基于塔板類型及填料類型對C4精餾塔中分離效率及能耗進行分析

楊宇晨

（西北大學現代學院，陜西西安 710130）

基于塔板類型及填料類型對C4精餾塔中分離效率及能耗進行分析

楊宇晨

（西北大學現代學院，陜西西安 710130）

基于塔板類型及填料類型的不同，對C4精餾塔中分離效率及能耗進行分析。由于C4餾分中，各組分沸點十分接近，故而采用萃取精餾對C4餾分進行分離。選取N-甲基吡咯烷酮作為此次萃取精餾的萃取劑。利用Aspenone軟件對其進行過程模擬研究。

塔板類型；填料類型；精餾；Aspenone

1 模擬萃取精餾過程

模擬過程所需組分為∶水，1-丁烯，順-2丁烯，反-2丁烯，正丁烷，NMP。進行C4，H20，NMP體系性質設定。根據所給定的水和NMP的質量分數分別為0.083和0.917，算出水的流量為6 640kg/hr，NMP流量為73 360kg/hr。設定精餾塔基本參數，計算模擬過程速率，塔板數27塊，收斂選擇共沸，回流比設定為5。

2 模擬結果分析

從圖1可以得出，由于萃取劑NMP的存在，使得C4組分相對揮發度變大，提高了分離效率。從塔釜至塔頂丁烷的分離效率逐漸增大。萃取劑NMP在氣相組分中為0，可見萃取劑NMP全部存在于液相中。

圖1 氣相組分分布圖

從圖2可以得出，塔頂的氣相組成和液相組成基本一致。正丁烷在塔頂含量最大。萃取劑NMP含量為0。因為在第六塊加入了萃取劑和水，所以正丁烷含量直線下降。

圖2 液相組分分布圖

3 塔板類型對分離效率和能耗的影響

分別進行篩板設置與浮閥塔板設置后，得到分析結果如表1所示。

表1 分離效率分析

表2 能耗分析

4 填料不同對分離效率和能耗的影響

分別選用鮑爾環、金屬矩鞍環和超級環進行填料，找出不同填料類型對分離效率和能耗的影響。對鮑爾環填料、金屬矩鞍環填料和超級環填料設定模擬，得到分析結果如表3所示。

表3 分離效率分析

從表3可以看出，超級環分離效率最高，其次是鮑爾環，最低則是金屬矩鞍環。超級環分離效率遠大于金屬矩鞍環和鮑爾環。

從表4可以看出，能耗最少的是金屬矩鞍環，能耗最高的是超級環，能耗相差較大。

表4 能耗分析

5 結束語

通過利用Aspen One軟件對精餾塔進行模擬研究，進而對比分析，得出不同的塔板類型，不同的填料類型其分離效果和能耗不同。三種塔板能耗相差不大，但浮閥塔板中正丁烷分離效率最高；不同填料類型表現出來的分離效果有一定的差異，分離效果較好的超級環所消耗的能量最大，分離效果最低的金屬矩鞍環所需的能耗較少。

[1] Christie J Geankoplis，Transport process and unit operations[M].Third Edition，NewJersey∶A Simon & Sechsuter Company，1993.

[2] Warren L McCabe，Julian C Smith，Peter Harriott.Unit operations of chemical engineering[M].Sixth Edition.New York∶McGraw-Hill，2001.

[3] 陳洪鈁，劉家祺.化工分離過程[M]第二版.北京∶化學工業出版社，2014，（5）.

[4] 陳敏恒，叢德滋，方圖南.化工原理[M].北京∶化學工業出版社，2006.

[5] 劉道德，化工設備的選擇與工藝設計[M].中南工業大學出版社，1992.

Based on Type of Trays and Type of Packing，Separation Efficiency and Energy Consumption of C4Distillation Column Were Analyzed

Yang Yu-chen

Based on the type of trays and the type of filler，the separation efficiency and energy consumption of C4 distillation column were analyzed.As the C4 fraction，the boiling point of each component is very close，so the use of extractive distillation of C4 fractions were separated.N-methylpyrrolidone was selected as the extractant for this extractive distillation.The process simulation was carried out using Aspenone software.

tray type；packing type；distillation；Aspen One

TQ221.223

A

1003-6490（2017）02-0095-02

2017-02-05

楊宇晨（1993—），男，陜西西安人，主要研究方向為化學工程與工藝。