以t0403醋酸乙烯精馏塔为例

1、精馏塔设计与优化（以 T0403 醋酸乙烯精馏塔为例）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（1 atm）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-ideal liquid）的相平衡模型 NRTL-HOC 表达物系的非理想性。1. 总塔板数优化首先确定醋酸乙烯精馏塔的分离要求，塔顶醋酸乙烯纯度需高于 99.9%。在 DSTWU 中进行简捷计算，分析塔顶醋酸乙烯纯度为 99.9%情况下塔板数和回流比的关系。该塔为常压塔，在 DSTW

2、U 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 醋酸乙烯精馏塔 T0403 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。物质醋酸醋酸乙烯沸点/117.972.5根据图 1，最终选择理论塔板数为 26 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继续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

3、块进行严格计算。设定理论塔板数为35，在设计规定中设置塔顶产品流股中醋酸乙烯浓度为 0.999，通过调节回流比参数使其实现。结果得到，当塔顶产品流股中醋酸乙烯浓度大于 0.999 的优化回流比为 1.5473。图 2 醋酸乙烯精馏塔 T0403 最优回流比结果3. 满足塔底再沸器负荷最小的理论塔板数和进料板位置在RadFrac 模块进行严格计算中，设定理论塔板数为 35，在设计规定中设置塔顶产品流股中醋酸乙烯浓度为 0.999，通过调节回流比参数使其实现。结果得到，塔顶产品流股中醋酸乙烯酯浓度大于 0.999 的优化回流比为 1.5473 时。通过灵敏度分析，当理论板数为 26，进料板数为 1

4、6 时，塔底再沸器负荷最小，约为 3500KW。图 3 醋酸乙烯精馏塔 T0403 灵敏度结果曲线图4. 综合优化结果塔 T0403 主要用以分离醋酸乙烯和醋酸混合物，塔顶出醋酸乙烯质量分率99.9%流股，塔底出醋酸质量分率 96.3%的流股。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 26 块。通过两个设计规定优化得到塔的回流比为 1.5473、优化后的加料板为第 16 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 T0403 醋酸乙烯精馏塔产品流股信息组分流量质量分数C2H2kg/hr00HACkg/hr3.477E-072.6543E-11ALDkg/hr0.05694.3453E-06VACkg/hr13093.870.9997H20kg/hr0.11598.848E-06CO2kg/hr00C3H6Okg/hr2.10870.00016CR