萃取精馏与变压精馏分离甲醇/乙酸异丙酯工艺优化及节能

发布时间：2021-11-02 22:51

　　基于甲醇/乙酸异丙酯的二元共沸性质分析,探究萃取精馏和变压精馏工艺分离该共沸物的可行性,以年总费用最小作为经济评价指标、CO₂排放量作为环境评价指标,采用序贯迭代法,经Aspen Plus对上述2种工艺开展模拟优化及节能研究。首先,基于无限稀释相对挥发度筛选萃取精馏的萃取剂,考察操作压力、萃取剂流量、理论板数和进料位置等因素对萃取精馏工艺年总费用的影响;其次,基于能量集成、公用工程费用最低原则确定了变压精馏工艺的操作压力,考察理论板数、进料位置与回流比等因素对变压精馏年总费用的影响;最后,对2种分离工艺进行综合对比。研究结果表明:双塔萃取精馏或变压精馏工艺均能高效地实现甲醇和乙酸异丙酯共沸物的分离。热集成变压精馏分离工艺由于热集成使得年总费用比常规变压精馏工艺的年总费用降低47.2%,二氧化碳排放量减少42.5%,这主要是因为热量集成使再沸器负荷降低,操作费用节省。与热集成变压精馏分离工艺相比,萃取精馏分离工艺的总设备折旧费和总操作费用均显著降低,萃取精馏工艺年总费用降低61.3%,且CO₂排放量减少68.1%,故萃取精馏工艺更适合甲醇和乙酸... 

【文章来源】：中南大学学报(自然科学版). 2020,51(09)北大核心EICSCD

【文章页数】：10 页

【部分图文】：

萃取精馏分离流程图

萃取精馏的序贯迭代优化流程

以年总费用最小作为经济评价指标，采用序贯迭代法分别对两塔进行优化，以确定最佳的操作变量，优化流程如图3所示[19-20]。首先，对于萃取精馏塔，选择原料进料位置(NF1)与萃取剂进料位置(NFE)作为内部迭代循环评价指标，选择萃取剂流量(S)与理论板数(NT1)作为外部迭代循环评价指标，在优化过程中调整塔顶采出量(D1)和回流比(R1)使顶部甲醇纯度与回收率达到设计规定。以再沸器能耗最小(QR1)作为内部迭代循环评价指标，以年总费用最小为外部迭代循环评价指标，经Aspen Plus优化获取萃取精馏塔最优分离工艺；其次，对于萃取剂回收塔，以原料进料位置(NF2)作为内部迭代循环评价指标，以理论板数(NT2)作为外部迭代循环评价指标，调节塔顶采出量(D2)和回流比(R2)使顶部乙酸异丙酯纯度和回收率达到设计规定，内部和外部迭代循环的评价指标与萃取精馏塔的相同，经优化获取萃取剂回收塔最优工艺，上述初始模拟参数与2.2节中的相同。工艺优化结果见图1。由图1可知：萃取剂的最优用量为960 kg/h，两塔顶部分别得到合格的产品，且萃取精馏工艺的最佳年总费用为1 217 372元/a，此外，萃取剂苯酚由于沸点较高(181.9℃)，损耗较小，其补充量为0.02 kg/h，年损耗0.144 t，因此，萃取剂损耗造成的费用未计入年总费用中。图3 萃取精馏的序贯迭代优化流程

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3472525