基于塔板类型及填料类型对C4精馏塔中分离效率及能耗进行分析

杨宇晨

（西北大学现代学院，陕西西安 710130）

基于塔板类型及填料类型对C4精馏塔中分离效率及能耗进行分析

杨宇晨

（西北大学现代学院，陕西西安 710130）

基于塔板类型及填料类型的不同，对C4精馏塔中分离效率及能耗进行分析。由于C4馏分中，各组分沸点十分接近，故而采用萃取精馏对C4馏分进行分离。选取N-甲基吡咯烷酮作为此次萃取精馏的萃取剂。利用Aspenone软件对其进行过程模拟研究。

塔板类型；填料类型；精馏；Aspenone

1 模拟萃取精馏过程

模拟过程所需组分为∶水，1-丁烯，顺-2丁烯，反-2丁烯，正丁烷，NMP。进行C4，H20，NMP体系性质设定。根据所给定的水和NMP的质量分数分别为0.083和0.917，算出水的流量为6 640kg/hr，NMP流量为73 360kg/hr。设定精馏塔基本参数，计算模拟过程速率，塔板数27块，收敛选择共沸，回流比设定为5。

2 模拟结果分析

从图1可以得出，由于萃取剂NMP的存在，使得C4组分相对挥发度变大，提高了分离效率。从塔釜至塔顶丁烷的分离效率逐渐增大。萃取剂NMP在气相组分中为0，可见萃取剂NMP全部存在于液相中。

图1 气相组分分布图

从图2可以得出，塔顶的气相组成和液相组成基本一致。正丁烷在塔顶含量最大。萃取剂NMP含量为0。因为在第六块加入了萃取剂和水，所以正丁烷含量直线下降。

图2 液相组分分布图

3 塔板类型对分离效率和能耗的影响

分别进行筛板设置与浮阀塔板设置后，得到分析结果如表1所示。

表1 分离效率分析

表2 能耗分析

4 填料不同对分离效率和能耗的影响

分别选用鲍尔环、金属矩鞍环和超级环进行填料，找出不同填料类型对分离效率和能耗的影响。对鲍尔环填料、金属矩鞍环填料和超级环填料设定模拟，得到分析结果如表3所示。

表3 分离效率分析

从表3可以看出，超级环分离效率最高，其次是鲍尔环，最低则是金属矩鞍环。超级环分离效率远大于金属矩鞍环和鲍尔环。

从表4可以看出，能耗最少的是金属矩鞍环，能耗最高的是超级环，能耗相差较大。

表4 能耗分析

5 结束语

通过利用Aspen One软件对精馏塔进行模拟研究，进而对比分析，得出不同的塔板类型，不同的填料类型其分离效果和能耗不同。三种塔板能耗相差不大，但浮阀塔板中正丁烷分离效率最高；不同填料类型表现出来的分离效果有一定的差异，分离效果较好的超级环所消耗的能量最大，分离效果最低的金属矩鞍环所需的能耗较少。

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[5] 刘道德，化工设备的选择与工艺设计[M].中南工业大学出版社，1992.

Based on Type of Trays and Type of Packing，Separation Efficiency and Energy Consumption of C4Distillation Column Were Analyzed

Yang Yu-chen

Based on the type of trays and the type of filler，the separation efficiency and energy consumption of C4 distillation column were analyzed.As the C4 fraction，the boiling point of each component is very close，so the use of extractive distillation of C4 fractions were separated.N-methylpyrrolidone was selected as the extractant for this extractive distillation.The process simulation was carried out using Aspenone software.

tray type；packing type；distillation；Aspen One

TQ221.223

A

1003-6490（2017）02-0095-02

2017-02-05

杨宇晨（1993—），男，陕西西安人，主要研究方向为化学工程与工艺。