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环己烷和苯两种带水剂生产无水乙醇的比较









20

C H E M IC A L 」 N D U S T R Y A N D E N G IN E E R 】 N G PR O G R E S S

6 年第2 0 5 卷增刊

A34

环 己 烷 和

苯 两 种带水 剂 生 产 无 水 乙 醇 的 比较
杨海 敬
,

李立硕

,

韦藤 幼
,

,

,

童张 法
530 00) 4

( 广 西 大 学化 学 化 工 学院

:
,

南宁

要 为 了 了 解 不 同 夹 带 剂 对 共 沸精 馏 生 产 过程 的影 响 在 分 别 对 以 苯 环 己 烷做 带水 剂 的 共 沸 精馏脱 水塔 计 算机模 拟 的 基础 上 在 相 同 产 品 流量 下 进行 了不 同 夹带 剂 的 操 作 参数 加 热 负荷及 生 产 能 力 的 比 较 结 果 表 明 用 环 己 烷做 带 水 剂 比 苯 节 能 及节 省投 资 关 键 词 共 沸精 馏 ; 无 水 乙 醇 ; 带水 剂
,




,



:

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’3 无 水 乙 醇 生 产 方 法 中 共 沸 精馏 法 ! ]虽 然 能


表1
苯脱 水塔
环 己烷 脱

共沸精 馏脱水塔基 本 工 艺 操作参 数
凡组成

耗 较 高 但 由于 投 资 少技 术 要 求 不 高 仍 然 被 广 泛 应 用 共 沸精 馏 法 常 用 的 带 水 剂 有 苯 和 环 己烷


,

,


,

理 论 板数

进 料位 置

进料 条件
常温 常压
常 温 常压



84 5
.

,

乙醇 1 4 )
94 79
.

虽 然 环 己烷 毒 性 较 小 但 由 于 其 共 沸 物 水 含 量 比 j 4 因 而 传 统 上 认 为 环 己 烷 做 带 水 剂 比苯 的 苯低[
,

,

水 水塔

10
,

.

环 己烷
4 名9
,

乙醉

水0

.

3 1






为 了了 解 这 两 种 带 水 剂 对 无 水 乙 醇 生 产 的 影

,

本 文通 过 计 算 机 模 拟 计 算
,

,

得 到 了在 相 同产

量下

,

不 同 夹 带 剂 的 操 作 参 数 对 产 品水 含 量 的 影 从 而 导 致 生产 能 耗 低 及 生 产 能 力 高
。 ,

结 果 发 现 用 环 己 烷 做 带 水 剂 时带 水 剂 流 量 比
,

苯小

综合

比 较 结 果优 于 苯

脱 水塔 塔

1

工 艺流 程 及 及 操 作 参 数

1

是 用 于 计 算 机模 拟 的共 沸 精 馏 脱 水 塔
,

,

进料 为 两股

原 料 乙 醇进料
1


F,

和 塔顶采 出物 D
,

经 分 相 器 分 水 后 返 回 的 夹带 剂 凡 的基 本 情 况 见 表
:

进料 组成及 塔

1

共 沸精 馏 脱水 塔
( 19 7 9 一 )
@ g
xu
.

计 算 条件 塔 底 产 品 W 为 : , 产 品 质 量 乙 醇 含量 x w > 99 %

IO0 k
,



;

夹带 剂 ( 苯 或



作者 简介 教授
。 一

杨海敬
y w it e

,




,

硕 士 研 究生



联 系人

韦藤

环 己 烷 ) 残 留量 5 0
<

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E m a i l

“u £ n

增刊

杨海 敬 等

:

环 己烷 和 苯 两 种 带 水 剂 生 产 无 水 乙 醇 的 比 较

2
. 1 2

塔 计 算模 型
热 力 学模型
对 于 环 己 烷 仁苯 ) 做 夹 带 剂 由于 环 己 烷 ( 苯 )
, 一 一 一 ,

的影 响



虽 然 返 回夹 带剂 流 量 不 同

,

但 影 响 的规
,
,

律 类似

:

