雙塔精餾分離環(huán)氧丙烷和甲醇混合物的工藝流程模擬與優(yōu)化

關(guān)鍵詞：環(huán)氧丙烷;甲醇;雙塔精餾;模擬

0 引言

二氧化碳降解塑料作為環(huán)保產(chǎn)品和高科技產(chǎn)品，正成為當(dāng)今世界矚目的研究開發(fā)熱點(diǎn)。利用此技術(shù)生產(chǎn)的降解塑料，不僅將工業(yè)廢氣二氧化碳制成了對(duì)環(huán)境友好的可降解塑料，而且避免了傳統(tǒng)塑料產(chǎn)品對(duì)環(huán)境的二次污染。在生產(chǎn)過程中，使用甲醇做凝聚洗滌溶劑的工藝在洗滌后需要對(duì)母液進(jìn)行處理，回收聚合單體環(huán)氧丙烷和洗滌溶劑甲醇。本文采用高--低壓雙塔精餾的方式對(duì)洗滌液進(jìn)行分離提純，通過工藝流程模擬軟件進(jìn)行計(jì)算，優(yōu)化生產(chǎn)流程。與傳統(tǒng)工藝相比，新工藝能充分利用熱源，精簡(jiǎn)工藝流程，降低設(shè)備與管線投資，從而達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

1 溶劑進(jìn)料組成及產(chǎn)品要求

原料進(jìn)料量為5.5 t/h，其組成見表1。

采用高--低壓雙塔精餾的方式對(duì)洗滌母液進(jìn)行分離提純，可以得到99.95%以上的環(huán)氧丙烷，甲醇含量小于100ppm，水含量小于100ppm。

2 高--低壓雙塔精餾優(yōu)化方案

2.1 工藝流程

將含有環(huán)氧丙烷和甲醇的生產(chǎn)脂肪族聚碳酸酯樹脂的洗滌母液用第一精餾塔進(jìn)行精餾，塔頂?shù)玫江h(huán)氧丙烷粗品，塔釜側(cè)線得到高純度的甲醇粗品，此甲醇粗品可以繼續(xù)作為凝聚單元的洗滌液得以回收利用。傳統(tǒng)工藝是：將第一精餾塔塔頂出料通入第二精餾塔，第二精餾塔塔釜出料為高純度的環(huán)氧丙烷，而塔頂氣相經(jīng)冷凝器冷凝為液相后作為第一精餾塔的進(jìn)料;優(yōu)化流程為是：將第二精餾塔塔頂出料不經(jīng)冷凝器冷凝，而是將氣相直接作為第一精餾塔的進(jìn)料，充分利用了該股物料的熱量。因采用高--低壓雙塔精餾的方式，第一精餾塔為低壓塔，第二精餾塔為高壓塔，該能量利用方式切實(shí)可行。

下面利用工藝流程模擬軟件Aspen plus對(duì)分離過程進(jìn)行模擬計(jì)算。具體流程見圖1。

2.2 模擬計(jì)算結(jié)果

2.2.1 第一精餾塔

第一精餾塔主要作用是將環(huán)氧丙烷和甲醇進(jìn)行初步分離，得到環(huán)氧丙烷和甲醇粗品。該塔為真空操作，可以降低體系的溫度，減少副產(chǎn)物的產(chǎn)生，但是真空度不宜過高，否則對(duì)設(shè)備的要求苛刻，冷凍水用量增加，能耗增大，操作成本隨之升高。第一精餾塔的操作壓力范圍為10kPa～100kPa，利用Aspen plus對(duì)第一精餾塔進(jìn)行逐板計(jì)算得到各塔板上的溫度、壓力、氣液流量及塔頂冷凝器和塔底再沸器負(fù)荷。對(duì)比第一精餾塔操作壓力分別為30kPa和60kPa條件下的分離結(jié)果，如表2所示。綜合考慮各種因素，在實(shí)現(xiàn)分離要求的前提下，將第一精餾塔塔壓控制在60kPa。

3 工藝方案對(duì)比

通過模擬計(jì)算，對(duì)高--低壓雙塔精餾流程優(yōu)化工藝及傳統(tǒng)工藝從能耗方面進(jìn)行比較，見表4。

從表4中可以看出，高--低壓雙塔精餾流程優(yōu)化工藝較傳統(tǒng)工藝循環(huán)水用量節(jié)省10.1%，蒸汽消耗量能減少15.6%。

4 結(jié)論及建議

本文利用軟件AspenPlus對(duì)環(huán)氧丙烷和甲醇混合物的分離流程進(jìn)行了模擬，優(yōu)化雙塔精餾工藝方案，與傳統(tǒng)工藝相比，新的工藝流程能量利用率高，設(shè)備投資費(fèi)用低，簡(jiǎn)單高效。

參考文獻(xiàn)：

[1]時(shí)鈞，汪家鼎，余國(guó)琮，等.化學(xué)工程手冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1996.

[2]許文.高等化工熱力學(xué)[M].天津：天津大學(xué)出版社，2004： 163.

作者簡(jiǎn)介：

陽彩霞（1983- ），女，漢族，湖南岳陽人，工程師，研究生，研究方向：主要從事化工設(shè)計(jì)工作。