年产10万吨醋酸乙烯项目以醋酸乙烯精馏塔T0304为例.docVIP

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分离过程设计与优化

（以醋酸乙烯精制塔T0304为例）

常压情况下醋酸和醋酸乙烯的沸点如表1所示，可以看出两者的沸点相差较多，因此可以采用普通精馏技术对其进行分离，实现醋酸乙烯产品的精制。

表1沸点对比表（1atm）

物质

醋酸

醋酸乙烯

沸点/℃

118

72-73

利用RadFrac对该精馏过程进行模拟和优化。选择强非理想溶液（Stronglynon-idealliquid）的相平衡模型NRTL表达物系的非理想性。醋酸乙烯精馏装置处理的物系是主要含有醋酸乙烯、醋酸、水等的极性非理想体系，NRTL活度系数方程适用于液相非理想性物系，也用于液液平衡体系，具有适用范围广，计算精度较高等优点，且能用于部分互溶体系，因而特别适用于液液分层物系的计算。

1.总塔板数优化

首先确定醋酸乙烯精制塔的分离要求，塔顶醋酸乙烯质量纯度需高于99.97%。

在DSTWU中进行简捷计算，分析塔顶醋酸乙烯质量纯度为99.97%情况下塔板数和回流比的关系。该塔为常压塔，在DSTWU中输入分离目标，并用设计规定控制醋酸乙烯纯度，得到塔板数与回流比的关系见图1。

图1醋酸乙烯精制精馏塔总塔板数与回流比关系

在实际工业生产过程中，塔板数的增多意味着投资费用增加，而回流比的增加意味着操作费用增加。

根据图1，最终选择理论塔板数为22块（包括冷凝器与再沸器），在该点理论塔板数对回流比影响已进入平缓区，再继续增加塔板数并不能显著减小精馏塔的操作费用，因此确定其为最终理论板数。

2.满足塔顶流股纯度要求的回流比优化

根据DSTWU中模拟结果，得到满足塔顶醋酸乙烯流股纯度要求的理论板数及初始回流比，将其输入RadFrac模块进行严格计算。设定理论塔板数为22，在设计规定中设置塔顶产品流股中醋酸乙烯浓度为0.9997，通过调节回流比参数使其实现。结果得到，当理论板数为22时，塔顶产品流股中醋酸乙烯浓度大于0.9997的优化回流比为0.3178。

3.加料板位置优化

进料板位置对塔的分离效率有较大的影响，在满足上述两个设计规定的前提下，选择塔板液相浓度与进料浓度最接近的塔板作为进料板其效率最高。醋酸乙烯精馏塔为液相进料，进料流股中醋酸乙烯质量浓度为0.9861，根据上述优化计算结果的塔板浓度分布（Profiles），选择相近液相浓度的板进料，并重新运算反复调整进料板位置，直到进料板组成与进料组成最为接近。优化得到的最终进料板为第15块板（包括冷凝器）。

图2Profiles结果截图

4.综合优化结果

塔T0304主要用以分离醋酸和醋酸乙烯混合物，塔顶出醋酸乙烯质量分率99.97%流股，塔底出少量醋酸，无回收价值，直接通往总厂进行废水处理。在权衡设备投资费用和操作费用后，在满足分离要求的前提下优化得到塔的理论板数为22块。通过两个设计规定优化得到塔的回流比为0.3178、塔顶馏出比为0.9804，优化后的加料板为第15块板。

在此优化条件下，塔顶醋酸乙烯产品信息如表2所示，符合产品要求。

表2醋酸乙烯产品流股信息

组分

单位

流量

质量分数

C2H2

kg/hr

0

0

CH3COOH

kg/hr

0.992559303

6.97E-05

CH3CHO

kg/hr

1.89E-08

1.33E-12

WATER

kg/hr

7.01E-11

4.92E-15

DXC

kg/hr

3.206420325

0.000225157

VAC

kg/hr

14236.52231

0.9997

ACETO-01

kg/hr

0.073262462

5.14E-06

CARBO-01

kg/hr

0

0