李成帅 刘博文 刘香芝

摘      要：分别乙二醇和两种低共熔溶剂（氯化胆碱/乙二醇（摩尔比1∶2）、氯化胆碱/乙醇酸（摩尔比1∶3））为萃取剂，设计萃取精馏和隔壁塔萃取精馏流程，模拟分离乙醇和水形成的共沸体系。使用灵敏度分析對上述流程分别进行了参数优化。在优化的基础上，进行了年度费用（TAC）计算。结果表明：采用乙二醇和低共熔溶剂为萃取剂的萃取精馏和隔壁塔萃取精馏均能实现乙醇-水的分离;年度费用结果表明采用氯化胆碱/乙二醇（摩尔比1∶2）的隔壁塔萃取精馏费用最低，为最优工艺。

关  键  词：LTTMs;萃取精馏;乙醇;Aspen;模拟

中图分类号：TQ 028       文献标识码： A       文章编号：1671-0460（2020）05-0863-04

Abstract： The separation of ethanol-water azeotrope by choosing low transition temperature mixtures （LTTMs） （choline chloride∶glycol=1∶2 and choline chloride∶glycolic acid=1∶3） and glycol as entrainer was investigated through process simulation. Sensitivity analysis was used to simulate parameter optimization of the extraction and extractive dividing wall column distillation. Total annual cost （TAC） was calculated on the basis of the optimization. The results showed that ethanol-water could be separated by two technologies. TAC indicated that the extractive dividing wall column distillation with choline chloride/glycolic acid（1∶2）as the entrainer was the optimal technology.

Key words： Low transition temperature mixtures; Extraction; Ethanol; Aspen; Simulation

乙醇是一种应用广泛的有机溶剂和化工原料[1]，比如在汽车防冻剂、航天燃料、制药[2-4]等方面。近年来随着工艺的发展，乙醇在使用过程中对浓度的要求越来越高[5]。但是常压下乙醇和水容易形成共沸物，共沸点78.15 ℃，采用普通精馏难以分离[6]。目前针对乙醇和水的分离常采用的方式有普通萃取精馏[7]、加盐萃取精馏[8]、共沸萃取[9]、膜分离[10]等。其中萃取精馏因其操作简单、能耗低得到了广泛应用。

低共熔溶剂（LTTMs）最早是2003年由英国人Andrew[11]首次报道，后来得到较为广泛发展。其应用主要集中在低共熔溶剂制备[12]、气液相平衡数据的测定[13]、生物分离中应用[14，15]等，在化工萃取精馏中应用研究较为少见。本文以两种典型的低共熔溶剂氯化胆碱/乙二醇（命名为DES1）和氯化胆碱/乙醇酸（命名为DES2）以及乙二醇（EG）为萃取剂进行乙醇和水体系萃取精馏和隔壁塔萃取精馏，探讨LTTMs在化工萃取精馏中的应用价值，为其工业应用提供思路。……