通过考查溶剂回收塔的总塔板数、回流比、体萃原料进料位置对乙二醇纯度的取精影响,可确定最佳操作条件,丁醇结果如图7~9所示。离液馏叔
由图7可知,体萃塔底乙二醇质量分数随理论塔板数的取精增加而增大,在塔板数为14之后基本维持不变。丁醇由于增加塔板数会使得造价升高,离液馏叔因此理论塔板数选14。体萃由图8可知,取精乙二醇的丁醇质量分数随回流比的增加而增大,由于乙二醇和水的离液馏叔沸点相差比较大,当回流比为0.6时,体萃即有显著的取精分离效果。当回流比再增大时,乙二醇的质量分数基本维持不变,因此,回流比选定为0.6。由图9可知,塔底乙二醇质量分数随塔板数的增加急剧升高,在第4块板时达到最大值,继续增大进料位置,乙二醇质量分数基本维持不变,在超过第10块板后乙二醇质量分数逐渐下降。因此,原料进料位置选定为第4块板。综上所述,溶剂回收塔的最佳操作条件为:理论塔板数为14,回流比为0.6,原料进料位置选定为第4块塔板。
3.[EMIM][AC]和乙二醇分别作为萃取剂的流程模拟对比采用乙二醇和[EMIM][AC]作为萃取剂分离叔丁醇-水二元共沸体系的流程模拟的最优操作参数列于表1。由表1可知,在操作参数优化后,两种萃取剂都能使叔丁醇质量分数达到0.999,但离子液体进料量(700kg·h-1)为乙二醇的一半。以[EMIM][AC]为萃取剂的萃取精馏塔的能耗大大降低,塔顶冷凝器能耗减少了32.72%,塔底再沸器能耗减少了45.19%。由于离子液体无明显蒸气压,因此只需闪蒸罐即可分离且回收率高达100%,回收后的离子液体通过旋蒸除去残余水分便可重复利用。
本文采用AspenPlus软件对以[EMIM][AC]和乙二醇作为萃取剂萃取精馏分离叔丁醇-水的二元共沸体系进行了流程模拟,物性方法选择UNIFAC。采用灵敏度分析优化分离效果,得到离子液体作为萃取剂的最优工艺参数组合为:精馏塔理论塔板数为25块,质量回流比为0.9,萃取剂和原料分别从第2块板和第15块板进料,[EMIM][AC]的进料量为700kg·h-1。
相对于普通溶剂乙二醇,采用[EMIM][AC]作为萃取剂的萃取精馏塔塔顶和塔底能耗分别减少了32.72%和45.19%,萃取剂用量减少一半,回收的离子液体几乎无损耗,可重复利用,符合绿色化学的理念。
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