甲苯-正庚烷共沸体系萃取精馏分离的模拟与优化.pdf

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1、第31卷第11期吉林化工学院学报V01．31No．112014年11月JOURNALOFJILININSTITUTEOFCHEMICALTECHNOLOGYNOV．2014文章编号：1007-2853(2014)11-0013-03甲苯一正庚烷共沸体系萃取精馏分离的模拟与优化包力(吉林化工学院成人教育学院，吉林吉林132022)摘要：基于AspenPlus流程模拟软件，采用苯酚做萃取剂，对甲苯一正庚烷共沸体系的萃取精馏分离过程进行模拟与优化．采用Sensitivity灵敏度分析模块分析考察了原料进料位置、萃取剂进料位置、回流比及溶剂比对萃取精馏

2、分离效果的影响，得到了最佳操作条件．优化结果可为甲苯一正庚烷萃取精馏分离工艺工业化设计提供了理论依据和设计参考．关键词：甲苯．正庚烷；共沸物；萃取精馏；优化中图分类号：TQ028文献标志码：A对于混合物的分离，若被分离体系中各组分釜液进入溶剂回收塔，在溶剂回收塔塔顶得到产的挥发度差别较大时，可优先考虑普通精馏技术，品甲苯，塔釜为含少量甲苯的溶剂返回萃取精馏但当各组分的挥发度差别较小或形成共沸物时，塔重复利用．采用普通精馏方法分离所需理论塔板数会很多、1．2模拟条件能耗会很高，对共沸体系也很难得到理想的分离取原料进料量100kmol／h为计算基准

3、，根据要求，针对这一类混合物，常见分离方法有萃取、萃取精馏溶剂选择原则，选取苯酚为萃取剂．由于萃取精馏、共沸精馏、加盐萃取精馏和膜分离等本体系属于强的非理想物系，故热力学模型选择等Ⅲ14。．其中萃取精馏的方法是在普通精馏过程NRTL方程．分离要求为正庚烷摩尔分数在0．995中添加一种或几种萃取剂(或称溶剂)，从而增大以上，经计算分析萃取精馏塔全塔总理论板数30待分离组分间的相对挥发度，达到有效分离的目块，溶剂回收塔总理论板20块．采用RadFrac模的，该方法适用于近沸或共沸体系的分离⋯．其块，对萃取精馏过程进行全流程模拟优化计算．采优点是装置

4、相对简单、处理量大和可连续有效地用Sensitivity灵敏度分析模块，对萃取精馏塔原料分离，是目前工业上最为广泛应用的分离近沸或进料位置、萃取剂进料位置、溶剂比及回流比等工共沸体系的方法之一_5j．本文针对甲苯-正庚烷艺条件进行优化设计计算．共沸体系的特点，选择苯酚为萃取剂，以AspenPlus软件为工具，对萃取精馏全流程进行模拟优2模拟结果与讨论化．旨在优化萃取精馏塔的最佳分离操作条件，为工业化设计提供理论指导．2．1原料进料位置原料进料位置对萃取精馏塔塔顶正庚烷摩尔1模型建立分数(xd)及塔底热负荷(Q)的影响见图1．由图1可见，xd和Q

5、随着进料位置下移呈明显的增1．1工艺过程大趋势，但在第2l到第25块板之间的影响差异萃取精馏分离流程是由萃取精馏塔和溶剂回很小．其原因为随原料进料位置的下移，塔的精馏收塔组成的双塔流程．溶剂和原料分别从萃取精段增长，使得正庚烷和甲苯的分离效果逐渐增强．馏塔进料，在塔顶得到产品正庚烷，含有甲苯的塔因此，综合考虑分离效果和能耗问题，适宜原料进收稿日期：2014-10-02作者简介：包力(1961一)，女，吉林省吉林市人，吉林化工学院高级工程师，主要从事化工分离方面的研究14吉林化工学院学报料位置可选在第21．25块塔板间度，使得分离效果增强；但溶剂

6、比若继续增大，萃Px取剂对塔内甲苯一正庚烷物系有稀释作l用，降O低O了0O0∞鳃％舛昵蚰萃取剂的作用，使得分离的效果增强不明显．另外，过高的溶剂比还会增加塔的热负荷以及设备操作负荷．因此，综合考虑分离效果和能耗问题，适宜溶剂比可选在2．0—2．3．原料进料位置Conditions：N=30，NSf=9，SR=2．2，R=6．5O5O505图1原料进料位置对xd及QR的影响2．2萃取剂进料位置萃取剂进料位置对萃取精馏塔xd及Q的影溶剂比响见图2．由图2可见，萃取剂进料位置从第2块Conditions：N=30，Nf=23，NSf=9，R=6．5板

7、下移到第8块板时，xd和Q均呈明显增加趋图3溶剂比对xd及Q的影响势；而萃取剂的进料位置继续下移至11板时，xd变化很缓慢，但继续下移时，xd呈快速下降趋势．2．4回流比导致这一结果的原因是随着萃取剂进料位置下回流比对萃取精馏塔xd及Q的影响见图移，精馏段的板数减少，分离效果下降，但当萃取4．萃取精馏与普通精馏不同，在普通精馏中，回流剂进料位置离塔顶过于接近时，会导致部分萃取比的增大总是有利于xd提高．由图4可见，在回剂被塔内气相直接带出塔顶，影响了萃取剂在塔流比小于6．5时，增大回流比可明显提高xd，但内的浓度，使得分离效果下降．因此，综合考

8、虑分当回流比大于6．5之后，随着回流比的继续增大，离效果和能耗问题，适宜萃取剂进料位置可选在xd在逐渐下降．这是由于在萃取精馏过程中，回第8～11块板