从甲醇-异丙醇混合液中回收甲醇

第41卷第11期广州化工Vol 41 No. 112013年6月Guangzhou Chemical IndustryJune. 2013从甲醇-异丙醇混合液中回收甲醇袁旭宏,王巧丽2,叶余原2,熊双喜2(Ⅰ台州职业技术学院生化系,浙江台州318002台州学院医药化工学院,淅江台州318000)摘要:对废液中各浓度甲醇的回收再利用进行了研究,主要对各浓度甲醇精馏过程中的不同实验条件进行了初探,得出了塔釜加热电压、塔釜液浓度、回流比等实验条件与塔顶产品浓度之间的关系,并用计算机绘制了图表,确定一组最优的实验条件,该工艺过程简单、易操作、适合工业化生产。关键词:精馏;甲醇;回流比;塔顶产品浓度中图分类号:TQ028.31文献标识码:A文章编号:1001-9677(2013)11-0129-03Methanol Recovery from Methanol -isopropanol MixtureYUAN Xu-hong, WANG Qiao-li, YE Yu-yuan, XIONG Shuang-xi(1 Taizhou Vocational Technical College, Zhejiang Taizhou 3180002 Department of Pharmaceutical and Chemical Engineering, Taizhou College, Zhejiang Taizhou 318000, China)Abstract: The liquid waste in the concentration of methanol recycling and reuse were studied, mainly on the concen-kettle of concentration, return than the experimental conditions, such as the top product concentration and the relationshIytration of methanol in the process of distillation of different experimental conditions, the kettle heating voltage tower,toweretween the computer and drew a chart to identify a group of optimal experimental conditions. The process was simpleeasilyoperation and fit to commercial production.Key words: distillation; methanol; return ratio; concentration of top甲醇是化工产业的重要下游产品之一,主要用于合成纤1.3实验步骤维、甲醛、塑料、医药、农药、染料、合成蛋白质等工业生产,是一种基本的有机化工原料。在本实验中我们通过在全冷却水进冷却水出回流下改变塔釜加热温度和塔釜浓度;在部分回流中改变回流比、塔釜浓度等因素进行研究,得出大量的实验数据并通过计算机绘图找出最优的一组实验参数,为生产企业提供了可靠的控制数据。1实验部分1.1实验装置本实验装置的主体设备是筛板精馏塔,配套的有加料系统、回流系统、残液出料管路、进料泵和一些测量、控制仪表。实验装置图如图11.2实验分析条件实验采用温岭市福立分析仪器公司GC9790型气相色谱载气为氢气,柱为φ3mm、壁厚0.5mm、高2000mm不锈钢图1精馏塔过程示意图填充柱。固定相为GDX-101白色担体,老化温度200℃,最1-塔釜排液口;2-电加热器;3-塔釜;4-塔釜液位计;5-塔板;高使用温度20℃。热导检测,汽化室温度170℃,柱温120℃,6-温度计(其余均以t表示);7-窥视节;8-冷却水流量计;检测室温度200℃,柱前压0.11MPa,进样量0.5μ,应用软9-盘管冷凝器;10-塔顶平衡管;11-回流液流量计;件为浙大N2000色谱工作站。