從非芳組分中分離正庚烷的模擬研究

曹鋒民

(洛陽金達(dá)石化有限責(zé)任公司 ， 河南 洛陽471012)

摘要：運(yùn)用PROⅡ流程模擬軟件對(duì)非芳組分按要求進(jìn)行產(chǎn)品模擬切割，分離出較高純度的正庚烷。并對(duì)兩種模擬方案進(jìn)行比較，找出能耗較低的分離流程，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。同時(shí)通過實(shí)驗(yàn)過程來驗(yàn)證，表明模擬結(jié)果有一定的可信度。

關(guān)鍵詞：非芳組分 ； 正庚烷 ； 模擬

中圖分類號(hào)：TQ028

收稿日期：2015-01-06

作者簡介：曹鋒民(1986-)，男，助理工程師，從事加氫精制生產(chǎn)技術(shù)工作，電話：15838826745。

Simulation Study on The Separation ofn-Heptane From

Non Aromatic Components

CAO Fengmin

(Luoyang Jinda Petroleum and Chemical Industry Co. Ltd, Luoyang 471012 , China)

Abstract:Using PROⅡ process simulation software of non aromatic components, the requirements of the product simulation is cut,n-heptane with high purity is separated. And the two simulation methods are compared to find the separation process,low energy consumption,to achieve the purpose of energy saving. At the same time,through the experiment to verify the simulation result,the result shows certain degree of credibility.

Key words:non aromatic components ;n-heptane ; simulation

正庚烷性質(zhì)獨(dú)特，多用作溶劑，萃取劑，也可用于有機(jī)合成，實(shí)驗(yàn)試劑的制備，麻醉劑，純品用于色譜分析參比物質(zhì)，測定汽油辛烷值的標(biāo)準(zhǔn)[1]。適用于涂料、燃料、顏料、油墨、膠黏劑、醫(yī)藥、食品添加劑、飼料添加劑、香精香料、化妝品等行業(yè)[2]。

非芳組分是生產(chǎn)副產(chǎn)品之一，每年產(chǎn)能約4萬t，含正庚烷20%左右，是提取正庚烷的優(yōu)質(zhì)原料。為了提高附加值，同時(shí)改善非芳組分的油品性質(zhì)，本文運(yùn)用PROⅡ流程模擬軟件對(duì)非芳組分進(jìn)行切割，達(dá)到分離正庚烷的目的。

1原料性質(zhì)及產(chǎn)品設(shè)計(jì)

1.1非芳組分性質(zhì)

由于非芳組分是加氫之后產(chǎn)物，其中芳烴、烯烴含量極低，以飽和鏈烴為主，餾程90～120 ℃，主要組分見表1。

1.2產(chǎn)品分離方案及要求

根據(jù)原料情況及各組分之間相對(duì)揮發(fā)度擬分離異庚烷、正庚烷還有異辛烷(重組分)三種產(chǎn)品，其中正庚烷作為目標(biāo)產(chǎn)品，要求正庚烷純度>80%，異庚烷和重組分中正庚烷含量<0.5%。以下是兩種切割方案：

方案一是從第一個(gè)塔(T1)底部先出重組分，從第二個(gè)塔(T2)頂?shù)撞糠謩e出異、正庚烷。方案二是依據(jù)產(chǎn)品沸點(diǎn)從低到高依次切割，從第一個(gè)塔(T1)頂先分離出異庚烷，從第二個(gè)塔(T2)頂?shù)撞糠謩e出正庚烷和重組分。為了達(dá)到產(chǎn)品要求，對(duì)方案一和方案二分別進(jìn)行模擬計(jì)算，并比對(duì)產(chǎn)品純度、收率和整體負(fù)荷，找到較好的分離方案。

2PROⅡ模擬過程和結(jié)果分析

2.1模型建立及計(jì)算

首先運(yùn)用簡化法shortcut模塊計(jì)算理論塔板數(shù)，最小回流比，進(jìn)料口位置。進(jìn)料壓力根據(jù)經(jīng)驗(yàn)定為0.045 MPa(表壓，下同)，進(jìn)料量為5 000 kg/h，方案一T1上部出量比下部要大很多采用露點(diǎn)進(jìn)料，方案二由于T1上下部出量相當(dāng)采用泡點(diǎn)進(jìn)料[3]。由于是輕烴低溫分離所以物性方法采用SRK方程。簡化計(jì)算結(jié)果見表2。以簡化法計(jì)算結(jié)果帶入distillation模塊中進(jìn)行嚴(yán)格計(jì)算，設(shè)計(jì)要求塔頂壓力為0.045 MPa，冷卻器壓力0.043 MPa，全塔壓降為20 kPa，塔頂冷卻至泡點(diǎn)。嚴(yán)格法計(jì)算結(jié)果見表3。

