丁酸丁酯-苯體系精餾工藝模擬與優(yōu)化

顏 康， 陸 錕，劉翔濤

（1.常州工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院化工系，江蘇 常州 213164；2.上?；ぱ芯吭河邢薰?，上海 200062；3.蘇州新能環(huán)境技術(shù)有限公司，江蘇 蘇州 215200）

丁酸丁酯又稱酪酸丁酯，是一種常用溶劑[1]，而苯也是化工生產(chǎn)中較常用的溶劑之一[2]，丁酸丁酯與苯相溶的情況較多。目前，有關(guān)丁酸丁酯-苯體系精餾分離的文章較少見，我們主要運用Aspen Plus過程模擬軟件對丁酸丁酯、苯二元混合物精餾提純丁酸丁酯的過程進(jìn)行了模擬與優(yōu)化。

1 模擬流程

圖1 丁酸丁酯-苯二元混合物精餾流程圖

精餾分離過程的流程圖如圖1所示，丁酸丁酯與丁酸乙酯的混合物（流股1）總流量為10 kmol/h，丁酸丁酯、丁酸乙酯摩爾分?jǐn)?shù)15%，苯85%，溫度為 50 ℃，壓力 0.2 MPa，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，常壓操作，忽略壓降。

2 模擬結(jié)果優(yōu)化

2.1 進(jìn)料位置對丁酸丁酯回收效果的影響

對以流股1進(jìn)料位置為自變量，流股3中的丁酸丁酯質(zhì)量分?jǐn)?shù)為因變量的函數(shù)作圖，如圖2，進(jìn)料位置在2～8塊塔板之間，丁酸丁酯回收效果最好，所以最佳進(jìn)料位置是第6塊塔板。

圖2 進(jìn)料位置-丁酸丁酯質(zhì)量分?jǐn)?shù)關(guān)系圖

2.2 進(jìn)料溫度對丁酸丁酯回收效果的影響

對以流股1進(jìn)料溫度為自變量，流股3中的丁酸丁酯質(zhì)量分?jǐn)?shù)為因變量的函數(shù)作圖3，由圖3可以看出，雖然丁酸丁酯回收效果與進(jìn)料溫度的升高成單調(diào)遞減關(guān)系，但總的來看進(jìn)料溫度對丁酸丁酯的回收效果影響幅度不明顯，考慮到節(jié)能，最佳進(jìn)料溫度選擇常溫進(jìn)料。

圖3 進(jìn)料溫度-丁酸丁酯質(zhì)量分?jǐn)?shù)關(guān)系圖

2.3 進(jìn)料壓力對丁酸丁酯回收效果的影響

對以流股1進(jìn)料壓力為自變量，流股3中的丁酸丁酯質(zhì)量分?jǐn)?shù)為因變量的函數(shù)作圖4，由圖4可以看出，雖然丁酸丁酯回收效果與進(jìn)料壓力在0.1～0.5 MPa范圍內(nèi)變化關(guān)系不明顯，考慮到節(jié)能所以最佳進(jìn)料壓力設(shè)定為0.1 MPa。

2.4 回流比對丁酸丁酯回收效果的影響

以丁酸丁酯回收塔的回流比為自變量，流股3中丁酸丁酯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為因變量的函數(shù)作圖5，雖然丁酸丁酯的回收效果與丁酸丁酯回收塔的回流比成正比，但影響幅度不大，考慮節(jié)能，最佳回流比是1，工藝參數(shù)均采用優(yōu)化過的工藝參數(shù)，提純后的丁酸丁酯可達(dá)99%。

圖4 進(jìn)料壓力-丁酸丁酯質(zhì)量分?jǐn)?shù)關(guān)系圖

圖5 回流比-丁酸丁酯質(zhì)量分?jǐn)?shù)關(guān)系圖

2.5 丁酸丁酯回收塔的溫度分布與濃度分布

為了準(zhǔn)確了解乙酸乙酯回收塔，我們對乙酸乙酯回收塔各塔板的濃度分布與溫度進(jìn)行了研究[2]，圖6和圖7分別是乙酸乙酯回收塔的溫度分布和濃度分布（液相）。

圖6 乙酸乙酯回收塔溫度分布圖

圖7 乙酸乙酯回收塔濃度分布圖

3 結(jié)論

丁酸丁酯回收工藝中丁酸丁酯回收塔的最佳進(jìn)料位置是第6塊塔板進(jìn)料，最佳進(jìn)料溫度是常溫，最佳進(jìn)料壓力是0.1 MPa，最佳回流比是1。