刘伟 马羽红

    (山东新华医药化工设计有限公司，淄博 255086)

    糠醛-水非均相共沸精馏分离工艺优化研究

    刘伟 马羽红

    (山东新华医药化工设计有限公司，淄博 255086)

    通过分析糠醛-水体系的热力学性质，设计了该体系非均相共沸精馏分离工艺流程。基于Aspen Plus工艺模型，提出了共沸精馏优化的思路和方法，为某工程分离糠醛-水体系提出了具有最优工艺参数及最小投资成本的工艺解决方案。优化方法可用于同类型工艺的工程设计，避免工程设计中过量放大的现象。根据所提出的工艺方案，工程实际生产达到了预定指标。

    非均相共沸精馏；糠醛-水；优化

    某工程在实际生产中需回收糠醛-水体系中的糠醛，并要求实现连续生产工艺。由于该体系易形成二元最低共沸物，普通精馏难以对其实现有效分离。非均相共沸精馏是利用物质之间相互溶解度较低的特点，通过设置分层器，使精馏过程中进行单相回流，从而实现分离和回收某一组分的单元操作。

    本文借助Aspen Plus软件，在充分分析糠醛-水体系热力学性质的基础上，针对非均相共沸精馏工艺回收糠醛的方案进行工艺参数及设备参数的优化设计，从而达到以最小投资成本实现最优分离效果的目标。

    1 热力学性质分析

    1.1气液平衡

    糠醛、水均为极性非电解质物质，且常温常压下均为液体，因此基于NRTL物性方法考察糠醛-水体系的热力学性质[1]。在0.1 MPa下糠醛-水体系的y-x曲线如图1所示。

    图1 在0.1 MPa下的糠醛-水体系y-x图Fig.1 The y-x diagram of furfural-water system at 0.1 MPa

    由图1可知：在0.1 MPa下，共沸物组成为42.49 %(糠醛质量分数)。本文所考察体系的糠醛质量组成为9.6 %，低于该物系共沸组成，若通过普通精馏分离，则塔顶馏出物为共沸物，塔底得到纯水。因此难以通过普通精馏实现企业对较高纯度糠醛产品的需求。

    1.2液液气平衡

    糠醛-水为部分互溶体系，利用Aspen Plus中的Decanter模块考察该体系的液液平衡相行为，结合二组分气液平衡相行为特征，绘制0.1 MPa下糠醛-水体系的T-x(y)液液气平衡相图如图2所示 ......