王 勃

（貴州東華工程股份有限公司 貴陽(yáng) 550002）

醋酸仲丁酯是一種重要的有機(jī)化工原料[1]，可廣泛用于制作溶劑、涂料、香料和醫(yī)藥等。丁烯-醋酸加成法[2-4]合成醋酸仲丁酯的過(guò)程中，C4采用多點(diǎn)進(jìn)料，醋酸循環(huán)使用有效降低了能耗物耗。

加成反應(yīng)中醋酸的收率約為30%，經(jīng)過(guò)共沸精餾分離醋酸仲丁酯與醋酸后得到粗醋酸，粗醋酸中醋酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為98.7%，其余1.3%為含C12的重質(zhì)物。回收的醋酸用于酯化反應(yīng)時(shí)需除去含C12的重質(zhì)物，固在工業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中通常設(shè)置醋酸精制塔對(duì)粗醋酸進(jìn)行精制[5-6]，使其精醋酸的純度達(dá)到99.9%以上。

以往醋酸精制塔除保證塔頂精醋酸的純度外，塔底醋酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制也要控制在8%以下，因塔釜重組物中醋酸對(duì)后續(xù)設(shè)備和管道有腐蝕性。本文采用在精餾塔釜采出后增設(shè)間歇蒸發(fā)罐的方法，蒸發(fā)的醋酸再返回精制塔內(nèi)，釜液C12重質(zhì)物中醋酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在30%即可，因此醋酸精制塔以較低的回流比可滿足生產(chǎn)要求，從而降低了設(shè)備制造費(fèi)用和公用工程費(fèi)用。

1 流程對(duì)比

1.1 改進(jìn)前的流程

粗醋酸由塔中部進(jìn)料，塔頂經(jīng)冷卻水冷凝后部分回流，采出部分精醋酸；塔釜間歇采出C12重質(zhì)物，根據(jù)塔釜液位報(bào)警手動(dòng)開啟和關(guān)閉送出泵。改進(jìn)前的流程圖見圖1。

圖1 改進(jìn)前的流程圖

1.2 改進(jìn)后的流程

粗醋酸由塔中部進(jìn)料，塔頂經(jīng)冷卻水冷凝后部分回流，采出部分精醋酸；塔釜增設(shè)蒸發(fā)罐，間歇蒸發(fā)后采出C12重質(zhì)物，通過(guò)蒸發(fā)罐間歇蒸發(fā)回收塔釜中的醋酸。塔釜液位與蒸發(fā)罐進(jìn)料開關(guān)閉聯(lián)鎖控制，蒸發(fā)罐的液位同時(shí)與加熱蒸汽和送出泵進(jìn)行聯(lián)鎖控制。改進(jìn)后的流程圖見圖2：

圖2 改進(jìn)后的流程圖

改進(jìn)前的流程簡(jiǎn)單，通過(guò)塔釜液位報(bào)警，手動(dòng)操作泵間歇采出C12重質(zhì)物，醋酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)8%對(duì)后續(xù)堿洗過(guò)程口堿液的消耗量較大。改進(jìn)后間歇蒸發(fā)回收醋酸后，C12重質(zhì)物中醋酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可小于1%，從而減小了后續(xù)堿洗過(guò)程堿液的消耗。并通過(guò)設(shè)置液位聯(lián)鎖，可實(shí)現(xiàn)操作自動(dòng)化。

2 塔設(shè)計(jì)參數(shù)的比較

某廠10萬(wàn)t/a醋酸仲丁酯生產(chǎn)裝置中，送至醋酸精制塔的粗醋酸的量約為15.3t/h。用ASPEN PLUS模擬軟件[7-8]，對(duì)改進(jìn)前后回流比隨理論塔板數(shù)變化分析如圖3。

圖3 改進(jìn)前后回流比隨理論塔板數(shù)的變化圖

由圖3可知，改進(jìn)前當(dāng)塔釜醋酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)要求為8%時(shí)，簡(jiǎn)捷計(jì)算模塊下當(dāng)理論板在9塊左右時(shí)，回流比無(wú)明顯變化，通過(guò)嚴(yán)格計(jì)算確定改進(jìn)后理論板為9，回流比為0.9；改進(jìn)后當(dāng)塔釜醋酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)要求為30%時(shí)，簡(jiǎn)捷計(jì)算模塊下當(dāng)理論板在9塊左右時(shí)，回流比無(wú)明顯變化，通過(guò)嚴(yán)格計(jì)算確定改進(jìn)后理論板為9，回流比為0.3。結(jié)合此塔現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，此塔板效率取0.6，并通過(guò)水力水計(jì)算得到塔徑，對(duì)改進(jìn)前后的醋酸精制塔的主設(shè)計(jì)參數(shù)比較見表1。

表1 改進(jìn)前后醋酸精制塔的主設(shè)計(jì)參數(shù)的比較表

3 經(jīng)技分析

醋酸精制塔回流比的降低的同時(shí)，塔頂冷凝量和塔釜再沸量也相應(yīng)的降低，因此對(duì)應(yīng)的設(shè)備和公用工程消耗也降低了。對(duì)于本工藝過(guò)程中，醋酸在較高溫度（165～130℃）下操作，設(shè)備的主要制造材質(zhì)是純鈦，對(duì)本醋酸精制系統(tǒng)內(nèi)改進(jìn)前后的設(shè)備制造費(fèi)用進(jìn)行比較見表2。

表2 改進(jìn)前后的設(shè)備制造費(fèi)用對(duì)比表

由表2可知，改進(jìn)后可減少制造費(fèi)用約184.6-140=44.6萬(wàn)元，即節(jié)約24.16%。

某工廠的中壓蒸汽的壓力為2.5MPa、溫度為240℃，循環(huán)水的上水溫度為33℃，回水溫度為41℃。對(duì)醋酸精制系統(tǒng)改進(jìn)前后的公用工程消耗及費(fèi)用進(jìn)行比較見表3。

表3 改進(jìn)前后的公用工程消耗及費(fèi)用對(duì)比表

由表3可知，改進(jìn)后可減少公用工程費(fèi)用約2035-1285=750萬(wàn)元/年，即節(jié)約36.9%。

4 結(jié)論

(1)醋酸精制塔塔釜采出增設(shè)蒸發(fā)罐后，雖然流程較改進(jìn)前復(fù)雜，但是通過(guò)設(shè)置聯(lián)鎖控制提高了裝置自動(dòng)化程度，同時(shí)降低了后續(xù)堿洗過(guò)程中堿液的消耗。

(2)通過(guò)模擬計(jì)算最終確定的精餾塔設(shè)計(jì)參數(shù)為，理論塔板數(shù)為9塊，回流比為0.3，塔徑為1.5m，相對(duì)與改進(jìn)前減小了塔徑。

(3)通過(guò)經(jīng)技對(duì)比分析，醋酸精餾系統(tǒng)共減少設(shè)備制造費(fèi)用約44.6萬(wàn)元，節(jié)約24.16%；減少公用工程費(fèi)用627萬(wàn)元/年，節(jié)約31.2%，達(dá)到了較好的節(jié)能降耗目的。