新型共沸精馏分水技术分离乙醇—水体系的研究
详细信息    本馆镜像全文|  推荐本文 |  |   获取CNKI官网全文
摘要
共沸精馏是常用的化工分离方法之一,常用于恒沸物或近恒沸物的分离。在对比综述了多种分离乙醇—水体系方法的基础上,发现由于共沸精馏具有生产连续、机械化程度高、产量大、消耗能源品位低、产品纯度高等优点,在目前诸多的生产无水乙醇的工艺中占主要地位,是工业化生产无水乙醇的主要方法。
     在共沸精馏生产无水乙醇的工艺中,常用的带水剂有:苯、环己烷、戊烷等。苯是较传统的一种带水剂,其工艺已比较成熟,但由于苯有剧毒,不能生产用于化妆品、医药和国防等用的无水乙醇,因此本文选用毒性较小的环己烷做带水剂。由于共沸精馏的操作过程要求比较高,任何生产条件的波动都可能使共沸点发生偏移,从而影响产品浓度。本文采用部分冷凝内回流技术,通过把精馏段的上部改造为具有部分冷凝作用的精馏段,采用外部冷却介质冷却回流。部分冷凝内回流技术具有回流量内部自动调节、控制响应速度快、操作能耗低等优点,可使共沸精馏塔的操作弹性和稳定性明显提高。
     本文运用Aspen Plus流程模拟软件对乙醇—水—环己烷体系共沸精馏塔进行模拟计算,优化出最佳工艺参数,并与苯做带水剂的情况作对比,得到了在不同夹带剂、相同产品流量下,回流比、加热负荷等操作参数对
Azeotropic distillation is one of important methods in chemical industry, which was widely used in the separation of azeotrope. On the basis of summarizing separation methods of ethanol-water system, it was found that the method of azeotropic distillation to produce anhydrous alcohol has lots of advantages such as continuous operation, higher yield and purity of product, lower energy consumption and so on. At present it is the important way and the most popular process of industrial processing of anhydrous alcohol.
    In the production technology of anhydrous alcohol with azeotropic distillation, entrainers which commonly used are benzene 、 cyclohexane and pentane etc. Benzene is a traditional kind of entrainer and has been widely used, but it can't be used to produce anhydrous alcohol that applied in cosmetics pharmaceutical, national defence and so on because of its toxicity. In this article, cyclohexane was selected as an entrainer for its less toxicity. In practical azeotropic distillation operations, a small fluctuation of operation process parameter may has great effect on the distillations stability which would make the azeotropic point deflected and result in the product
引文
[1] 贾数彪,李盛贤,吴国峰.新编酒精工艺学[M].北京:化学工业出版社,2004:89-92
    [2] 黄宇彤,杜连祥,赵继湘.世界燃料酒精生产形式[J].酿酒科技,2001,28(5):24-26
    [3] 程能林,胡声闻.溶剂手册上册[M].北京:化学工业出版社,1994:118-121;134-137
    [4] 国家质量技术监督局.GB 18350-2001变性燃料乙醇[S].北京:化工出版社,2001
    [5] 国家质量技术监督局.GB 8351-2001车用乙醇汽油[S].北京:化工出版社,2001
    [6] 李正西.对使用乙醇汽油若干问题的探讨[J].现代化工,2002,22(4):1-5
    [7] Kevin N. The market for fuel ethanol in the USA from 1984 to 1993[J]. Energy Economic, 1998, 20: 325-345.
    [8] 曹祖宁.生物技术的发展和玉米加工利用[J].化工科技动态,1994,8:16-18
    [9] 于冲,吴永志,夏海华等.巴西、美国汽油醇产业的发展简况及对我国的启示[J].酿酒科技,2005,32(3):11-12
    [10] 许开天.酒精蒸馏技术第二版[M].北京:中国轻工业出版社,1998:212-220
    [11] 谢林,王玉胜.共沸精馏生产无水酒精技术介绍[J].安徽化工,1998,1:33-36
    [12] Ligero E, Ravagnani T. Dehydration of Ethanol with Salt Extractive Distillation Acomparative Analysis Between Processes with Salt Recovery[J]. Chemical Engineering and Processing, 2003, 42:543-552
    [13] 吴晓莉,靖恋,尹卓容.加盐萃取蒸馏生产无水乙醇[J].酿酒科技,2003,30(6):74-75
    [14] 谭倪.制取无水乙醇的两种方法的研究及比较[J].郴州师专学报(综合版),1997,46(2):44-48
    [15] 赵广旺.萃取精馏法制取无水酒精生产工艺简介[J].山东化工,1999,2:26-27
    [16] 曹亚光,周荣琪,段占庭等.加盐萃取精馏制取无水乙醇的过程模拟[J].计算机与应用化学,2003,20(1):153-155
    [17] Mario Llano-Restrepo, Jaime Aguilar-Arias. Modeling and simulation of saline extractive distillation columns for the production of absolute ethanol[J]. Computers and Chemical Engineering, 2003, 27 : 527-549
    [18] 章克昌,吴佩琼.酒精工业手册[M].北京:中国轻工业出版社,2000:218-223
    [19] 王秀道,尹卓容.分子筛吸附法生产无水酒精[J].酿酒科技,2002(1):24-26
    [20] Fawzi A, Fahmi A, Jana Simandl. Analysis of vapodiquid equilibrium of ethanol-water system via headspace gas chromatography effect of moleculcular sieves[J]. Separation and Purification Technology, 2000, 18: 111-118
    [21] 刘继泉,胡存,秦娟妮.膜分离技术在无水乙醇生产中的应用[J].酿酒科技,2005,32(3):38-40
    [22] 陈镇,秦培勇,陈翠仙.渗透汽化和蒸汽渗透技术的研究、应用现状及发展[J].膜科学与技术,2003,23(4):103-106
    [23] 常秀莲.膜法分离无水乙醇研究进展[J].酿酒科技,2000,920:49-50
    [24] Nobuaki Shimizu, Toshio Furukawa, Yoshishige Hayashi, etal. An efficient ethanol concentration process by vapor permeation through asymmetric polyimide membrane[J]. Membrane Science, 2000, 9(177): 233-239.
