原甲酸三甲酯-醋酸萃取精馏全局多目标优化
2022-11-13柳旭许松林王燕飞
柳旭,许松林,王燕飞
(1天津大学化工学院,天津 300350;2生态环境部固体废物与化学品管理技术中心,北京 100029)
引 言
原甲酸三甲酯(TMOF)和醋酸(HAc)作为有机溶剂应用于化工、医药等领域。TMOF 用作药物、化工生产的中间体和甲基化反应试剂[1-3]。HAc 可用于染料、增味剂制作以及调节酸度等[4]。在工业合成广谱杀菌剂农药嘧菌酯中间体3-(甲氧基甲烯基)-2(3H)苯并呋喃酮过程中[5-7],出现反应物TMOF 与生成物HAc 二元最高共沸点(394.16K)均相共沸现象,共沸物摩尔组成为23.3%TMOF与76.7%HAc,导致生产过程中原料过度损耗。工业上解决途径主要为碱洗脱醋酸和真空蒸馏脱醋酸,后通入精馏塔进一步分离[8-9]。碱洗导致醋酸不能回收再利用并且添加碱性新杂质,增设醋酸真空蒸馏釜则增加了工艺环节。UNIFAC 基团贡献法在Fredenslund 等[10]提出后经多次修改,现已经被广泛用于汽液平衡计算[11-12]。
设计精馏工艺往往需要满足多个目标,所以多目标优化途径对精馏工艺来说非常重要。响应面优化法是一种用于处理变量与值关系的统计学最优化方法,包含箱线图法(BBD)和中心组合法,BBD可规避变量取值过高或过低的影响[13]。灵敏度分析是Aspen Plus 仿真设计中最常用的单因素过程优化方法。Weerachaipichasgul等[14]提出用中心组合法对甘油萃取精馏甲醇物系优化,通过塔板数、进料位置等五因素设计低再沸器负荷(Q)方案,但没有对年度总费用(TAC)优化分析。杨涛等[15]提出BBD 方法对双塔精馏回收环己醇工艺优化,结果取得低投资成本工艺方案,但是没有对BBD 初始范围单因素范围探究。……
