丙酸丙酯與乙酸乙酯的精餾分離過程模擬與優化

宋為利++顏康

摘 要：乙酸乙酯（ethyl acetate）是一種優異的高檔綠色溶劑。該文模擬優化了從乙酸乙酯、丙酸丙酯混合物中精餾提純乙酸乙酯的過程，考察了混合物的進料位置、進料溫度、乙酸乙酯回收塔塔板數、回流比對乙酸乙酯回收效果的影響，得到如下結論：混合物在5th塔板進料，混合物進料溫度為40℃，乙酸乙酯回收塔的塔板數為8塊；乙酸乙酯回收塔的回流比為2.5時，乙酸乙酯精餾提純效果最好。另外，模擬得到了乙酸乙酯回收塔的溫度分布與濃度分布。

關鍵詞：丙酸丙酯 乙酸乙酯 精餾 分離

中圖分類號：TQ053 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）12（c）-0040-02

乙酸乙酯（ethyl acetate），具有優異的溶解性和快干性，可與丙酮、氯仿、醚類混溶，并且無毒無害，被稱為新型高檔綠色溶劑[1，2]，是一種用途非常廣泛的脂肪酸酯，所以研究乙酸乙酯的提純是有意義的。該文報道了對丙酸丙酯乙酸乙酯的二元混合物提純乙酸乙酯的精餾過程進行的模擬與優化，這項研究，目前很少報道。

1 模擬模型

我們采用了radfrac（嚴格精餾）模塊模擬精餾塔。精餾分離丙酸丙酯與乙酸乙酯混合物的流程圖見圖1，丙酸丙酯與乙酸乙酯二元混合物（流股1）總流量為10kmol/h，其中乙酸乙酯摩爾分數為40%，其余是丙酸丙酯，進料溫度暫設為50℃，壓力暫設為2bar，精餾塔（B1）共有15塊塔板，流股1的進料位置為第三塊塔板，進料方式為“Above Stage”，回流比為5，塔頂壓力為1bar，不計壓降。

2 模擬結果與討論

模擬結果表明經過精餾分離，乙酸乙酯回收提純后主要集中在流股2，流股中乙酸乙酯的質量分數可達到97.6%。

2.1 進料位置對流股2中的乙酸乙酯質量分數的影響

對以進料位置為自變量，流股2中的乙酸乙酯質量分數為因變量的函數作圖，見圖2。如圖2所示，流股1在第五塊塔板進料，乙酸乙酯精餾提純效果最好。

2.2 進料溫度對乙酸乙酯回收效果的影響

對以進料位置為自變量，流股2中的乙酸乙酯質量分數為因變量的函數作圖，見圖3。如圖3所示，雖然乙酸乙酯濃度是隨著進料溫度上升而下降的，但總體來看，它下降趨勢很不明顯，兼顧能耗，最佳進料溫度為40℃。

2.3 回收塔塔板數對乙酸乙酯回收效果的影響

對以乙酸乙酯回收塔塔板數為自變量，流股2中的乙酸乙酯質量分數為因變量的函數作圖，見圖4，為了進一步降低設備成本，乙酸乙酯回收塔的最佳塔板數設為8塊。

2.4 回流比對乙酸乙酯回收效果的影響

對以乙酸乙酯回收塔回流比為自變量，流股2中的乙酸乙酯質量分數為因變量的函數作圖，見圖5。為了進一步降低操作成本，乙酸乙酯回收塔的最佳回流比為2.5。

2.5 乙酸乙酯回收塔的溫度分布和濃度分布

為了準確分析乙酸乙酯回收塔，我們對乙酸乙酯回收塔各塔板的濃度分布與溫度進行了研究[3]，圖7和圖8分別是乙酸乙酯回收塔的溫度分布和濃度分布（液相）。

3 結語

含乙酸乙酯的廢液在第五塊塔板進料，；進料溫度為40℃時，乙酸乙酯回收塔的最佳塔板數為8塊；乙酸乙酯精餾提純效果最好，乙酸乙酯回收塔的最佳回流比為2.5。

參考文獻

[1] 章思規.實用精細化學品手冊（有機卷）[M].北京：化學工業出版社，1996.

[2] 劉沖.石油化工手冊（三）[M].北京：化學工業出版社，1987.

[3] 王幼良.化工設計與開發[M].北京：化學工業部第一設計院，1989.endprint