以乙二醇和[EMIM]AC為復(fù)合溶劑,年度總費用（TAC）為目標函數(shù),采用順序迭代優(yōu)化搜索方法進行全局工藝參數(shù)與經(jīng)濟優(yōu)化,對萃取精餾分離乙醇水溶液的過程進行模擬,并同乙二醇為單一溶劑的分離工藝進行了比較。結(jié)果表明,即使少量的[EMIM]AC（摩爾分數(shù)10%）的加入,也很大程度上增加了乙醇-水體系的相對揮發(fā)度,[EMIM]AC的鹽析作用明顯。相比乙二醇單一溶劑的萃取精餾工藝,基于復(fù)合溶劑的萃取精餾工藝則需要更少的塔板和更小的回流比,有效降低了設(shè)備費用和能耗費用,總能耗和TAC分別降低了5.22%和5.02%。該研究結(jié)果可為離子液體在萃取精餾的工業(yè)應(yīng)用提供新的途徑與依據(jù)。 

【文章來源】：天然氣化工（C1化學(xué)與化工）. 2020,45(04)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

不同比例的復(fù)合溶劑下乙醇和水體系的擬二元汽液平衡相圖

在優(yōu)化過程中，對萃取精餾塔T1設(shè)置兩個設(shè)計規(guī)定：1）塔頂乙醇的物質(zhì)的量分數(shù)為99.9%，通過改變回流比RR1實現(xiàn)；2）塔底乙醇占乙醇與水混合物的物質(zhì)的量分數(shù)為0.001，通過改變塔頂采出量D1實現(xiàn)。對溶劑再生塔T2也設(shè)置兩個設(shè)計規(guī)定：1）塔頂水的物質(zhì)的量分數(shù)為99.9%，基于改變回流比RR2實現(xiàn)；2）塔底循環(huán)溶劑的物質(zhì)的量分數(shù)為99.99%，通過改變塔頂采出量D2實現(xiàn)。3 過程優(yōu)化設(shè)計

在乙二醇為單一溶劑的萃取精餾工藝中，回流比RR1與溶劑用量S對T1塔頂和塔底乙醇純度的影響見圖3，按照順序迭代優(yōu)化方法對工藝參數(shù)的優(yōu)化結(jié)果列于表4中，圖4為此工藝優(yōu)化后的最終工藝流程圖。溶劑用量S和回流比RR1對產(chǎn)品乙醇的純度有較大的影響。當(dāng)T1的塔板數(shù)和兩個進料位置固定后，塔頂乙醇的純度隨著S的增加而增大，隨著回流比的增加而先增大后減小，存在最優(yōu)條件。圖3為T1塔板數(shù)是23塊時，經(jīng)反復(fù)計算后S和RR1對乙醇純度的影響關(guān)系。從圖3(a)中可以看出，當(dāng)S為55 kmol/h時，無論回流比如何變化，乙醇的純度均小于99.9%；當(dāng)S至少為60 kmol/h時，RR1在0.35～1.00范圍內(nèi)變化時，乙醇的純度均大于99.9%，隨著S的繼續(xù)增大，這個范圍也隨之?dāng)U大，但最優(yōu)的回流比則基本不變，而滿足乙醇的純度為99.9%對應(yīng)的回流比則隨著S的增大而減小。T1塔底的乙醇一般來說會完全從T2塔頂采出，所以為保證T2塔頂水的純度為99.9%，則T1塔底乙醇占乙醇與水混合物的物質(zhì)的量分數(shù)至少要滿足≤0.1%，由圖3(b)得出與圖3(a相一致的結(jié)論，S不能低于60 kmol/h時才能滿足本工藝的分離要求。


本文編號：3479185