丙酸丙酯與乙酸乙酯的精餾分離過程模擬與優(yōu)化

宋為利++顏康

摘 要：乙酸乙酯（ethyl acetate）是一種優(yōu)異的高檔綠色溶劑。該文模擬優(yōu)化了從乙酸乙酯、丙酸丙酯混合物中精餾提純乙酸乙酯的過程，考察了混合物的進(jìn)料位置、進(jìn)料溫度、乙酸乙酯回收塔塔板數(shù)、回流比對(duì)乙酸乙酯回收效果的影響，得到如下結(jié)論：混合物在5th塔板進(jìn)料，混合物進(jìn)料溫度為40℃，乙酸乙酯回收塔的塔板數(shù)為8塊；乙酸乙酯回收塔的回流比為2.5時(shí)，乙酸乙酯精餾提純效果最好。另外，模擬得到了乙酸乙酯回收塔的溫度分布與濃度分布。

關(guān)鍵詞：丙酸丙酯 乙酸乙酯 精餾 分離

中圖分類號(hào)：TQ053 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）12（c）-0040-02

乙酸乙酯（ethyl acetate），具有優(yōu)異的溶解性和快干性，可與丙酮、氯仿、醚類混溶，并且無毒無害，被稱為新型高檔綠色溶劑[1，2]，是一種用途非常廣泛的脂肪酸酯，所以研究乙酸乙酯的提純是有意義的。該文報(bào)道了對(duì)丙酸丙酯乙酸乙酯的二元混合物提純乙酸乙酯的精餾過程進(jìn)行的模擬與優(yōu)化，這項(xiàng)研究，目前很少報(bào)道。

1 模擬模型

我們采用了radfrac（嚴(yán)格精餾）模塊模擬精餾塔。精餾分離丙酸丙酯與乙酸乙酯混合物的流程圖見圖1，丙酸丙酯與乙酸乙酯二元混合物（流股1）總流量為10kmol/h，其中乙酸乙酯摩爾分?jǐn)?shù)為40%，其余是丙酸丙酯，進(jìn)料溫度暫設(shè)為50℃，壓力暫設(shè)為2bar，精餾塔（B1）共有15塊塔板，流股1的進(jìn)料位置為第三塊塔板，進(jìn)料方式為“Above Stage”，回流比為5，塔頂壓力為1bar，不計(jì)壓降。

2 模擬結(jié)果與討論

模擬結(jié)果表明經(jīng)過精餾分離，乙酸乙酯回收提純后主要集中在流股2，流股中乙酸乙酯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可達(dá)到97.6%。

2.1 進(jìn)料位置對(duì)流股2中的乙酸乙酯質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

對(duì)以進(jìn)料位置為自變量，流股2中的乙酸乙酯質(zhì)量分?jǐn)?shù)為因變量的函數(shù)作圖，見圖2。如圖2所示，流股1在第五塊塔板進(jìn)料，乙酸乙酯精餾提純效果最好。

2.2 進(jìn)料溫度對(duì)乙酸乙酯回收效果的影響

對(duì)以進(jìn)料位置為自變量，流股2中的乙酸乙酯質(zhì)量分?jǐn)?shù)為因變量的函數(shù)作圖，見圖3。如圖3所示，雖然乙酸乙酯濃度是隨著進(jìn)料溫度上升而下降的，但總體來看，它下降趨勢(shì)很不明顯，兼顧能耗，最佳進(jìn)料溫度為40℃。

2.3 回收塔塔板數(shù)對(duì)乙酸乙酯回收效果的影響

對(duì)以乙酸乙酯回收塔塔板數(shù)為自變量，流股2中的乙酸乙酯質(zhì)量分?jǐn)?shù)為因變量的函數(shù)作圖，見圖4，為了進(jìn)一步降低設(shè)備成本，乙酸乙酯回收塔的最佳塔板數(shù)設(shè)為8塊。

2.4 回流比對(duì)乙酸乙酯回收效果的影響

對(duì)以乙酸乙酯回收塔回流比為自變量，流股2中的乙酸乙酯質(zhì)量分?jǐn)?shù)為因變量的函數(shù)作圖，見圖5。為了進(jìn)一步降低操作成本，乙酸乙酯回收塔的最佳回流比為2.5。

2.5 乙酸乙酯回收塔的溫度分布和濃度分布

為了準(zhǔn)確分析乙酸乙酯回收塔，我們對(duì)乙酸乙酯回收塔各塔板的濃度分布與溫度進(jìn)行了研究[3]，圖7和圖8分別是乙酸乙酯回收塔的溫度分布和濃度分布（液相）。

3 結(jié)語

含乙酸乙酯的廢液在第五塊塔板進(jìn)料，；進(jìn)料溫度為40℃時(shí)，乙酸乙酯回收塔的最佳塔板數(shù)為8塊；乙酸乙酯精餾提純效果最好，乙酸乙酯回收塔的最佳回流比為2.5。

參考文獻(xiàn)

[1] 章思規(guī).實(shí)用精細(xì)化學(xué)品手冊(cè)（有機(jī)卷）[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1996.

[2] 劉沖.石油化工手冊(cè)（三）[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1987.

[3] 王幼良.化工設(shè)計(jì)與開發(fā)[M].北京：化學(xué)工業(yè)部第一設(shè)計(jì)院，1989.endprint