醋酸和丙酸分离工艺过程设计模拟

杨利利

（宁夏公路勘察设计院有限责任公司环保中心，宁夏银川 750001）

醋酸和丙酸分离工艺过程设计模拟

杨利利

（宁夏公路勘察设计院有限责任公司环保中心，宁夏银川 750001）

采用Aspen流程模拟软件对醋酸废液中的醋酸、丙酸进行分离流程模拟设计，计算结果表明蒸发-精馏分离醋酸、丙酸方案可行，回收丙酸纯度达到99.6%，收率达到98.82%。

Aspen流程模拟软件；分离工艺；设计模拟

在甲醇羰基化合成醋酸工艺中[1]，会产生一股精馏废液，其中丙酸质量分数达70%左右，醋酸含量20%左右，焦油和盐10%左右。目前厂家处理方法有两种：（1）将废液与天然气伴烧排放，此法缺点是不利于环保，经济效益差，如果交给危废处理公司要缴纳高额处理费；（2）将此部分废液廉价外售。由于废液中含有70%丙酸，而丙酸是一种重要的有机化工原料，因此对此部分废液中的丙酸进行有效回收利用是一种更好的选择。目前回收丙酸的流程有双塔精馏，从效果来看，焦油和盐对塔的堵塞是这一流程的弊端。因此本文旨在通过蒸发-精馏系统设计来实现丙酸的分离，并解决焦油和盐堵塞塔的问题，并通过Aspen模拟软件对流程进行验证。

Aspen是基于稳态化工模拟，优化灵敏度分析和经济评价的大型化工流程模拟软件[2]，化工过程模拟主要应用之一是进行新装置的设计，在石油化工和炼油领域，绝大多数的模拟结果可直接用于工业装置的设计，无需小试或中试。采用Aspen流程模拟软件对丙酸精制回收装置进行设计计算，得到了合理可行的丙酸精制流程，获得纯度99.6%和收率较高的丙酸产品。

1 丙酸回收技术方案

1.1 丙酸回收方案的确定

醋酸废液由醋酸、丙酸、焦油和盐、水等物质组成。根据各组分的物理性质，为防止焦油和盐堵塞新建丙酸精制塔，首先将成品塔釜液加入蒸发器分离出丙酸废液中的钾盐和焦油。然后，蒸发器蒸出的气相丙酸、醋酸和微量的水分混合物加入丙酸精制塔进行精馏，塔釜侧线气相采出丙酸产品；塔顶馏出醋酸和微量水分返回不合格醋酸槽。本文模拟的醋酸废液处理装置能力需按10 000 t/a丙酸产品规模进行设计。

1.2 醋酸成品塔的模拟计算

新建丙酸精制装置的原料来自于醋酸产品塔塔釜，原料流量和组成需采用Aspen模拟软件进行模拟计算，醋酸产品塔的工艺模拟图和模拟结果（见图1）。

10 000 t/a丙酸的模拟数据（见表1），由表1计算结果可以看出，醋酸产品塔的塔釜废液的产生量为3 470.3 kg/h，其中醋酸含量62.01%，丙酸含量37.98%，水含量可以忽略不计。

1.3 新建丙酸装置的模拟计算结果

新建丙酸处理装置的原料来自于醋酸产品塔塔釜，原料流量和组成来自于表1的数据，新建丙酸精制塔的工艺模拟图和模拟结果如下所示：

丙酸沸点为：140.7℃，通过模拟计算混合物在压力为110 kPa下沸点为：136.4℃，取蒸发器或闪蒸器的温度为140℃，蒸发器压力为110 kPa。

取循环水给水温度为28℃～30℃，依据换热器平均传热温差20℃，精馏塔顶换热后温度50℃来计算，那么精馏塔顶的压力为107.5 kPa。根据物料体系，选用NRTL-HOC的物性方法进行模拟计算（见图2）。

10 000 t/a丙酸的模拟数据（见表2），由表2计算结果可以看出，新建丙酸精制塔釜废液的产生量为1 300 kg/h，其中丙酸含量99.6%，醋酸含量0.4%。

图1 醋酸产品塔工艺模拟图

表1 醋酸产品塔物料平衡表

图2 丙酸废液回收流程模型图

表2 丙酸分离系统物料平衡表

Aspen流程模拟计算结果表明：蒸发-精馏回收丙酸流程可行，丙酸精制塔釜采出丙酸产品纯度可达99.6%，计算可得丙酸回收率为98.82%。

2 结论

Aspen流程模拟计算表明：醋酸废液回收丙酸流程可行，丙酸产品纯度可达99.6%，回收率达到98.82%。增加分离提纯设施把丙酸从废酸中分离出来作为商品销售，为醋酸生产公司创造可观的经济效益，又减少了焚烧处理费用。

［1］张文峰.醋酸废液中丙酸回收［J］.天然气化工，2013，38（2）：63-65.

［2］孙兰义.化工流程模拟实训-Aspen Plus教程［M］.北京：化学工业出版社，2013.

X783

A

1673-5285（2017）08-0136-03

10.3969/j.issn.1673-5285.2017.08.031

2017－06-30

杨利利，女，硕士研究生，南京大学物理化学专业，邮箱：270053754@qq.com。