特殊精馏分离甲乙酮-水共沸物系的工艺模拟与优化

周诚; 郑宇洋; 胡南; 谷俊杰; 李群生

doi:10.13543/j.bhxbzr.2023.01.002

北京化工大学学报（自然科学版） ›› 2023, Vol. 50 ›› Issue (01) : 11 -19. DOI: 10.13543/j.bhxbzr.2023.01.002

特殊精馏分离甲乙酮-水共沸物系的工艺模拟与优化

周诚, 郑宇洋, 胡南, 谷俊杰, 李群生

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摘要

由于共沸物的存在，甲乙酮-水混合物的分离在工业生产上一直是一个具有挑战性的问题。采用萃取精馏和变压精馏对分离工艺进行流程模拟与优化，得到摩尔分数为99.9%的甲乙酮产品，以年度总费用(TAC)最小为目标函数，采用序贯迭代法对其进行优化，得到最小TAC为6.569×10~5美元。通过分析比较3种常用萃取剂无限稀释相对挥发度的大小，筛选出乙二醇作为萃取剂，得到最佳萃取剂用量、理论板数及进料位置；针对常规变压精馏工艺提出热集成方案，与采用方案前相比，年度总费用降低了27.1%。最后，对萃取精馏、变压精馏和热集成变压精馏3种分离工艺年度总费用进行对比，萃取精馏工艺比热集成变压精馏工艺年度总费用降低了21.5%。结果表明，在经济性方面，萃取精馏相比于热集成变压精馏更适合甲乙酮-水共沸物系的分离。