? 本文根據(jù)作者長期從事化工分離工作的工程經(jīng)驗，通過對新型精餾塔分離正丁烷和反-2-丁烯混合物的技術(shù)介紹，展示了新型精餾塔相對于傳統(tǒng)精餾塔極具優(yōu)勢的節(jié)能效果。
? ??萃取精餾是石油化學(xué)工業(yè)中重要的分離方法之一，發(fā)展至今已有60多年的歷史。其通過萃取劑的加入改變被分離組分間的相對揮發(fā)度，從而使近沸點(diǎn)物系或共沸物體系得以分離，而另一方面，大量萃取劑的加入也大大增加了此分離過程的能耗。如何降低該精餾過程的能耗已經(jīng)成為當(dāng)今工業(yè)非常普遍也非常重要的研究課題。近年來，開發(fā)者們通過對傳統(tǒng)精餾工藝的模擬分析、優(yōu)化設(shè)計、安裝控制等方面的研究與技術(shù)改進(jìn)，開發(fā)出了一種新型的精餾塔，其可有效地減少分離過程能耗，在節(jié)能和節(jié)省設(shè)備投資方面的優(yōu)勢十分明顯。
? ? 1.新型精餾塔
? ? 新型的精餾塔就對傳統(tǒng)精餾塔進(jìn)行改造而形成的。在傳統(tǒng)精餾塔內(nèi)部設(shè)一垂直隔板，將精餾塔分成下部公共提餾段、隔板兩邊的精餾進(jìn)料段和中間采出段3部分，形成新型精餾塔。
新型精餾塔被垂直的分隔壁分成6個部分，公共精餾區(qū)1、公共提餾區(qū)6及由分隔壁分開的相互平行的進(jìn)料段和側(cè)線產(chǎn)品采出段4部分，其中進(jìn)料段和側(cè)線產(chǎn)品出料段又可以分為精餾段2、3和提餾段4、5，2、4一般被稱為預(yù)分餾段或副塔，整個1、3、5、6段被稱為主塔。
? ? 含多種物質(zhì)的混合物從塔進(jìn)料段的中間位置進(jìn)入到塔內(nèi)。在預(yù)分餾段，組分A、B向塔上方移動，組分B、C向塔下方移動。公共精餾區(qū)完成A、B的分離，純組分A從塔頂采出，公共提餾區(qū)完成B、C的分離，純組分C從塔釜采出，純組分B從主塔的中間采出。與傳統(tǒng)分離三組分的兩塔精餾相比，新型精餾塔可節(jié)省1座精餾塔及其附屬設(shè)備，如再沸器、冷凝器、回流泵等，而且占地面積也相應(yīng)減少。
? ? 2.模擬分析研究
? ? 2.1.總體介紹
? ? C4餾分是煉油廠副產(chǎn)，其含有豐富的1-3-丁二烯、1-丁烯、順-2-丁烯、反-2-丁烯、異丁烯、正丁烷、異丁烷等，其中1，3-丁二烯可以通過萃取精餾的方式進(jìn)行分離。萃余C4中的烯烴可通過骨架異構(gòu)轉(zhuǎn)化為異丁烯，進(jìn)而與甲醇反應(yīng)生成甲基叔丁基醚。為提高異構(gòu)化過程的效率，需將萃余C4中的烷烴與烯烴進(jìn)行分離。由于正丁烷與反-2-丁烯的沸點(diǎn)相差僅為1.38℃，工業(yè)上通常仍然采用萃取精餾的方法實現(xiàn)分離。常用的萃取劑有二甲基甲酰胺、甲乙酮、嗎啉等。
? ? 以二甲基甲酰胺為萃取劑，采用AspenPlus化工流程模擬軟件，對分隔壁萃取精餾塔分離正丁烷和反-2-丁烯混合物的過程進(jìn)行了模擬計算，以期獲得支持該工藝可行性和節(jié)能降耗性能的定量結(jié)果。
? ? 2.2.工藝流程
? ? 新型萃取精餾塔有3個區(qū)域：萃取精餾段、溶劑回收段和公共提餾段。主塔為萃取精餾段和公共提餾段，副塔為溶劑回收段。C4烴從主塔中部適當(dāng)位置進(jìn)料，萃取劑從主塔頂部進(jìn)料。在萃取精餾段進(jìn)行C4烴的分離，烷烴從主塔塔頂采出。在副塔進(jìn)行溶劑回收，烯烴從副塔塔頂采出，萃取劑從塔底采出后循環(huán)使用。
? ? 2.3.模擬分析
? ? 選擇C₄中的正丁烷、反-2-丁烯為分離對象，溶劑選擇二甲基甲酰胺，進(jìn)料量為1t/h，壓力0.5MPa。原料組成：反-2-丁烯88.3%(w)，正丁烷11.7%(w)。分離要求：正丁烷純度大于99.0%(w)，反-2-丁烯純度大于99.9%(w)。采用AspenPlus軟件中的MultiFrac模塊進(jìn)行模擬計算，選取Wilson方程為相平衡模型，分析溶劑比、回流比、汽相分配比等操作條件對分離效果及能耗的影響。