离子液体萃取精馏叔丁醇-水二元共沸体系流程模拟（二）

2.2溶剂回收塔的参数优化

通过考查溶剂回收塔的总塔板数、回流比、原料进料位置对乙二醇纯度的影响，可确定最佳操作条件，结果如图7～9所示。

由图7可知，塔底乙二醇质量分数随理论塔板数的增加而增大，在塔板数为14之后基本维持不变。由于增加塔板数会使得造价升高，因此理论塔板数选14。由图8可知，乙二醇的质量分数随回流比的增加而增大，由于乙二醇和水的沸点相差比较大，当回流比为0.6时，即有显著的分离效果。当回流比再增大时，乙二醇的质量分数基本维持不变，因此，回流比选定为0.6。由图9可知，塔底乙二醇质量分数随塔板数的增加急剧升高，在第4块板时达到最大值，继续增大进料位置，乙二醇质量分数基本维持不变，在超过第10块板后乙二醇质量分数逐渐下降。因此，原料进料位置选定为第4块板。综上所述，溶剂回收塔的最佳操作条件为：理论塔板数为14，回流比为0.6，原料进料位置选定为第4块塔板。

3.[EMIM][AC]和乙二醇分别作为萃取剂的流程模拟对比采用乙二醇和[EMIM][AC]作为萃取剂分离叔丁醇-水二元共沸体系的流程模拟的最优操作参数列于表1。由表1可知，在操作参数优化后，两种萃取剂都能使叔丁醇质量分数达到0.999，但离子液体进料量（700kg·h^-1）为乙二醇的一半。以[EMIM][AC]为萃取剂的萃取精馏塔的能耗大大降低，塔顶冷凝器能耗减少了32.72%，塔底再沸器能耗减少了45.19%。由于离子液体无明显蒸气压，因此只需闪蒸罐即可分离且回收率高达100%，回收后的离子液体通过旋蒸除去残余水分便可重复利用。

4.结论

本文采用AspenPlus软件对以[EMIM][AC]和乙二醇作为萃取剂萃取精馏分离叔丁醇-水的二元共沸体系进行了流程模拟，物性方法选择UNIFAC。采用灵敏度分析优化分离效果，得到离子液体作为萃取剂的最优工艺参数组合为：精馏塔理论塔板数为25块，质量回流比为0.9，萃取剂和原料分别从第2块板和第15块板进料，[EMIM][AC]的进料量为700kg·h-1。

相对于普通溶剂乙二醇，采用[EMIM][AC]作为萃取剂的萃取精馏塔塔顶和塔底能耗分别减少了32.72%和45.19%，萃取剂用量减少一半，回收的离子液体几乎无损耗，可重复利用，符合绿色化学的理念。

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