双塔精馏分离环氧丙烷和甲醇混合物的工艺流程模拟与优化

关键词：环氧丙烷;甲醇;双塔精馏;模拟

0 引言

二氧化碳降解塑料作为环保产品和高科技产品，正成为当今世界瞩目的研究开发热点。利用此技术生产的降解塑料，不仅将工业废气二氧化碳制成了对环境友好的可降解塑料，而且避免了传统塑料产品对环境的二次污染。在生产过程中，使用甲醇做凝聚洗涤溶剂的工艺在洗涤后需要对母液进行处理，回收聚合单体环氧丙烷和洗涤溶剂甲醇。本文采用高--低压双塔精馏的方式对洗涤液进行分离提纯，通过工艺流程模拟软件进行计算，优化生产流程。与传统工艺相比，新工艺能充分利用热源，精简工艺流程，降低设备与管线投资，从而达到节能降耗的目的。

1 溶剂进料组成及产品要求

原料进料量为5.5 t/h，其组成见表1。

采用高--低压双塔精馏的方式对洗涤母液进行分离提纯，可以得到99.95%以上的环氧丙烷，甲醇含量小于100ppm，水含量小于100ppm。

2 高--低压双塔精馏优化方案

2.1 工艺流程

将含有环氧丙烷和甲醇的生产脂肪族聚碳酸酯树脂的洗涤母液用第一精馏塔进行精馏，塔顶得到环氧丙烷粗品，塔釜侧线得到高纯度的甲醇粗品，此甲醇粗品可以继续作为凝聚单元的洗涤液得以回收利用。传统工艺是：将第一精馏塔塔顶出料通入第二精馏塔，第二精馏塔塔釜出料为高纯度的环氧丙烷，而塔顶气相经冷凝器冷凝为液相后作为第一精馏塔的进料;优化流程为是：将第二精馏塔塔顶出料不经冷凝器冷凝，而是将气相直接作为第一精馏塔的进料，充分利用了该股物料的热量。因采用高--低压双塔精馏的方式，第一精馏塔为低压塔，第二精馏塔为高压塔，该能量利用方式切实可行。

下面利用工艺流程模拟软件Aspen plus对分离过程进行模拟计算。具体流程见图1。

2.2 模拟计算结果

2.2.1 第一精馏塔

第一精馏塔主要作用是将环氧丙烷和甲醇进行初步分离，得到环氧丙烷和甲醇粗品。该塔为真空操作，可以降低体系的温度，减少副产物的产生，但是真空度不宜过高，否则对设备的要求苛刻，冷冻水用量增加，能耗增大，操作成本随之升高。第一精馏塔的操作压力范围为10kPa～100kPa，利用Aspen plus对第一精馏塔进行逐板计算得到各塔板上的温度、压力、气液流量及塔顶冷凝器和塔底再沸器负荷。对比第一精馏塔操作压力分别为30kPa和60kPa条件下的分离结果，如表2所示。综合考虑各种因素，在实现分离要求的前提下，将第一精馏塔塔压控制在60kPa。

3 工艺方案对比

通过模拟计算，对高--低压双塔精馏流程优化工艺及传统工艺从能耗方面进行比较，见表4。

从表4中可以看出，高--低压双塔精馏流程优化工艺较传统工艺循环水用量节省10.1%，蒸汽消耗量能减少15.6%。

4 结论及建议

本文利用软件AspenPlus对环氧丙烷和甲醇混合物的分离流程进行了模拟，优化双塔精馏工艺方案，与传统工艺相比，新的工艺流程能量利用率高，设备投资费用低，简单高效。

参考文献：

[1]时钧，汪家鼎，余国琮，等.化学工程手册[M].北京：化学工业出版社，1996.

[2]许文.高等化工热力学[M].天津：天津大学出版社，2004： 163.

作者简介：

阳彩霞（1983- ），女，汉族，湖南岳阳人，工程师，研究生，研究方向：主要从事化工设计工作。