丁酸丁酯-苯體系精餾工藝模擬與優化

顏 康， 陸 錕，劉翔濤

（1.常州工程職業技術學院化工系，江蘇 常州 213164；2.上海化工研究院有限公司，上海 200062；3.蘇州新能環境技術有限公司，江蘇 蘇州 215200）

丁酸丁酯又稱酪酸丁酯，是一種常用溶劑[1]，而苯也是化工生產中較常用的溶劑之一[2]，丁酸丁酯與苯相溶的情況較多。目前，有關丁酸丁酯-苯體系精餾分離的文章較少見，我們主要運用Aspen Plus過程模擬軟件對丁酸丁酯、苯二元混合物精餾提純丁酸丁酯的過程進行了模擬與優化。

1 模擬流程

圖1 丁酸丁酯-苯二元混合物精餾流程圖

精餾分離過程的流程圖如圖1所示，丁酸丁酯與丁酸乙酯的混合物（流股1）總流量為10 kmol/h，丁酸丁酯、丁酸乙酯摩爾分數15%，苯85%，溫度為 50 ℃，壓力 0.2 MPa，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，常壓操作，忽略壓降。

2 模擬結果優化

2.1 進料位置對丁酸丁酯回收效果的影響

對以流股1進料位置為自變量，流股3中的丁酸丁酯質量分數為因變量的函數作圖，如圖2，進料位置在2～8塊塔板之間，丁酸丁酯回收效果最好，所以最佳進料位置是第6塊塔板。

圖2 進料位置-丁酸丁酯質量分數關系圖

2.2 進料溫度對丁酸丁酯回收效果的影響

對以流股1進料溫度為自變量，流股3中的丁酸丁酯質量分數為因變量的函數作圖3，由圖3可以看出，雖然丁酸丁酯回收效果與進料溫度的升高成單調遞減關系，但總的來看進料溫度對丁酸丁酯的回收效果影響幅度不明顯，考慮到節能，最佳進料溫度選擇常溫進料。

圖3 進料溫度-丁酸丁酯質量分數關系圖

2.3 進料壓力對丁酸丁酯回收效果的影響

對以流股1進料壓力為自變量，流股3中的丁酸丁酯質量分數為因變量的函數作圖4，由圖4可以看出，雖然丁酸丁酯回收效果與進料壓力在0.1～0.5 MPa范圍內變化關系不明顯，考慮到節能所以最佳進料壓力設定為0.1 MPa。

2.4 回流比對丁酸丁酯回收效果的影響

以丁酸丁酯回收塔的回流比為自變量，流股3中丁酸丁酯的質量分數為因變量的函數作圖5，雖然丁酸丁酯的回收效果與丁酸丁酯回收塔的回流比成正比，但影響幅度不大，考慮節能，最佳回流比是1，工藝參數均采用優化過的工藝參數，提純后的丁酸丁酯可達99%。

圖4 進料壓力-丁酸丁酯質量分數關系圖

圖5 回流比-丁酸丁酯質量分數關系圖

2.5 丁酸丁酯回收塔的溫度分布與濃度分布

為了準確了解乙酸乙酯回收塔，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[2]，圖6和圖7分別是乙酸乙酯回收塔的溫度分布和濃度分布（液相）。

圖6 乙酸乙酯回收塔溫度分布圖

圖7 乙酸乙酯回收塔濃度分布圖

3 結論

丁酸丁酯回收工藝中丁酸丁酯回收塔的最佳進料位置是第6塊塔板進料，最佳進料溫度是常溫，最佳進料壓力是0.1 MPa，最佳回流比是1。