环己醇现用精馏塔塔底液的黏度计算

李迎春 , 魏菁华 , 侯占峰 , 刘 琛 , 王 静 , 李胜军 ， 王留贺 , 宁红军

(1.平顶山市神马万里化工股份有限公司 ， 河南 平顶山 467013 ; 2.河南省化工研究所有限责任公司 , 河南 郑州 450052 ; 3.河南神马尼龙化工有限责任公司 , 河南 平顶山 467013 ； 4.濮阳永金化工有限公司 ， 河南 濮阳 457000 )

•设计与计算•

环己醇现用精馏塔塔底液的黏度计算

李迎春1, 魏菁华2, 侯占峰2, 刘 琛2, 王 静2, 李胜军4， 王留贺3, 宁红军1

(1.平顶山市神马万里化工股份有限公司 ， 河南 平顶山 467013 ; 2.河南省化工研究所有限责任公司 , 河南 郑州 450052 ; 3.河南神马尼龙化工有限责任公司 , 河南 平顶山 467013 ； 4.濮阳永金化工有限公司 ， 河南 濮阳 457000 )

采用哈克流变仪在<100 ℃温度条件下对环己醇和二环己基醚的黏度进行测定，以orgin软件拟合出环己醇的黏度—温度关系式、二环己基醚的黏度—温度关系式，并求得精馏塔工况温度下的环己醇和二环己基醚黏度，为环己醇塔底液常压连续精馏塔的实际塔效率计算提供了参考数据。

塔底液 ； 环己醇 ； 二环己基醚黏度

0 前言

随着我国尼龙产业的不断发展和尼龙66盐需求的增加，精己二酸的产能和产品质量都有大幅度的提升，同时也对作为基础原料的环己醇质量提出了更加严格的要求，这使得环己醇精馏塔的精度及负荷增加，外排的塔底液数量剧增，造成了有效成分环己醇的损失和浪费。由于环己醇精馏塔塔底料液含有环己烯、环己酮、环己醇和二环己基醚等多种组分，若采用减压蒸馏技术，塔底料液中重组分和二环己基醚随着环己醇夹带蒸出量太多(约30%)，直接影响到环己醇的纯度。如何在高效节能、经济合理的前提下，对环己醇生产过程产生的精馏塔塔底液中环己醇组分进行回收利用，已成为急需解决的难题。神马万里建立了一套真空间歇精馏装置回收环己醇，取得了显著效益，下步试图建设常压连续联合装置，为此进行了现在用的精馏塔塔底液的黏度计算，为计算塔效率提为参考。

1 塔底液组分检测

1.1 实验原料

平顶山市神马万里化工股份有限公司T305环己醇精馏塔塔釜液(可作为常压连续精馏的原料)。

1.2 分析仪器

美国Thermo Fisher ISQ气质联用仪和四极质量检测器。色谱柱：HP-5MS，柱长60 m，内径0.25 mm，膜厚0.25 μm，固定液为(5%-苯基)-甲基聚硅氧烷；自动进样器进样量0.1 μL；载气类型为氦气，流量2 mL/min；控制模式，横流模式；气化室温度280 ℃，分流比50∶1。色谱程序升温：在初始温度50 ℃下保持4min，然后以20 ℃/min速度升温至80 ℃，不保持；接着以5 ℃/min升温至120 ℃，不保持；最后以20 ℃/min升温至280 ℃，保持20min。该柱箱最高使用温度350 ℃。质谱参数设置：离子传输管温度280 ℃，离子源温度250 ℃，溶剂延迟时间3.5min， 扫描范围33～500amu，采点频率0.2s-1。定性方法：质谱。定量方法：面积归一法。