12-塔顶出料流量16-盘管换热器HH中国煤化工路;15-塔釜平衡管;量计;19-进料泵CNMHG液取样口作者简介:袁旭宏(1972-),男,硕士学位,研究方向为化工和医药中间体的研制通讯作者:叶余原(1969-),男,熊双喜(1953-),男,副教授,研究方向:分离工程。130广州化工2013年6月本实验可分为以下步骤:(1)全回流操作下,在同一塔釜2.3改变回流比对分离效果的影响浓度下,建立塔釜加热温度梯度,测量对应塔顶浓度。(2)全向塔釜加入30%甲醇一异丙醇混合溶液,设定塔釜加热温回流操作下,在同一加热温度下,对应不同塔顶产品浓度。度为270℃,进料浓度30%。待全回流稳定后,设定回流比R(3)在部分回流操作下,控制同一加热温度与釜液浓度,在不(1.5:1,2.0:1,2.5:1,3.0:1,3.5:1),进行部分回流同回流比下测定对应塔顶浓度。(4)部分回流下测定产品浓度操作,有回流液时开始记时稳定45min后,对塔顶取样分析。与不同塔釜液关系。由数据并作出塔顶甲醇浓度一回流比曲线(图4)。本文在全回流下,对不同加热温度和不同塔釜液与塔顶产品浓度情况进行比较分析,找出一组最佳操作条件6。在最佳操作温度与塔釜浓度下进行部分回流,对不同回流比和不同塔釜液下塔顶浓度测量比较分析,得出出间歇式精馏的最佳操作条件2结果与讨论2.1确定取样稳定时间向塔釜加入30%甲醇一异丙醇混合溶液(用甲醇异丙醇配回流比R制),设定塔釜加热温度240℃进行全回流操作,待有回流液图4塔顶甲醇浓度一回流比曲线出现时开始记时(0min,15min,30min,45min,60min)分别对塔顶进行取样分析。由数据做出塔顶甲醇含量一回流时由图4可以看出:增大回流比可以提高回流效率,但降低间曲线(图2)。了甲醇的产量,同时生产要求增大了能耗,且回流比在2.5以后,分离效率变化比较平缓,所以本实验可以选择25作为本实验的最优回流比。24部分回流时塔釜浓度对分离效率的影响向塔釜分别加入浓度为(10%,20%,30%,40%50%)的甲醇-异丙醇溶液,设定塔釜加热温度为270℃,回流比为2.5,进料浓度为30%,进行部分回流操作,回流稳定有馏出液后开始计时稳定45min后对塔顶取样分析。数据记录于表9,并作塔顶甲醇一塔釜液浓度曲线(图5)回流时间min图2塔顶甲醇含量一回流时间曲线受88由图2可知,从0~45min之间,塔顶甲醇浓度随着时间的增长而升高;但从40min以后基本稳定,不再随着时间增长盆84而变化。故确定取样稳定时间为45min。2.2改变塔釜加热温度对分离效果的影响实验条件:向塔釜加入(10%,20%,30%,40%,50%)甲醇一异丙醇混合溶液0,设定不同塔釜加热温度塔釜液甲醇含量/%(依次180℃,210℃,240℃,270℃,300℃)进行全回流图5塔顶甲醇浓度一塔釜液甲醇浓度曲线操作,待有回流液出现时开始,稳定45min后,分别对塔顶进行取样分析。由数据记录并做出塔顶甲醇含量一塔釜加热温度由图5可以看出:增大部分回流时的塔釜液浓度可以提高曲线(图3)。分离效果,但整个变化过程非常平稳,尤其是在30%以后几乎不再变化,所以可以确定一个最佳塔釜液浓度为30%。3结论本实验通过甲醇一异丙醇混合系统在精馏塔中各种分离条件的优化,确定了一些分离参数。首先通过全回流确定塔釜加955热温度与塔釜液浓度,再在部分回流下确定回流比,从而得出组优化后的分离参数:取样稳定时间为45min;塔釜加热温度为260~270℃;全回流最优塔釜液浓度30%;最佳回流比塔釜液甲醇浓度/%25;部分回流伏塔池度30,旧这些参数只是在实验图3全回流不同塔釜液浓度与塔顶甲醇含量曲线室的小型塔器中国煤化工实际操作时,还是要由图3可以看出:随塔釜液浓度的升高,分离效率一直呈针对企业自4CNMHG行精馏。上升趋势;但30%以后随塔釜液浓度的上升,分离效率的上升(下转第189页)趋势相对较小,因此可以选取最优塔釜液浓度为30%。