年产10万吨醋酸乙烯项目以T0403醋酸乙烯精馏塔为例.docx
指导老师：金放殷霞王建芝李辉精馏塔设计与优化年产10万吨醋酸乙烯项目
指导老师：金放殷霞王建芝李辉
精馏塔设计与优化
年产10万吨醋酸乙烯项目
江苏华中气体有限公司分公司
卓稀团队
夏开星侯路遥徐见欧阳坤刘雨格
第十三届全国大学生化工设计竞赛
2019年“东华科技—恒逸石化杯”
江苏华中气体有限公司分公司年产10万吨醋酸乙烯项目精馏塔设计与优化
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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（1atm）
物质
醋酸
醋酸乙烯
沸点/℃
117.9
72.5
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-idealliquid）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DSTWU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。
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16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2T0403醋酸乙烯精馏塔产品流股信息
组分
单位
流量
质量分数
C2H2
kg/hr
0
0
HAC
kg/hr
3.477E-07
2.6543E-11
ALD
kg/hr
0.0569
4.3453E-06
VAC
kg/hr
13093.87
0.9997
H20
kg/hr
0.1159
8.848E-06
CO2
kg/hr
0
0
C3H6O
kg/hr
2.1087
0.00016
CR-ALD
kg/hr
1.6478
0.0001258
C4H6O3
kg/hr
0
4.3472E-19
C6H10O4
kg/hr
0
3.4417E-33