返 回 夹 带剂 流 量 越 大


,

带水 能 力越 强

产 品 乙 醇 的 纯 度越 高 但 是 在相 同 的产 品 纯 度 下 两 液相 采用


用 环 己 烷 做 夹 带 剂 时 所 需 要 的返 回 夹 带 剂 流 量
比 用苯 做夹 带剂 时大 大减 少
99 %
,



乙 醇 水 存在 汽 液 液 平 衡
,

N

T R

L



如产 品 纯度为




气 相采 用
N

R K



方程计 算

乙醇 水 苯 三 元 系 乙 醇 水 环 己烷 三
。 6〕






,

,

环 己 烷 夹 带 剂 的 返 回量 比 苯 夹 带 剂 少 夹 带 剂 用 量 少将 大 大 改 善 共 沸 精 馏 塔


元 系 的 N R T L 模 型参 数 如 表 2 1
] 5 及 其求解 见 文 献 l


T R

L

] 5 模 型参 数 见 文 献 【

,





Z Ok g / h

塔 M E sH 模型

的 操 作 及 能耗

夹 带 剂 用 量 的大 小 不 但 与 带 水 剂 的 带 水 能
,



2

乙醇 水





环 己 烷 三 元 系的 N R I L 模 型参 数

力 ( 共沸 物水 含 量大 小 ) 有 关
的分 配有 关
] , 5 3 相组成1
,


,

而 且 还 与分 相 器


体系
乙 醇 (l ) 乙醇
(1 )
一 一

水及 带水 剂 在 轻 相 ‘ 返 回 带水 剂 ) 和 重 相 〔 水相 ) 表 3 是 两 种 带 水 剂 分 相器 的 轻
从 表 中可 以 看 出
50
,

水 (3 )
(2 )


一 14 86 7 52
36 8 2 8 9 86 6 7 乡4 9

5 9 12 石5 5 5 8 17 16 1 12 9 78 3 2 1
.

0 1 80 3
.



环己烷

0

.

4
0 3
.

85

环 己 烷 分水 器 轻

环 己烷 (2 ) 水 ( 3 )

相 含 水 比 苯 少约
,



,

因 而 尽 管 苯 的 带 水 能力

比 环 己 烷稍 强 但 是环 己 烷 的 返 回 夹 带 剂还 是 比
. 2 2

比较 方 案
(l )

苯少




单 因 素 分析 比 较 回流

分别 对两 种 夹 带 剂 的返 回 夹带 剂 流 量 算 及 比较




3

两种带 水 剂 分 相 器 轻

苯/ % 水/ %
14 5
.



重相 组成 比较 (质量分数 )
环 己烷

比 R 及 原 料 含 水量 对 产 品 纯 度 的 影 响 进行 模 拟 计
(2 ) 生 产 能 耗 比 较

乙 醇/ %

环 己烷/ %

水/ %
03 1
2 8 沸7

乙 醇/ %
4 89
.

轻相
,

84 5
.

分别对 两 种 夹带 剂在 最 佳 操 作 工 艺 下

进行

重相

11 0
.

36 0
.

633

模 拟计 算

,

比 较 它们 的 能耗 高 低



(3 ) 生 产 能力 比较

3 12
. .

原 料 乙 醇浓 度

3
: 是 在回 流 比 为 3 及 夹 带剂 F 的流量 分别 为
,

分 别对两 种夹 带 剂 在 相 同 操 作 汽 量 下

,

进行

模 拟计 算

,

比 较 它 们 的塔底 产量 大小



4 8 kg 小

和 68地爪 时


两 种夹 带 剂 不 同 原 料 乙 醇浓 度

3
. 1 3
3 1 1
.
.

分 析 与讨 论
单 因 素 参 数 比较

对 产 品 纯 度 的影 响
相 同 的 进料 浓 度 下

无 论 夹 带 剂 是 环 己烷 还 是 苯


,

产 品 浓 度 基 本 上 都 是 随进 料 乙 醇 含量 线 性增 加
,



环 己 烷 脱 水塔 所 得 的 产 品 浓 度


夹带 剂流 量
图2 是 在回 流 比为 3 及 原料 乙 醇含 量 为 9 5 5 7 %
.

较 苯脱 水 塔 高
卜9 a 住 众 % 5 8 7 9 0

. 2% 0



,

两 种 夹 带 剂 不 同返 回夹 带 剂 流量 对 产 品 纯 度
仓 住 住 仓 L% 7 0 4 5 9 84 9
U n ? 一

多 丫 \ 妈 未 呵 翻 ? 浦

一 求 ? ? 烈 \ 鸽 咽 象 绪

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环 已烷
~ ~ 心- .

- - . 户-

环已 烷 苯

0 94 I

,

L

0 兮2 5 0 夕3



0 乡 35

9 4 F I 的 质量 分数 / %
0

.

0 9 45



1



~

0 夕5

0 夕5 5


0 夕6
.



0 96 5

54

58


62

66



3

进 料 乙 醇浓度 与产 品 乙 醇纯度关 系

k g ’h 凡/





2

夹带剂流量与产 品 乙 醇纯度 关 系

回流 比 图 4 是 在 原料 乙 醇 含量 为 9 5 5 7 % 及 夹带 剂
.

FZ

?

14

.


