(下转第97页)
2008年6月陈颖等:催化精馏法回收稀醋酸·97·
反应速率,增加醋酸转化率。由图1可看出,反应段
长度的增加,醋酸在塔釜的浓度大大降低,甲醇在精馏塔内的分布也减少。大量醋酸和甲醇发生反应,生成醋酸甲酯,塔顶产品中醋酸甲酯浓度升高;进入塔釜的醋酸和甲醇减少,塔釜产品中水的浓度上升
。
的过量,塔釜的甲醇迅速增加,相当于引入了新的污
染物,增加了后续分离工艺。因此催化精馏工艺酸醇比宜在2～3范围内
。
组分(醇/酸比):1—水(1∶1);2—甲醇(1∶1);3—醋酸甲酯(1∶1);4—醋酸(1∶1);5—水(2∶1);6—甲醇(2∶1);7—醋酸甲酯(2∶1);
组分(反应段长度):1—水(1.17m);2—甲醇(1.17m);3—醋酸甲酯(1.17m);4—醋酸(1.17m);5—水(0.72m);6—甲醇(0.72m);7—醋酸甲酯(0.72m);8—醋酸(0.72m)
8—醋酸(2∶1);9—水(4∶1);10—甲醇(4∶1);11—醋酸甲酯(4∶1);
12—醋酸(4∶1)
图2 不同醇/酸比下各组分在精馏塔内的分布2.3 回流比的影响
在回流比较低时,有可能导致反应产物在反应段分离效果下降,减低醋酸的转化率。由图3看到当回流比从2增加到4时,对甲醇在塔内的分布影响明显,大量未反应的甲醇又回到塔内,甲醇在反应段的浓度增加,大量甲醇存在于塔内与醋酸反应,促进了醋酸的转化。相应的醋酸在塔内浓度因回流比的增加而降低。醋酸甲酯的浓度也有所增加。同时,当回流比进一步增加时转化率增加幅度变缓,塔内浓度分布变化不大,趋于平缓。回流比增加使甲醇在塔釜产品中含量上升,且回流比过大使能耗操作的工艺参数:理论板数26块,其中侧线精馏段14块。在此操作条件下,比较了常规共沸精馏流程与隔壁共沸精馏塔内液相组成、温度及气液相流量的变化。并得出隔壁共沸精馏塔工艺比常规的共沸精馏流程节能23.91%,并且能降低设备投资。
参考文献
[1]赵淑芳,刘宗章,张敏华.节能型乙醇脱水技术研究进展[J].酿
酒科技,2006(1):110-113.
[2]HarmsenGJan.Reactivedistillation:Thefront-runnerofindustrialpro-cessintensification:Afullreviewofcommercialapplications,research,scale-up,designandoperation[J].ChemicalEngineeringandProcess-ing,2007,46(9):774-780.
[3]LestakF,CollinsC.Advanceddistillationsavesenergyandcapital[J].
ChemEng,1997,104(7):72-76.
[4]MichaelA,SchultzM,StewartD.Reducecostswithdividingwall
[],986471.□
图1 不同反应段长度下各组分在精馏塔内的分布2.2 醇/酸摩尔比的影响
醇/酸摩尔进料比由1∶1增加到2∶1,醋酸转化
率显著增加,塔内浓度分布都有较大幅度的变化,塔釜的醋酸浓度显著降低,如图2所示,主要原因是甲醇在塔内浓度上升。甲醇/醋酸摩尔进料比增加到4∶1,塔顶产品中甲醇含量增加,醋酸甲酯的浓度不增反降,塔釜产品中醋酸的含量大大减少,一部分甲醇进入塔釜,影响了塔釜产品质量。当醇/酸比继续增加到4∶1和5.6∶1,醋酸的转化率增长幅度变缓,塔内浓度分布规律变化趋于一致。另外,随着甲醇 (上接第95页)
由表1可以看出,采用共沸精馏隔壁塔新工艺后,将常规共沸精馏流程的2个塔变为1个塔,由于在分离过程中减少了常规流程中共沸精馏塔物料的返混,故在达到相同的分离要求时,隔壁塔更节能,再沸器所需能耗下降了25%,冷凝器节能32%,总能耗降低28.2%。同时,由于将常规流程的2个塔变为了1个塔,且减少了1个冷凝器,设备投资也将下降。
3 结论
提出了应用隔壁塔技术分离乙醇水溶液共沸精馏的新工艺流程,并用AspenPlus软件对该流程进行了模拟。
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第28卷增刊(1)2008年6月现代化工
ModernChemicalIndustryJune2008·93·
用共沸精馏隔壁塔生产无水乙醇的研究
李 军,孙兰义,胡有元,李青松
(中国石油大学化学化工学院,山东青岛266555)