表1　非芳組分組成及百分含量

表2　簡化法計(jì)算結(jié)果

表3　嚴(yán)格法計(jì)算結(jié)果

2.2模擬結(jié)果優(yōu)化

計(jì)算結(jié)果表明，方案一和方案二均達(dá)到分離要求，塔的工藝條件全部滿足，為了確定最低負(fù)荷，還需分析進(jìn)料位置是否恰當(dāng)。采用靈敏度來確定最佳進(jìn)料口。由于設(shè)定了塔的分離要求，回流比最小則為最佳進(jìn)料位置。

圖1　方案一進(jìn)料口與回流比、塔頂?shù)棕?fù)荷關(guān)系圖

2.3模擬結(jié)果分析

由圖1可看出方案一T1最佳進(jìn)料為38層，T2最佳進(jìn)料為50層。塔頂總負(fù)荷為-13.094 ×106kJ/h，相比嚴(yán)格法降低0.575%。塔底總負(fù)荷為11.580×106kJ/h，相比嚴(yán)格法降低0.988%。由圖2可看出方案二T1最佳進(jìn)料為55層，T2最佳進(jìn)料為35層，塔頂總負(fù)荷為-10.032×106kJ/h，相比嚴(yán)格法降低4.515%。塔底總負(fù)荷為10.039 kJ/h，相比嚴(yán)格法降低4.531%。方案二與方案一整體負(fù)荷相比，塔頂?shù)呢?fù)荷要少23.38%，塔底的負(fù)荷要少13.3%。

正庚烷產(chǎn)品情況見表4。

圖2　方案二進(jìn)料口與回流比、塔頂?shù)棕?fù)荷關(guān)系圖

項(xiàng)目方案一方案二流速/kg·h-11137.71148.5收率/%97.91497.791密度/kg·m-3700.188700.150組分/% 正庚烷0.84600.8370 順1,2-二甲基環(huán)戊烷0.11800.1160 甲基環(huán)己烷0.02000.0190

3實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

3.1實(shí)驗(yàn)過程

本實(shí)驗(yàn)采用間歇精餾方式，實(shí)驗(yàn)樣品為非芳組分，主要儀器為間歇精餾設(shè)備，塔柱高1 300 mm，塔徑34 mm，塔內(nèi)填充不銹鋼絲網(wǎng)填料，塔釜的容積為3 000 mL，每次投料1 000 g，采用不同回流比進(jìn)行實(shí)驗(yàn)(回流比為2∶1～6∶1)，收集不同沸程餾分，并進(jìn)行色譜分析。以上均在常壓下操作。

3.2實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表5所示。

由表5可看出，回流比依次增大時(shí)，餾分中正庚烷純度增加，同時(shí)收率也在提升?；亓鞅容^小(2∶1～3∶1)時(shí)，由于分離效果不好，正庚烷純度較低，而且損失率較大，主要夾雜在前組分和塔釜中；當(dāng)回流比較大時(shí)(4∶1～6∶1)，正庚烷純度明顯提高，而且收率也大幅上升。因此，非芳組分可以通過普通精餾來分離正庚烷，對(duì)比表4可知，說明模擬結(jié)果有一定的可信度。

表5　實(shí)驗(yàn)結(jié)果

4結(jié)論及改進(jìn)措施

運(yùn)用PROⅡ模擬軟件對(duì)非芳組分進(jìn)行分離，從模擬情況和實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看，采用普通精餾可以分離

出較高純度的正庚烷，達(dá)到設(shè)計(jì)要求，可作為生產(chǎn)化學(xué)級(jí)正庚烷的優(yōu)質(zhì)原料。在純度收率相當(dāng)下，方案二負(fù)荷低于方案一，所以采用方案二較合適，減少操作費(fèi)用，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

正庚烷產(chǎn)品中雖然甲基環(huán)己烷只有2%，但順1,2-二甲基環(huán)戊烷含量較高，達(dá)11%，由表1可知順1,2-二甲基環(huán)戊烷沸點(diǎn)為99.5 ℃，正庚烷為98.5 ℃，用普通精餾很難分離，所以導(dǎo)致正庚烷純度不能達(dá)到很高，下一步考慮采用萃取精餾分離順1,2-二甲基環(huán)戊烷來提取更高純度的正庚烷。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉晶，楊基和，周永生，等.從直餾汽油分級(jí)分離正庚烷和甲基環(huán)己烷[J].常州大學(xué)學(xué)報(bào)，2010,22(3):34-37.

[2]姜麗娟，趙秀娟，王偉.以烷烴溶劑油為原料提取正庚烷[J].甘肅石油和化工，2011(2)：34-37.

[3] 陸恩賜，張慧娟.化工過程與模擬—原理及應(yīng)用[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2011.

?生產(chǎn)與實(shí)踐?