1.3 结果分析

图1 出峰时间为8.72 min时质谱图

经检索并与标准谱库比对，该物质为环己醇，其化学结构如下：

图2 出峰时间为17.89 min时质谱图

经检索并与标准谱库比对，该物质为二环己基醚，其化学结构如下：

该化合物的相对分子质量为182，其GC-MS标准谱库检索结果如表1所示。

由表1可知，塔底液主要组分为环己醇和二环己基醚，两者的物理化学参数，尤其是黏度和相对挥发度是精馏塔实际塔效率计算的基础数据。

2 黏度计算[1,2]

2.1 环己醇黏度的计算

利用哈克旋转流变仪在<100 ℃温度条件下环己醇的黏度进行检测，结果见表2。

表2 环己醇黏度

根据表2数据，用orgin拟合出环己醇的黏度方程，如式(1)所示。

η= 70.678 13-1.880 34t+0.017 71t2-

5.580 57×10-5t3

(1)

表3为公式(1)的方差分析结果。由表3可知，该公式可信度达到99.842%。

将塔的算术平均工作温度145 ℃代入公式(1)，得环己醇液体的黏度：

ηA=0.250 927 838 mPa·s

表3 环己醇黏度公式的方差分析结果

2.2 二环己基醚黏度的计算

利用哈克旋转流变仪在<100 ℃温度条件下对二环己基醚的黏度进行检测，结果如表4所示。

表4 二环己基醚黏度

根据表4数据，用orgin拟合出二环己基醚的黏度方程，如式(2)所示。

η= 15.995 66-0.334 71t+0.003 09t2

-9.980 63×10-6t3

(2)

表5为公式(2)的方差分析结果。由表中可知，该公式可信度达到99.664%。将塔的算术平均工作温度145 ℃代入公式(2)，得环己醇液体的黏度：

ηB=2.002 761 866 mPa·s

表5 二环己基醚黏度公式的方差分析结果

2.3 多组分液相的黏度计算

现有精馏塔塔底液为新塔的原料，其黏度计算如式(3)所示。

μL=∑xiμLi

(3)

式中，μL，塔平均温度下的黏度，mPa·s；μLi，液相中各组分i的黏度，mPa·s；xi，液相中各组分i的物质的量分数。

已知条件：液相中环己醇的物质的量分数为0.872 490 317。则二环己基醚的物质的量分数为0.127 509 683。将环己醇的物质的量分数、黏度和二环己基醚的摩尔分数、黏度代入公式(3)中，则新塔原料塔的黏度为：

μL=0.474 303 639 mPa·s

2.4 相对挥发度的计算[3,4]

溶液中两组分挥发度之比称为相对挥发度。其计算公式：

(4)

代入公式(4)得：

相对挥发度α=7.645 543 044

2.5 全塔效率计算

奥康奈尔法还将总板效率对液相黏度与相对挥发度的乘积进行关联，并用下式表示：

(5)

将平均黏度和相对挥发度数值代入公式(5)得出全塔效率：

3 结论

以orgin软件拟合的环己醇塔底液黏度—温度关系式得出的环己醇和二环己基醚黏度，为环己醇塔底液常压连续精馏塔的设计提供了参考数据，这为控制蒸馏釜内温度、塔顶温度以及优化操作工艺参数提供了支持。该工艺技术生产运行成本低、设备投资少、工艺操作稳定、生产效率高，可实现环己醇工业废液的高效利用，减少环境污染，经济和社会效益显著。

[1] 马沛生.化工数据[M].北京:中国石化出版社,2003:73-305.

[2] 马沛生.化工数据教程[M].天津: 天津大学出版社,2008:57-160.

[3] 马沛生,夏淑倩,夏 清.化工物性数据简明手册[M].北京:化学工业出版社,2013:115-320.

[4] 夏 清,陈常贵.化工原理[M].天津:天津大学出版社,2005:16-54.

2017-01-26

李迎春(1977-)，女，高级工程师，从事生产一线管理工作，电话：13903751917；联系人：宁红军(1971-)，男，高级工程师，从事化工企业生产技术管理工作，电话：13849553661。

TQ015，TQ352.722

B

1003-3467(2017)03-0051-03