雙塔精餾分離環氧丙烷和甲醇混合物的工藝流程模擬與優化

關鍵詞：環氧丙烷;甲醇;雙塔精餾;模擬

0 引言

二氧化碳降解塑料作為環保產品和高科技產品，正成為當今世界矚目的研究開發熱點。利用此技術生產的降解塑料，不僅將工業廢氣二氧化碳制成了對環境友好的可降解塑料，而且避免了傳統塑料產品對環境的二次污染。在生產過程中，使用甲醇做凝聚洗滌溶劑的工藝在洗滌后需要對母液進行處理，回收聚合單體環氧丙烷和洗滌溶劑甲醇。本文采用高--低壓雙塔精餾的方式對洗滌液進行分離提純，通過工藝流程模擬軟件進行計算，優化生產流程。與傳統工藝相比，新工藝能充分利用熱源，精簡工藝流程，降低設備與管線投資，從而達到節能降耗的目的。

1 溶劑進料組成及產品要求

原料進料量為5.5 t/h，其組成見表1。

采用高--低壓雙塔精餾的方式對洗滌母液進行分離提純，可以得到99.95%以上的環氧丙烷，甲醇含量小于100ppm，水含量小于100ppm。

2 高--低壓雙塔精餾優化方案

2.1 工藝流程

將含有環氧丙烷和甲醇的生產脂肪族聚碳酸酯樹脂的洗滌母液用第一精餾塔進行精餾，塔頂得到環氧丙烷粗品，塔釜側線得到高純度的甲醇粗品，此甲醇粗品可以繼續作為凝聚單元的洗滌液得以回收利用。傳統工藝是：將第一精餾塔塔頂出料通入第二精餾塔，第二精餾塔塔釜出料為高純度的環氧丙烷，而塔頂氣相經冷凝器冷凝為液相后作為第一精餾塔的進料;優化流程為是：將第二精餾塔塔頂出料不經冷凝器冷凝，而是將氣相直接作為第一精餾塔的進料，充分利用了該股物料的熱量。因采用高--低壓雙塔精餾的方式，第一精餾塔為低壓塔，第二精餾塔為高壓塔，該能量利用方式切實可行。

下面利用工藝流程模擬軟件Aspen plus對分離過程進行模擬計算。具體流程見圖1。

2.2 模擬計算結果

2.2.1 第一精餾塔

第一精餾塔主要作用是將環氧丙烷和甲醇進行初步分離，得到環氧丙烷和甲醇粗品。該塔為真空操作，可以降低體系的溫度，減少副產物的產生，但是真空度不宜過高，否則對設備的要求苛刻，冷凍水用量增加，能耗增大，操作成本隨之升高。第一精餾塔的操作壓力范圍為10kPa～100kPa，利用Aspen plus對第一精餾塔進行逐板計算得到各塔板上的溫度、壓力、氣液流量及塔頂冷凝器和塔底再沸器負荷。對比第一精餾塔操作壓力分別為30kPa和60kPa條件下的分離結果，如表2所示。綜合考慮各種因素，在實現分離要求的前提下，將第一精餾塔塔壓控制在60kPa。

3 工藝方案對比

通過模擬計算，對高--低壓雙塔精餾流程優化工藝及傳統工藝從能耗方面進行比較，見表4。

從表4中可以看出，高--低壓雙塔精餾流程優化工藝較傳統工藝循環水用量節省10.1%，蒸汽消耗量能減少15.6%。

4 結論及建議

本文利用軟件AspenPlus對環氧丙烷和甲醇混合物的分離流程進行了模擬，優化雙塔精餾工藝方案，與傳統工藝相比，新的工藝流程能量利用率高，設備投資費用低，簡單高效。

參考文獻：

[1]時鈞，汪家鼎，余國琮，等.化學工程手冊[M].北京：化學工業出版社，1996.

[2]許文.高等化工熱力學[M].天津：天津大學出版社，2004： 163.

作者簡介：

陽彩霞（1983- ），女，漢族，湖南岳陽人，工程師，研究生，研究方向：主要從事化工設計工作。