    [25] 朱长乐.渗透汽化膜分离过程的研究和应用[J].浙江化工,1997,28(1):32-34
    [26] 郑轩荣,袁一.化工原理第2版(下册)[M].大连:大连理工大学出版社,1992:41-42
    [27] 陈天祥,陈健.苯一乙醇一水体系相平衡与精馏分离[J].贵州科学,1995,13(4):36-41
    [28] 覃锐兵.食用酒精加苯共沸塔板精馏制取试剂级无水乙醇[J].酿酒科技,1998(3):28-33
    [29] 封瑞江,赵崇峰.共沸法生产无水乙醇中共沸剂配比的研究[J].抚顺石油学院学报,2000,20(3):13-15
    [30] 李立硕,韦藤幼,杨海敬等.共沸精馏生产无水乙醇的敏感性分析[J].酿酒科技,2005,128(2):54-56
    [31] 李文秀.间歇精馏塔理论板数的一种确定方法[J].化工设计,1995,(4):28-31
    [32] 龙军.精馏塔适宜回流比的确定[J].石油炼制与化工,1996,27(1):51-55
    [33] 杨志才,邵怀启,冯天扬等.热敏物料的冷存料复合式分批精馏塔精馏过程[J].化工学报,2000,51(5):632-636
    [34] 封孝华,徐敦寿,刘序章等.精馏法合成乳酸乙酯[J].化学通报,1995,(11):36-39
    [35] 缪玲梅,何宣庆.可编程序控制器中定时器的应用设计[J].石油化工自动化,2002,3:53-56
    [36] 韦藤幼,袁海宽,童张法.无流量控制的间歇精馏方法及设备[P].中国专利,CN1404896A,2003
    [37] 肖卫国,钱汉成,李宝利.多组分精馏分离过程中的最佳回流比控制[J].氯碱工业,2000(4):28-30
    [38] 贾绍义,李锡源.二元非均相共沸物分离过程模拟计算[J].化学工程,1994,22(5):13-19
    [39] 刘光永.化工开发实验技术[M].天津:天津大学出版社,1994:232-235
    [40] 廖永忠,鲍坚斌.共沸点的测定[J].石油化工,1991,20(3):171-175
    [41] 廖永忠,韩世钧.三元系共沸点的测定及预测[J].石油化工,1991,20(7):473-476
    [42] 隋振英,邹东雷.共沸精馏中共沸剂的选择[J].化学工程师,1996,54(3):27-30
    [43] 任元龙,章哲彦.乙酸异丙酯与常用水夹带剂的比较[J].化工时刊,1993,10:23-24.
    [44] Wemer C, Franklyn D. Production of anhydrous alcohol[P]. U S 4256541. March 17, 1981.
    [45] 贾宝华.液体发酵法酿酒的热平衡分析与节能探讨[J].化工进展,1992,10:17-20.
    [46] 中国化工学会石油化工学会.有机化工原料大全第2卷[M].北京:化学工业出版社,1988:231-240
    [47] Standiford F C, Badger W L. Energy conservation in alcohol production[J]. Chem Eng Prog, 1983, 79(1): 35-43
    [48] 刘宗宽.燃料乙醇热泵恒沸精馏新工艺的研究[J].化工进展,2003,22(11):1147-1149
    [49] Block U, Hegner B. Development and Application of A Simulation Model for Three-Phase Distillation[J]. AICHE J, 1976, 22:582-586
    [50] Kovach J, Seider W, Seider W. Heterogeneous Azeotropic Distillation Experimental an Simulation Results[J]. AICHE J, 1987, 33(8): 1300-1308
    [51] Prokopak G, Seider W. Feasible Specification in azeotropic distillation[J]. AICHE J, 1983, 29(1): 4-10
    [52] 徐用懋,杨尔辅.石油化工流程模拟、先进控制与过程优化技术的现状和展望[J].工业控制计算机,2001,14(9):21-27
    [53] 陈强,孟爱民,梁志荣.Aspen Plus软件在C8芳烃分离工艺设计中的应用[J].炼油设计,2001,31(10):42-45
    [54] 谢扬,沈庆扬.ASPEN PLUS化工模拟系统在精馏过程中的应用[J].化工生产与技术,1999,16(3):17-22;28
    [55] 黄崇平.用Aspen Plus软件模拟炼厂气脱硫和再生系统工艺流程[J].炼油设计,2001,4:32-35
    [56] 堵祖荫.用Aspen Plus模拟汽油分馏塔系统[J].乙烯工业,2002,14(4):13-17
    [57] 陈林邦,翁照岳.丙烯精馏塔操作模拟与优化[J].扬子石油化工,1990,1:45-18
    [58] 马心如,赵芙荣.恒沸精馏法生产无水乙醇[J].酿酒科技,2002,2:57-58