费托合成水相副产物混合醇分离:馏分切割工艺设计及控制

作者：黄洋; 张稼骏; 李家腾; 夏铭^*; 许春建^*

来源：化工进展, 2022, 41(10): 5200-5213.

DOI：10.16085/j.issn.1000-6613.2021-2512

• 费托合成
• 混合醇
• 分离
• 模拟
• 节能
• 优化

费托合成水相副产物主要为C_1～C_8醇(甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、戊醇、己醇、庚醇和辛醇)与水的混合物,其中水的质量分数高达95%,且C_2～C_8醇与水均形成最低共沸物。此类醇水混合物的完全分离虽具重要价值,但难度大、能耗高,一直是学界和工业界的关注热点。本研究充分利用C_2～C_3醇水混合物的均相共沸物特性和C_4～C_8醇水混合物的高度非均相共沸物特性,提出两塔-侧线分相器工艺:通过侧线精馏塔实现C_1～C_3醇水、富C_4～C_8醇水和水的精准馏分切割;富C_4～C_8醇水混合物通入分相器以打破精馏边界,其中富水相返回侧线精馏塔,富醇相进入汽提塔,得到无水C_4～C_8醇混合物。基于年度总成本(total annual cost,TAC)的稳态优化表明,与常规三塔粗分流程相比,两塔-侧线分相器工艺能够降低TAC 14.79%,节约能耗15.96%。进一步,建立了两塔-侧线分相器工艺的控制结构,动态模拟表明,结合浓度控制器与前馈比例的控制结构表现出良好的控制性能。

• 单位
  煤转化国家重点实验室; 中国科学院山西煤炭化学研究所; 天津大学; 化学工程联合国家重点实验室