第41卷第11期金舒怡等:基于 Bio win的改良AA/O工艺模拟189COD(10 mg/L)硝酸盐氮一总氮00406268进水初沉池厌氧池缺氧池好氧池沉淀池出水图4主要构筑物中硝酸盐氮、氨氮浓度Fig 4 Concentration of nitrate nitrogen and图6不同R值下的出水水质ammonia nitrogen in the main structuresFig 6 Effluent water quality under the different R values5结论溶解磷酸盐总磷通过 Bio win工艺模拟,采用改良MAO工艺进行处理COD、BOD、NH3-N、TP的去除率分别为93.0%、98.5%99.2%、85.5%,去除率较高,出水水质可达标排放。证明改良MAO处理对污水处理效果显著。通过 Biowin模拟运行,优化污泥回流比,观察到污泥回流比过大或过小都会导致出水水质不达标,本次实验最佳取值为0.8~1.0Bio win软件能较准确便捷地模拟污水处理系统实际运行,进水初沉池厌氧池缺氧池好氧池沉淀池出水并可用于研究和优化工艺运行。今后,可将 Bio win推广用于图5主要构筑物中溶解性磷酸盐、总磷浓度指导实际运行,避免不必要的调试而造成的浪费,也使实际运Fig 5 Concentration of soluble phosphate and行更加具有应变性。otal phosphorus in the main structures参考文献由图5可知,出水中的总磷和溶解磷酸盐浓度较进水时明(1任洁,顾国维杨海真改良型A2O工艺处理城市污水的中试研究显降低,之后通过排泥,可去除污水中的磷,达到除磷的效[J].给水排水,2000,26(6):7-10果[2]万年红.A20工艺的改良与设计应用[J].中国给水排水,200319:81-834回流污泥比的优化[3]周斌改良型A2O工艺在常州市城北污水处理厂的应用[J].市政技术,2001:50-53.回流污泥从二沉池回到厌氧池,通过回流污泥维持各段污[4]张建琴改良型A2O工艺的生产运行效果[.水处理技术,2007泥浓度,使之进行生化反应。本次模拟的污泥回流比R取0.8,33(5):82并通过改变污泥回流比R,确定最优值。[5]李鑫玮,牛庆利,甘一萍,等, Biowin在污水处理脱氮除磷系统中从图6中可以看到,除R为0.7时,总磷不达标外,其他条的应用研究[].水工业市场,2009:38-41件下均能达标排放。0.8时氨氮浓度最小,0.9时总磷浓度最小,[6]胡志荣,周军,甘一萍,等.基于 Biowin的污水处理工艺数学模拟而在1.0时,COD、BOD、TP均是最小值,但总磷浓度有所上与工程应用[J].中国给水排水[J].2008,24(4):19-23升且接近1。可见污泥回流过大或过小都会导致出水水质不达[7]熊雪萍孙逊,张克峰,等. Blowing3动态模拟在城市污水处理厂中标。当污泥回流比过小时,生化反应效果差,总氮、总磷去除率的应用水[J].资源与水工程学报低;当污泥回流比过大时,回流污泥带入太多的硝酸盐,影响[8]潘碌亭居晓青罗华飞,等改良厌氧/缺氧/好氧脱氮除磷工艺处厌氧释磷,降低总磷的去除效果。为了使脱氮除磷的协同作用理城镇污水[J].中国给水排水,2007,23(22):61-63.最优化,R应取在适当区间内,本次实验结果为08-1.0(上接第130页)参考文献[1]王正平,陈兴娟化学工程与工艺实验技术[M哈尔滨工程大学[5]柴诚敬化工原理课程设计[M].天津科学技术出版社,199:99出版社,2005:124-128[2]王保国化工过程综合实验[M].清华大学出版社,2004:34-36陈敏恒,山中国煤化工学工业出版社200[3]冯晖,居沈贵,夏毅,编化工原理实验[M].东南大学出版社95-114CNMHG2003:94-9[7]范希中,范和,池泉,呼,一个断mm工艺及精馏设备:中国[4]崔小明.异丙醇的生产应用及市场分析[J].四川化工与腐蚀控制03112003.2[P].2006:01-04.2005,5(3):32-37