摘要:提出1种单塔共沸精馏生产无水乙醇的新工艺流程,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ASPENPLUS模拟软件,对新工艺流程及常规共沸精馏流程进行了模拟,并对2种工艺流程作了对比,结果显示新工艺流程可以节省能耗28.2%,并能降低设备投资费用和操作费用。
关键词:隔壁塔;无水乙醇;共沸精馏;节能中图分类号:TQ028.31
文献标识码:A
文章编号:0253-4320(2008)S1-0093-03
Studyonproductionofdehydrationethanolwithazeotropicdistillation
dividing-wallcolumn
LIJun,SUNLan-yi,HUYou-yuan,LIQing-song
(SchoolofChemistry&ChemicalEngineering,ChinaUniversityofPetroleum,Qiangdao266555,China)Abstract:Anovelprocessofsingle-columnazeotropicdistillationprocessisproposedfortheproductionofdehydrationethanol,wherethedividing-wallcolumnisusedinsteadoftheconventionaldehydrationcolumnandconcentrator.ThenewandtheconventionalprocessaresimulatedwithAspenPlussoftware.Theresultsshowthattheenergyconsumptionofthenewprocesscanbereducedby28.2%,andthecostofequipmentandoperationcanbedecreasedcomparedtotheconventionalprocess.
Keywords:dividing-wallcolumn;dehydrationethanol;azeotropicdistillation;energysaving
无水乙醇是一种常用的化学原料,被广泛应用于医药、农药、油漆、食品等许多行业中。目前,无水乙醇的生产方法有共沸精馏法、分子筛吸附脱水法、膜分离法及萃取精馏法等。其中,由于共沸精馏具
有生产连续、机械化程度高、产量大、消耗能源品位低、产品纯度高等优点,是工业化生产无水乙醇的主要方法。但这种成熟的生产工艺也有缺点,主要是能耗较大[1]。近年来,随着能源价格的持续上涨使得精馏过程节能技术的研究具有极其重要的意义,隔壁精馏塔(Dividingwallcolumn,DWC)作为节能技术研究的1个热点,正在工业装置上得到迅速应用。其是利用隔壁将塔从中间分割为2部分,进料侧相当于预分离器,另一端相当于主塔,隔壁巧妙的使用实现了2塔功能,即只需1个蒸馏塔就可得到3个纯组分,这就节省了1个蒸馏塔及其附属设备,如再沸器、冷凝器、塔顶回流泵及管道。同时,隔壁蒸馏塔有效避免了2简单塔流程中中间组分的再混合现象,降低了进料板上的混合影响,大大提高了热力学效率[2-4]。
本文针对现有无水乙醇共沸精馏工艺的特点,
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([1**********])
以隔壁塔工艺代替原有常规共沸精馏工艺,应用化工流程模拟软件AspenPlus11.1对过程进行了模拟计算,获得了支持新工艺可行性和节能降耗的定量结果。
1 采用隔壁塔技术共沸精馏乙醇的新工艺
乙醇共沸精馏脱水的常规流程见图1。
1—脱水塔;2—提浓塔;3—分相器
图1 共沸精馏生产无水乙醇的常规简易流程图2为隔壁塔技术共沸精馏生产乙醇的新工艺流程,即以隔壁塔替代原来的脱水塔及提浓塔,在1个隔壁塔内完成共沸精馏及夹带剂回收的任务,本文中,2工艺采用的夹带剂均为环己烷。隔壁塔是在一精馏塔内部设置一垂直隔板,这样,该装置被分
(-),,,;-),,,,通讯联系人,,[email protected]
·94·现代化工
第28卷增刊(1)
成3个区域:区域(2)是脱水段,在其底部得到高纯
度乙醇,区域(3)是侧线精馏段,在其底部得到含有少量乙醇的废水,区域(1)是以上2个区域的公共精馏区,为其提供足够的液相回流。其中,隔壁塔主塔包括区域(1)及区域(2)
。
