段萌萌 左涛涛 史松 王凤 夏晓梅 王克良

摘 要：本文应用化工过程模拟软件Aspen Plus对水-异丁醇共沸物系的萃取精馏过程进行了模拟与优化。通过相对挥发度数据分析，选择1，4-丁二醇为萃取剂。运用灵敏度分析工具确定了萃取精馏塔和萃取剂再生塔的最佳工艺参数，在此工艺条件下：水的摩尔分数达99.95%，异丁醇的摩尔分数也达到99.85%。

关键词：萃取精馏；Aspen Plus；水；异丁醇

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.12.056

1 引言

异丁醇是有机化学品中重要的基础化学原料。它通常用作有机溶剂，广泛用于涂料，油漆，医药，医疗，化妆品，橡胶等领域[1]。异丁醇和水是用于生产高级醇的羰基合成法的主要副产物。大气压力下的共沸温度为89.7℃，共沸摩尔组成为67.05（水）[2-3]。本文中使用的方法是萃取精馏。这种方法的优点是可以使用连续低能量萃取蒸馏来回收萃取[4]。但萃取精馏存在溶剂用量大高回收成本的不足。选择优质的萃取剂来优化萃取精馏是萃取精馏的一个重要研究课题[5-7]。

本文以异丁醇和水体系为研究对象，利用 Aspen Plus 软件对相对挥发度数据进行分析，筛选出最佳的萃取剂，接着对萃取精馏全流程进行模拟与优化，得出此工艺的最优工艺参数和最佳的分离结果。

2 萃取剂的选择

为了得到最佳的萃取剂，本文利用化工过程模拟软件Aspen Plus中的Analysis模块进行分析，分别用1，4-丁二醇、乙酸乙酯、环己醇3种常见萃取剂对水-异丁醇体系全浓度范围内（摩尔分数）相对挥发度和选择性的影响进行考察，物性方法选NRTL模型，结果如表1所示。

相对挥发度与1的偏离越大说明被分离体系越易分离，从表1可以看出，3种萃取剂的加入使水的全浓度区间相对挥发度的数值均大于1，说明3种萃取剂的加入均消除了水-异丁醇体系的共沸点，结合aspen plus模拟的结果，本文选择1，4-丁二醇为萃取剂。

3 工艺流程

水-异丁醇体系萃取精馏工艺流程如图1所示。原料为水和异丁醇的混合液，该工艺获得高纯度的水和异丁醇产品，萃取剂1，4-丁二醇循环利用。

4 萃取精馏塔的最佳工艺条件

本文运用灵敏度分析工具对萃取精馏塔进行了考察，确定了最佳工艺参数，详见表2：

5 萃取剂再生塔的最佳工艺条件

本文运用灵敏度分析工具对萃取剂再生塔进行了考察，确定了最佳工艺参数，详见表3：

6 全流程的模拟结果

在表2和表3的工艺与操作条件下，全流程的模拟结果如表4所示：

7 结论

（1）运用化工模拟软件Aspen Plus中的Analysis功能，对不同萃取剂进行相对挥发度数据分析，选择1，4-丁二醇为萃取剂。

（2）运用灵敏度分析工具得到最佳的工艺和操作条件，在此条件下，水的分离效果达99.95%，异丁醇的摩尔分数达到99.85%，萃取剂1，4-丁二醇的补充量为0.047kmol/h。

参考文献：

[1]刘光启，马连湘，刘杰.物性数据手册.有机卷[M].北京：化学工业出版社，2002.

[2]李凤兰.异丙醇—水体系分离工艺的研究[D].上海：华东理工大学，2011.

[3]曾妮.异丙醇—水体系萃取精馏的研究[D].杭州：浙江工业大学，2006.

[4]刘建新，肖翔.萃取精馏技术与工业应用进展[J].现代化工，2004（06）：14-17.

[5]王克良，李静，连明磊等.离子液体萃取精馏分离乙酸甲酯/甲醇共沸物[J].煤炭技术，2017，36（11）：317-319.

[6]王克良，李静，黄禹等.离子液体萃取精馏分离乙醇和2-丁酮共沸体系的过程模拟[J].现代化工，2017，37（05）：185-188.

[7]李静，王克良，吴红等.[DMIM]DMP萃取精馏分离丙酮和甲醇共沸体系的研究[J].天然氣化工（C1化学与化工），2017，42（04）：46-50+61.

作者简介：段萌萌（1989-），女，工学学士，河北沧州人，主要从事石油化工的工程设计与研究。