丁酸丁酯-苯体系精馏工艺模拟与优化

颜 康， 陆 锟，刘翔涛

（1.常州工程职业技术学院化工系，江苏 常州 213164；2.上海化工研究院有限公司，上海 200062；3.苏州新能环境技术有限公司，江苏 苏州 215200）

丁酸丁酯又称酪酸丁酯，是一种常用溶剂[1]，而苯也是化工生产中较常用的溶剂之一[2]，丁酸丁酯与苯相溶的情况较多。目前，有关丁酸丁酯-苯体系精馏分离的文章较少见，我们主要运用Aspen Plus过程模拟软件对丁酸丁酯、苯二元混合物精馏提纯丁酸丁酯的过程进行了模拟与优化。

1 模拟流程

图1 丁酸丁酯-苯二元混合物精馏流程图

精馏分离过程的流程图如图1所示，丁酸丁酯与丁酸乙酯的混合物（流股1）总流量为10 kmol/h，丁酸丁酯、丁酸乙酯摩尔分数15%，苯85%，温度为 50 ℃，压力 0.2 MPa，精馏塔（B1）共有15块塔板，流股1的进料位置为第三块塔板，进料方式为“Above·Stage”，回流比为 5，常压操作，忽略压降。

2 模拟结果优化

2.1 进料位置对丁酸丁酯回收效果的影响

对以流股1进料位置为自变量，流股3中的丁酸丁酯质量分数为因变量的函数作图，如图2，进料位置在2～8块塔板之间，丁酸丁酯回收效果最好，所以最佳进料位置是第6块塔板。

图2 进料位置-丁酸丁酯质量分数关系图

2.2 进料温度对丁酸丁酯回收效果的影响

对以流股1进料温度为自变量，流股3中的丁酸丁酯质量分数为因变量的函数作图3，由图3可以看出，虽然丁酸丁酯回收效果与进料温度的升高成单调递减关系，但总的来看进料温度对丁酸丁酯的回收效果影响幅度不明显，考虑到节能，最佳进料温度选择常温进料。

图3 进料温度-丁酸丁酯质量分数关系图

2.3 进料压力对丁酸丁酯回收效果的影响

对以流股1进料压力为自变量，流股3中的丁酸丁酯质量分数为因变量的函数作图4，由图4可以看出，虽然丁酸丁酯回收效果与进料压力在0.1～0.5 MPa范围内变化关系不明显，考虑到节能所以最佳进料压力设定为0.1 MPa。

2.4 回流比对丁酸丁酯回收效果的影响

以丁酸丁酯回收塔的回流比为自变量，流股3中丁酸丁酯的质量分数为因变量的函数作图5，虽然丁酸丁酯的回收效果与丁酸丁酯回收塔的回流比成正比，但影响幅度不大，考虑节能，最佳回流比是1，工艺参数均采用优化过的工艺参数，提纯后的丁酸丁酯可达99%。

图4 进料压力-丁酸丁酯质量分数关系图

图5 回流比-丁酸丁酯质量分数关系图

2.5 丁酸丁酯回收塔的温度分布与浓度分布

为了准确了解乙酸乙酯回收塔，我们对乙酸乙酯回收塔各塔板的浓度分布与温度进行了研究[2]，图6和图7分别是乙酸乙酯回收塔的温度分布和浓度分布（液相）。

图6 乙酸乙酯回收塔温度分布图

图7 乙酸乙酯回收塔浓度分布图

3 结论

丁酸丁酯回收工艺中丁酸丁酯回收塔的最佳进料位置是第6块塔板进料，最佳进料温度是常温，最佳进料压力是0.1 MPa，最佳回流比是1。