1—CHX;2—H2O;3—C2H5OH
图3 常规流程中脱水塔内液相组成分布
1—公共精馏段;2—脱水段;3—侧线精馏段;4—分相器
图2 用共沸精馏隔壁塔生产无水乙醇新工艺流程该隔壁塔需2个再沸器,但只需1个塔底冷凝器。三元共沸物从塔顶馏出,塔顶蒸汽进入冷凝器冷凝后,进入分相器内,在器内分为轻、重2层液体。轻相返区域(1)作为回流,重相送入区域(2)的顶部,作为区域(2)的进料。在区域(2)的底部得到近于纯态的乙醇产品,在区域(1)下部乙醇的液相浓度较高时即进入区域(3)侧线精馏段分离乙醇,在其底部得到含少量乙醇的水,这样物料返混后再分离的情况有所减轻,只需一个冷凝器即可完成分离任务,在塔内可实现能量集成。在操作中环己烷是循环使用的,但因有损耗,故隔一段时间后需补充一定量的环己烷。
1—CHX;2—H2O;3—C2H5OH
图4 新工艺中隔壁塔主塔液相组成分布的减少,乙醇的质量分数逐渐增大,并在分相器重相进料处乙醇浓度达到最大值,然后再下降,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。由于将脱水塔和提馏塔并为1个塔,在主塔区域(1)乙醇的液相质量分数较大时,即进入侧线精馏段分离其中的水,降低了塔内操作的返混效应。故达到相同的分离要求,新工艺比常规流程更节能。
2 新工艺性能的模拟研究
2.1 模拟条件
为了定量认识新工艺的节能降耗性能,采用AspenPlus软件对常规共沸精馏流程及隔壁塔的共沸精馏工艺进行了模拟。对于环己烷-乙醇-水存
在气-液-液平衡,热力学模型选择中两液相采用NRTL方程,气相采用RK方程进行计算。两流程中各塔理论板数:常规共沸精馏流程中脱水塔26、提馏塔14;隔壁塔主塔26,其中脱水段区域24、公共精馏区域12,侧线精馏段14。案例的进料为乙醇水溶液,其中含乙醇质量分数90%,原料进料量为1000kg/h。在相同的操作条件下,分别得到了2种流程塔内组成分布、温度分布及气液相流率分布。2.2 常规流程与隔壁塔内组成分布的比较常规流程脱水塔与隔壁塔主塔的质量分数分布趋势基本类似,如图3、图4所示。
如图5、6所示,提浓塔与隔壁塔侧线精馏段的
,1—C2H5OH;2—H2O;3—CHX
1—C2H5OH;2—H2O;3—CHX
图5 常规流程中提浓塔液相组成分布
图6 新工艺中隔壁塔侧线精馏段液相组成分布
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2.3 常规流程与隔壁塔内温度的比较
图7、图8分别是常规流程和新工艺中塔内温度分布图
。
图9为常规共沸精馏流程中脱水塔中各理论板
上气液相流率分布曲线。图10为新工艺隔壁塔主塔气液相流率分布曲线。
由图9、10可知,2塔的气液分布曲线基本类似。但由于主塔区域1提馏段提供了主塔及侧线精馏段的液相回流,故在3块板附近气液相流率有1突变。由图11常规共沸精馏流程中提浓塔及图12新工艺隔壁塔侧线精馏段中各理论板上气液相流率分布曲线可知,隔壁塔侧线精馏段的气液相流率小
1—脱水塔;2—提浓塔
的多,这是由于由于新工艺降低了返混效应,在分离要求一定的情况下,新工艺的液相回流量更小的原因。由于塔内流量大幅度减少,侧线精馏段塔釜再
沸器能耗也大大降低
。
图7
常规流程中各塔温度分布
1—主塔;2—侧线精馏塔
图8 新工艺中隔壁塔内温度分布
由图7、8可以看出,常规共沸精馏流程脱水塔、提浓塔与隔壁塔主塔、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,在塔中都有一段温度缓慢上升的曲线,但在隔壁塔侧线精馏段第1块板,温度较高,这是由于在区域(1)底部提供了温度较高的液相回流。在隔壁塔中,只需要1个冷凝器,故其能耗较低。
2.4
常规流程与隔壁塔内流量分布的比较
1—气相流量;2—液相流量1—气相流量;2—液相流量
图11
常规流程中提馏塔流量分布
图12 新工艺中隔壁塔侧线精馏段流量分布2.5 常规共沸精馏工艺与新工艺的比较
用Aspen模拟了常规共沸精馏流程和新工艺流程,结果见表1。
1—气相流量;2—液相流量
表1 常规共沸精馏流程与共沸精馏隔壁塔流程结果
常规流程脱水塔
塔釜 理论板数 乙醇质量分数/% 水/%
环己烷质量分数/%塔釜再沸器负荷/106W
260.998—0.0021.0800.93
150.0200.980—1.5051.440
260.998—0.0020.885
140.0200.980—1.0601.614
