醋酸和丙酸分離工藝過程設計模擬

楊利利

（寧夏公路勘察設計院有限責任公司環保中心，寧夏銀川 750001）

醋酸和丙酸分離工藝過程設計模擬

楊利利

（寧夏公路勘察設計院有限責任公司環保中心，寧夏銀川 750001）

采用Aspen流程模擬軟件對醋酸廢液中的醋酸、丙酸進行分離流程模擬設計，計算結果表明蒸發-精餾分離醋酸、丙酸方案可行，回收丙酸純度達到99.6%，收率達到98.82%。

Aspen流程模擬軟件；分離工藝；設計模擬

在甲醇羰基化合成醋酸工藝中[1]，會產生一股精餾廢液，其中丙酸質量分數達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，此法缺點是不利于環保，經濟效益差，如果交給危廢處理公司要繳納高額處理費；（2）將此部分廢液廉價外售。由于廢液中含有70%丙酸，而丙酸是一種重要的有機化工原料，因此對此部分廢液中的丙酸進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，從效果來看，焦油和鹽對塔的堵塞是這一流程的弊端。因此本文旨在通過蒸發-精餾系統設計來實現丙酸的分離，并解決焦油和鹽堵塞塔的問題，并通過Aspen模擬軟件對流程進行驗證。

Aspen是基于穩態化工模擬，優化靈敏度分析和經濟評價的大型化工流程模擬軟件[2]，化工過程模擬主要應用之一是進行新裝置的設計，在石油化工和煉油領域，絕大多數的模擬結果可直接用于工業裝置的設計，無需小試或中試。采用Aspen流程模擬軟件對丙酸精制回收裝置進行設計計算，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品。

1 丙酸回收技術方案

1.1 丙酸回收方案的確定

醋酸廢液由醋酸、丙酸、焦油和鹽、水等物質組成。根據各組分的物理性質，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器分離出丙酸廢液中的鉀鹽和焦油。然后，蒸發器蒸出的氣相丙酸、醋酸和微量的水分混合物加入丙酸精制塔進行精餾，塔釜側線氣相采出丙酸產品；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丙酸產品規模進行設計。

1.2 醋酸成品塔的模擬計算

新建丙酸精制裝置的原料來自于醋酸產品塔塔釜，原料流量和組成需采用Aspen模擬軟件進行模擬計算，醋酸產品塔的工藝模擬圖和模擬結果（見圖1）。

10 000 t/a丙酸的模擬數據（見表1），由表1計算結果可以看出，醋酸產品塔的塔釜廢液的產生量為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。

1.3 新建丙酸裝置的模擬計算結果

新建丙酸處理裝置的原料來自于醋酸產品塔塔釜，原料流量和組成來自于表1的數據，新建丙酸精制塔的工藝模擬圖和模擬結果如下所示：

丙酸沸點為：140.7℃，通過模擬計算混合物在壓力為110 kPa下沸點為：136.4℃，取蒸發器或閃蒸器的溫度為140℃，蒸發器壓力為110 kPa。

取循環水給水溫度為28℃～30℃，依據換熱器平均傳熱溫差20℃，精餾塔頂換熱后溫度50℃來計算，那么精餾塔頂的壓力為107.5 kPa。根據物料體系，選用NRTL-HOC的物性方法進行模擬計算（見圖2）。

10 000 t/a丙酸的模擬數據（見表2），由表2計算結果可以看出，新建丙酸精制塔釜廢液的產生量為1 300 kg/h，其中丙酸含量99.6%，醋酸含量0.4%。

圖1 醋酸產品塔工藝模擬圖

表1 醋酸產品塔物料平衡表

圖2 丙酸廢液回收流程模型圖

表2 丙酸分離系統物料平衡表

Aspen流程模擬計算結果表明：蒸發-精餾回收丙酸流程可行，丙酸精制塔釜采出丙酸產品純度可達99.6%，計算可得丙酸回收率為98.82%。

2 結論

Aspen流程模擬計算表明：醋酸廢液回收丙酸流程可行，丙酸產品純度可達99.6%，回收率達到98.82%。增加分離提純設施把丙酸從廢酸中分離出來作為商品銷售，為醋酸生產公司創造可觀的經濟效益，又減少了焚燒處理費用。

［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.化工流程模擬實訓-Aspen Plus教程［M］.北京：化學工業出版社，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，南京大學物理化學專業，郵箱：270053754@qq.com。