,







5 卷 0 0 2 6 年第 2

的流 量 分 别 为 4 8 k吵 和 6 8 k吵 时
同 回流 比对 产 品纯 度 的 影 响


两 种 夹带 剂不
,



5

回 流 比较 小 (< 3 ) 时
,

不 同 带 水 剂 下 的 共沸精 溜 塔 的生 产 能 力 的对 比
夹 带剂
环己炕
.

回流 比对 产 品 乙 醇 浓 度 的影 响较 大 为 3


最 佳 回流 比 均

生 产 能 力倪

h

当回 流 比大 于

3



,

用 环 己 烷 作夹带 剂得 到
3%


. 的无水 乙 醇 浓 度 较苯 的 高 0



10

0 1 4 5 6 9 0 7 8
罗 ? 丫 \ 唱 咧 余 彩 浦

4


(1 )


分 离 程度 高



在相 同 的操 作 参 数 下

,

用环
。 。

己 烷 做夹带 剂 得到 的无水 乙 醇 的产 品纯 度 高 比苯 高
(2 ) 能耗 低
-- 劝 ~ -

. 6% 用环 己烷做夹带剂 比苯 节 能 7


O 2

门 卜-

环 已烷 苯

(3 ) 生 产 能力 大

相 同的 脱 水 塔


,

改用 环 己烷

做 带水 剂

,

生 产 能 力 提高 1 2 %

符 号 说 明

图4
3 2
.

回流 比 与产 品 乙 醇 纯 度的关 系

生 产 能 耗 比较

通 过对 以 上操 作参 数 的分 析
9 9 % 的 产品 及

,

得 到在
,

10

kg爪

5 5 7 % 原料 乙 醇 含量 下 环 己烷脱 水 9
3
,


塔 和 苯 脱 水塔 的最佳 回 流 比 均 为

最 佳 返 回带 水


剂流 量 分 别为 4 8 耗 和 冷 却 负荷

夹带 齐 」 环 己烷
4
,

k


4

和 6 8
,


g 小 k

分别 对 以 L 最 佳

— 进料 乙醇 吵 — 凡 返 回 的有机 相 —塔 顶 冷凝 回流 量 沙 g k —回流 比 — 价一 塔 底 出 料 量
Fl
,

D

塔 顶 出 料量

,

kg / h

k

,

k
,

L R





-



,

k



工 艺操 作 条件进 行模 拟 计 算

得 到 了单位 产 品 的 能
] 1 [
谢林
19 8
,

参 考 文 献
_

见表

「 玉胜
9 8 ( l)
:

.

共 沸 精馏 生 产 无 水 酒 精技 术介 绍 I ] J
3 3 36

,

.

女徽化 陈

加 热 负荷 及 冷 却 负荷的 比 较
冷 却 负荷 月“J h
193
. .

,



,

加 热 负 荷脱 J h
2 20
.

「 ] 2

刘宗 宽

,

顾 兆林
_

贺延 龄
2

,

等 燃 料 乙 醇 热 泵 恒 沸精 馏新 工 艺 的 研
:

.

究 !J] 化 1 进 展 3 ] [

,

) ( 0

3

,

2 2 (一)

1 14 7 t l4 9
一 ,

2 11
.

2 38

.

马心 如
57 58


,

赵 芙荣 恒沸 精馏 法生 产无 水 乙 醉 「 ] 酿 酒 科技 J

.

2 以〕 2

(2 )

:

从上 表 可 以 看 出
.

,

用环 己 烷 做带 水 剂 每 吨 产 品
,

4 1

程 能林
1 37

,

.

胡 声闻

洛 刊 手 册 上 册 IM]

.

化学工 业 出 版 社

,

9 9 1 4

:

: 2 0 1

加 热 及 冷 却 负荷 低 1 SM J
. 3 3

节能

7 6%
.



生产 能 力 比较 _


1 00kg

5

给 出 了环 己 烷脱 水 塔 和 苯脱 水 塔 在 同 一 汽


协]

李立 硕
.

,

韦 藤幼
,

,

杨海 敬
2 00 5 (2 )

,

等 共 沸精馏 生产 无 水 乙 醇 的敏感 性分
54 56

.

.

相流量 下 的生 产 能力 的对 比 ( 以 苯脱水 塔 生 产
/ h 产 品 为基 准 )

析 [ J] 酿 酒 科技
6 」 崔志 芹 [
,

:

可 见 采 用 环 己 烷代 替苯做 夹


钱 仁渊
.

,

云志

,



乙 醇 环 己 烷 水汽 液平 衡数 据 的测 定

,



带剂

,

2 % 生产 能 力 可 提 高 1

与关联 IJ] 南 京 1 业大 学学 报

20 2

,

24

( 3)

:

56 9 0




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