提馏塔
新工艺流程主塔
侧线精馏段
图9
常规流程中脱水塔内流量分布
1—气相流量;2—液相流量塔顶冷凝器负荷/105W
图10 新工艺中隔壁塔主塔流量分布
(下转第97页)
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反应速率,增加醋酸转化率。由图1可看出,反应段
长度的增加,醋酸在塔釜的浓度大大降低,甲醇在精馏塔内的分布也减少。大量醋酸和甲醇发生反应,生成醋酸甲酯,塔顶产品中醋酸甲酯浓度升高;进入塔釜的醋酸和甲醇减少,塔釜产品中水的浓度上升
。
的过量,塔釜的甲醇迅速增加,相当于引入了新的污
染物,增加了后续分离工艺。因此催化精馏工艺酸醇比宜在2～3范围内
。
组分(醇/酸比):1—水(1∶1);2—甲醇(1∶1);3—醋酸甲酯(1∶1);4—醋酸(1∶1);5—水(2∶1);6—甲醇(2∶1);7—醋酸甲酯(2∶1);
组分(反应段长度):1—水(1.17m);2—甲醇(1.17m);3—醋酸甲酯(1.17m);4—醋酸(1.17m);5—水(0.72m);6—甲醇(0.72m);7—醋酸甲酯(0.72m);8—醋酸(0.72m)
8—醋酸(2∶1);9—水(4∶1);10—甲醇(4∶1);11—醋酸甲酯(4∶1);
12—醋酸(4∶1)
图2 不同醇/酸比下各组分在精馏塔内的分布2.3 回流比的影响
在回流比较低时,有可能导致反应产物在反应段分离效果下降,减低醋酸的转化率。由图3看到当回流比从2增加到4时,对甲醇在塔内的分布影响明显,大量未反应的甲醇又回到塔内,甲醇在反应段的浓度增加,大量甲醇存在于塔内与醋酸反应,促进了醋酸的转化。相应的醋酸在塔内浓度因回流比的增加而降低。醋酸甲酯的浓度也有所增加。同时,当回流比进一步增加时转化率增加幅度变缓,塔内浓度分布变化不大,趋于平缓。回流比增加使甲醇在塔釜产品中含量上升,且回流比过大使能耗操作的工艺参数:理论板数26块,其中侧线精馏段14块。在此操作条件下,比较了常规共沸精馏流程与隔壁共沸精馏塔内液相组成、温度及气液相流量的变化。并得出隔壁共沸精馏塔工艺比常规的共沸精馏流程节能23.91%,并且能降低设备投资。
参考文献
[1]赵淑芳,刘宗章,张敏华.节能型乙醇脱水技术研究进展[J].酿
酒科技,2006(1):110-113.
[2]HarmsenGJan.Reactivedistillation:Thefront-runnerofindustrialpro-cessintensification:Afullreviewofcommercialapplications,research,scale-up,designandoperation[J].ChemicalEngineeringandProcess-ing,2007,46(9):774-780.
[3]LestakF,CollinsC.Advanceddistillationsavesenergyandcapital[J].
ChemEng,1997,104(7):72-76.
[4]MichaelA,SchultzM,StewartD.Reducecostswithdividingwall
[],986471.□
图1 不同反应段长度下各组分在精馏塔内的分布2.2 醇/酸摩尔比的影响
醇/酸摩尔进料比由1∶1增加到2∶1,醋酸转化
率显著增加,塔内浓度分布都有较大幅度的变化,塔釜的醋酸浓度显著降低,如图2所示,主要原因是甲醇在塔内浓度上升。甲醇/醋酸摩尔进料比增加到4∶1,塔顶产品中甲醇含量增加,醋酸甲酯的浓度不增反降,塔釜产品中醋酸的含量大大减少,一部分甲醇进入塔釜,影响了塔釜产品质量。当醇/酸比继续增加到4∶1和5.6∶1,醋酸的转化率增长幅度变缓,塔内浓度分布规律变化趋于一致。另外,随着甲醇 (上接第95页)
由表1可以看出,采用共沸精馏隔壁塔新工艺后,将常规共沸精馏流程的2个塔变为1个塔,由于在分离过程中减少了常规流程中共沸精馏塔物料的返混,故在达到相同的分离要求时,隔壁塔更节能,再沸器所需能耗下降了25%,冷凝器节能32%,总能耗降低28.2%。同时,由于将常规流程的2个塔变为了1个塔,且减少了1个冷凝器,设备投资也将下降。
3 结论
提出了应用隔壁塔技术分离乙醇水溶液共沸精馏的新工艺流程,并用AspenPlus软件对该流程进行了模拟。
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