基于甲醇/乙酸異丙酯的二元共沸性質(zhì)分析,探究萃取精餾和變壓精餾工藝分離該共沸物的可行性,以年總費用最小作為經(jīng)濟評價指標、CO₂排放量作為環(huán)境評價指標,采用序貫迭代法,經(jīng)Aspen Plus對上述2種工藝開展模擬優(yōu)化及節(jié)能研究。首先,基于無限稀釋相對揮發(fā)度篩選萃取精餾的萃取劑,考察操作壓力、萃取劑流量、理論板數(shù)和進料位置等因素對萃取精餾工藝年總費用的影響;其次,基于能量集成、公用工程費用最低原則確定了變壓精餾工藝的操作壓力,考察理論板數(shù)、進料位置與回流比等因素對變壓精餾年總費用的影響;最后,對2種分離工藝進行綜合對比。研究結(jié)果表明:雙塔萃取精餾或變壓精餾工藝均能高效地實現(xiàn)甲醇和乙酸異丙酯共沸物的分離。熱集成變壓精餾分離工藝由于熱集成使得年總費用比常規(guī)變壓精餾工藝的年總費用降低47.2%,二氧化碳排放量減少42.5%,這主要是因為熱量集成使再沸器負荷降低,操作費用節(jié)省。與熱集成變壓精餾分離工藝相比,萃取精餾分離工藝的總設(shè)備折舊費和總操作費用均顯著降低,萃取精餾工藝年總費用降低61.3%,且CO₂排放量減少68.1%,故萃取精餾工藝更適合甲醇和乙酸... 

【文章來源】：中南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2020,51(09)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：10 頁

【部分圖文】：

萃取精餾分離流程圖

萃取精餾的序貫迭代優(yōu)化流程

以年總費用最小作為經(jīng)濟評價指標，采用序貫迭代法分別對兩塔進行優(yōu)化，以確定最佳的操作變量，優(yōu)化流程如圖3所示[19-20]。首先，對于萃取精餾塔，選擇原料進料位置(NF1)與萃取劑進料位置(NFE)作為內(nèi)部迭代循環(huán)評價指標，選擇萃取劑流量(S)與理論板數(shù)(NT1)作為外部迭代循環(huán)評價指標，在優(yōu)化過程中調(diào)整塔頂采出量(D1)和回流比(R1)使頂部甲醇純度與回收率達到設(shè)計規(guī)定。以再沸器能耗最小(QR1)作為內(nèi)部迭代循環(huán)評價指標，以年總費用最小為外部迭代循環(huán)評價指標，經(jīng)Aspen Plus優(yōu)化獲取萃取精餾塔最優(yōu)分離工藝；其次，對于萃取劑回收塔，以原料進料位置(NF2)作為內(nèi)部迭代循環(huán)評價指標，以理論板數(shù)(NT2)作為外部迭代循環(huán)評價指標，調(diào)節(jié)塔頂采出量(D2)和回流比(R2)使頂部乙酸異丙酯純度和回收率達到設(shè)計規(guī)定，內(nèi)部和外部迭代循環(huán)的評價指標與萃取精餾塔的相同，經(jīng)優(yōu)化獲取萃取劑回收塔最優(yōu)工藝，上述初始模擬參數(shù)與2.2節(jié)中的相同。工藝優(yōu)化結(jié)果見圖1。由圖1可知：萃取劑的最優(yōu)用量為960 kg/h，兩塔頂部分別得到合格的產(chǎn)品，且萃取精餾工藝的最佳年總費用為1 217 372元/a，此外，萃取劑苯酚由于沸點較高(181.9℃)，損耗較小，其補充量為0.02 kg/h，年損耗0.144 t，因此，萃取劑損耗造成的費用未計入年總費用中。圖3 萃取精餾的序貫迭代優(yōu)化流程

【參考文獻】：
期刊論文
[1]乙酸異丙酯加氫催化劑的制備與性能研究[J]. 鄧朝芳,李亞楠,孟慶偉,都健.  現(xiàn)代化工. 2018(03)
[2]乙酸異丙酯的不同生產(chǎn)工藝研究進展[J]. 杜建鋼,張雷,鄧益平.  現(xiàn)代化工. 2017(09)
[3]醋酸異丙酯催化加氫制雙醇反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)及動力學(xué)研究[J]. 楊恒東,崔咪芬,李有林,王森,費兆陽,陳獻,湯吉海,喬旭.  高校化學(xué)工程學(xué)報. 2016(04)
[4]變壓精餾和萃取精餾分離乙腈和水工藝模擬及優(yōu)化[J]. 余美瓊,楊金杯,鄭志功.  中南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2014(09)
[5]乙酸異丙酯催化合成研究進展[J]. 王學(xué)麗,王富麗,張毅,常有國,連丕勇.  工業(yè)催化. 2006(03)



本文編號：3472525