醋酸和丙酸分離工藝過(guò)程設(shè)計(jì)模擬

楊利利

（寧夏公路勘察設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司環(huán)保中心，寧夏銀川 750001）

醋酸和丙酸分離工藝過(guò)程設(shè)計(jì)模擬

楊利利

（寧夏公路勘察設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司環(huán)保中心，寧夏銀川 750001）

采用Aspen流程模擬軟件對(duì)醋酸廢液中的醋酸、丙酸進(jìn)行分離流程模擬設(shè)計(jì)，計(jì)算結(jié)果表明蒸發(fā)-精餾分離醋酸、丙酸方案可行，回收丙酸純度達(dá)到99.6%，收率達(dá)到98.82%。

Aspen流程模擬軟件；分離工藝；設(shè)計(jì)模擬

在甲醇羰基化合成醋酸工藝中[1]，會(huì)產(chǎn)生一股精餾廢液，其中丙酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)70%左右，醋酸含量20%左右，焦油和鹽10%左右。目前廠家處理方法有兩種：（1）將廢液與天然氣伴燒排放，此法缺點(diǎn)是不利于環(huán)保，經(jīng)濟(jì)效益差，如果交給危廢處理公司要繳納高額處理費(fèi)；（2）將此部分廢液廉價(jià)外售。由于廢液中含有70%丙酸，而丙酸是一種重要的有機(jī)化工原料，因此對(duì)此部分廢液中的丙酸進(jìn)行有效回收利用是一種更好的選擇。目前回收丙酸的流程有雙塔精餾，從效果來(lái)看，焦油和鹽對(duì)塔的堵塞是這一流程的弊端。因此本文旨在通過(guò)蒸發(fā)-精餾系統(tǒng)設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)丙酸的分離，并解決焦油和鹽堵塞塔的問(wèn)題，并通過(guò)Aspen模擬軟件對(duì)流程進(jìn)行驗(yàn)證。

Aspen是基于穩(wěn)態(tài)化工模擬，優(yōu)化靈敏度分析和經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)的大型化工流程模擬軟件[2]，化工過(guò)程模擬主要應(yīng)用之一是進(jìn)行新裝置的設(shè)計(jì)，在石油化工和煉油領(lǐng)域，絕大多數(shù)的模擬結(jié)果可直接用于工業(yè)裝置的設(shè)計(jì)，無(wú)需小試或中試。采用Aspen流程模擬軟件對(duì)丙酸精制回收裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，得到了合理可行的丙酸精制流程，獲得純度99.6%和收率較高的丙酸產(chǎn)品。

1 丙酸回收技術(shù)方案

1.1 丙酸回收方案的確定

醋酸廢液由醋酸、丙酸、焦油和鹽、水等物質(zhì)組成。根據(jù)各組分的物理性質(zhì)，為防止焦油和鹽堵塞新建丙酸精制塔，首先將成品塔釜液加入蒸發(fā)器分離出丙酸廢液中的鉀鹽和焦油。然后，蒸發(fā)器蒸出的氣相丙酸、醋酸和微量的水分混合物加入丙酸精制塔進(jìn)行精餾，塔釜側(cè)線氣相采出丙酸產(chǎn)品；塔頂餾出醋酸和微量水分返回不合格醋酸槽。本文模擬的醋酸廢液處理裝置能力需按10 000 t/a丙酸產(chǎn)品規(guī)模進(jìn)行設(shè)計(jì)。

1.2 醋酸成品塔的模擬計(jì)算

新建丙酸精制裝置的原料來(lái)自于醋酸產(chǎn)品塔塔釜，原料流量和組成需采用Aspen模擬軟件進(jìn)行模擬計(jì)算，醋酸產(chǎn)品塔的工藝模擬圖和模擬結(jié)果（見(jiàn)圖1）。

10 000 t/a丙酸的模擬數(shù)據(jù)（見(jiàn)表1），由表1計(jì)算結(jié)果可以看出，醋酸產(chǎn)品塔的塔釜廢液的產(chǎn)生量為3 470.3 kg/h，其中醋酸含量62.01%，丙酸含量37.98%，水含量可以忽略不計(jì)。

1.3 新建丙酸裝置的模擬計(jì)算結(jié)果

新建丙酸處理裝置的原料來(lái)自于醋酸產(chǎn)品塔塔釜，原料流量和組成來(lái)自于表1的數(shù)據(jù)，新建丙酸精制塔的工藝模擬圖和模擬結(jié)果如下所示：

丙酸沸點(diǎn)為：140.7℃，通過(guò)模擬計(jì)算混合物在壓力為110 kPa下沸點(diǎn)為：136.4℃，取蒸發(fā)器或閃蒸器的溫度為140℃，蒸發(fā)器壓力為110 kPa。

取循環(huán)水給水溫度為28℃～30℃，依據(jù)換熱器平均傳熱溫差20℃，精餾塔頂換熱后溫度50℃來(lái)計(jì)算，那么精餾塔頂?shù)膲毫?07.5 kPa。根據(jù)物料體系，選用NRTL-HOC的物性方法進(jìn)行模擬計(jì)算（見(jiàn)圖2）。

10 000 t/a丙酸的模擬數(shù)據(jù)（見(jiàn)表2），由表2計(jì)算結(jié)果可以看出，新建丙酸精制塔釜廢液的產(chǎn)生量為1 300 kg/h，其中丙酸含量99.6%，醋酸含量0.4%。

圖1 醋酸產(chǎn)品塔工藝模擬圖

表1 醋酸產(chǎn)品塔物料平衡表

圖2 丙酸廢液回收流程模型圖

表2 丙酸分離系統(tǒng)物料平衡表

Aspen流程模擬計(jì)算結(jié)果表明：蒸發(fā)-精餾回收丙酸流程可行，丙酸精制塔釜采出丙酸產(chǎn)品純度可達(dá)99.6%，計(jì)算可得丙酸回收率為98.82%。

2 結(jié)論

Aspen流程模擬計(jì)算表明：醋酸廢液回收丙酸流程可行，丙酸產(chǎn)品純度可達(dá)99.6%，回收率達(dá)到98.82%。增加分離提純?cè)O(shè)施把丙酸從廢酸中分離出來(lái)作為商品銷售，為醋酸生產(chǎn)公司創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟(jì)效益，又減少了焚燒處理費(fèi)用。

［1］張文峰.醋酸廢液中丙酸回收［J］.天然氣化工，2013，38（2）：63-65.

［2］孫蘭義.化工流程模擬實(shí)訓(xùn)-Aspen Plus教程［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2013.

X783

A

1673-5285（2017）08-0136-03

10.3969/j.issn.1673-5285.2017.08.031

2017－06-30

楊利利，女，碩士研究生，南京大學(xué)物理化學(xué)專業(yè)，郵箱：270053754@qq.com。