萃取精餾工藝分離水—異丁醇共沸物的研究

段萌萌 左濤濤 史松 王鳳 夏曉梅 王克良

摘 要：本文應用化工過程模擬軟件Aspen Plus對水-異丁醇共沸物系的萃取精餾過程進行了模擬與優化。通過相對揮發度數據分析，選擇1，4-丁二醇為萃取劑。運用靈敏度分析工具確定了萃取精餾塔和萃取劑再生塔的最佳工藝參數，在此工藝條件下：水的摩爾分數達99.95%，異丁醇的摩爾分數也達到99.85%。

關鍵詞：萃取精餾；Aspen Plus；水；異丁醇

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.12.056

1 引言

異丁醇是有機化學品中重要的基礎化學原料。它通常用作有機溶劑，廣泛用于涂料，油漆，醫藥，醫療，化妝品，橡膠等領域[1]。異丁醇和水是用于生產高級醇的羰基合成法的主要副產物。大氣壓力下的共沸溫度為89.7℃，共沸摩爾組成為67.05（水）[2-3]。本文中使用的方法是萃取精餾。這種方法的優點是可以使用連續低能量萃取蒸餾來回收萃取[4]。但萃取精餾存在溶劑用量大高回收成本的不足。選擇優質的萃取劑來優化萃取精餾是萃取精餾的一個重要研究課題[5-7]。

本文以異丁醇和水體系為研究對象，利用 Aspen Plus 軟件對相對揮發度數據進行分析，篩選出最佳的萃取劑，接著對萃取精餾全流程進行模擬與優化，得出此工藝的最優工藝參數和最佳的分離結果。

2 萃取劑的選擇

為了得到最佳的萃取劑，本文利用化工過程模擬軟件Aspen Plus中的Analysis模塊進行分析，分別用1，4-丁二醇、乙酸乙酯、環己醇3種常見萃取劑對水-異丁醇體系全濃度范圍內（摩爾分數）相對揮發度和選擇性的影響進行考察，物性方法選NRTL模型，結果如表1所示。

相對揮發度與1的偏離越大說明被分離體系越易分離，從表1可以看出，3種萃取劑的加入使水的全濃度區間相對揮發度的數值均大于1，說明3種萃取劑的加入均消除了水-異丁醇體系的共沸點，結合aspen plus模擬的結果，本文選擇1，4-丁二醇為萃取劑。

3 工藝流程

水-異丁醇體系萃取精餾工藝流程如圖1所示。原料為水和異丁醇的混合液，該工藝獲得高純度的水和異丁醇產品，萃取劑1，4-丁二醇循環利用。

4 萃取精餾塔的最佳工藝條件

本文運用靈敏度分析工具對萃取精餾塔進行了考察，確定了最佳工藝參數，詳見表2：

5 萃取劑再生塔的最佳工藝條件

本文運用靈敏度分析工具對萃取劑再生塔進行了考察，確定了最佳工藝參數，詳見表3：

6 全流程的模擬結果

在表2和表3的工藝與操作條件下，全流程的模擬結果如表4所示：

7 結論

（1）運用化工模擬軟件Aspen Plus中的Analysis功能，對不同萃取劑進行相對揮發度數據分析，選擇1，4-丁二醇為萃取劑。

（2）運用靈敏度分析工具得到最佳的工藝和操作條件，在此條件下，水的分離效果達99.95%，異丁醇的摩爾分數達到99.85%，萃取劑1，4-丁二醇的補充量為0.047kmol/h。

參考文獻：

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[6]王克良，李靜，黃禹等.離子液體萃取精餾分離乙醇和2-丁酮共沸體系的過程模擬[J].現代化工，2017，37（05）：185-188.

[7]李靜，王克良，吳紅等.[DMIM]DMP萃取精餾分離丙酮和甲醇共沸體系的研究[J].天然氣化工（C1化學與化工），2017，42（04）：46-50+61.

作者簡介：段萌萌（1989-），女，工學學士，河北滄州人，主要從事石油化工的工程設計與研究。