第41卷第11期廣州化工Vol 41 No. 112013年6月Guangzhou Chemical IndustryJune. 2013從甲醇-異丙醇混合液中回收甲醇袁旭宏,王巧麗2,葉余原2,熊雙喜2(Ⅰ臺(tái)州職業(yè)技術(shù)學(xué)院生化系,浙江臺(tái)州318002臺(tái)州學(xué)院醫(yī)藥化工學(xué)院,淅江臺(tái)州318000)摘要:對(duì)廢液中各濃度甲醇的回收再利用進(jìn)行了研究,主要對(duì)各濃度甲醇精餾過程中的不同實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行了初探,得出了塔釜加熱電壓、塔釜液濃度、回流比等實(shí)驗(yàn)條件與塔頂產(chǎn)品濃度之間的關(guān)系,并用計(jì)算機(jī)繪制了圖表,確定一組最優(yōu)的實(shí)驗(yàn)條件,該工藝過程簡(jiǎn)單、易操作、適合工業(yè)化生產(chǎn)。關(guān)鍵詞:精餾;甲醇;回流比;塔頂產(chǎn)品濃度中圖分類號(hào):TQ028.31文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):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甲醇是化工產(chǎn)業(yè)的重要下游產(chǎn)品之一,主要用于合成纖1.3實(shí)驗(yàn)步驟維、甲醛、塑料、醫(yī)藥、農(nóng)藥、染料、合成蛋白質(zhì)等工業(yè)生產(chǎn),是一種基本的有機(jī)化工原料。在本實(shí)驗(yàn)中我們通過在全冷卻水進(jìn)冷卻水出回流下改變塔釜加熱溫度和塔釜濃度;在部分回流中改變回流比、塔釜濃度等因素進(jìn)行研究,得出大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并通過計(jì)算機(jī)繪圖找出最優(yōu)的一組實(shí)驗(yàn)參數(shù),為生產(chǎn)企業(yè)提供了可靠的控制數(shù)據(jù)。1實(shí)驗(yàn)部分1.1實(shí)驗(yàn)裝置本實(shí)驗(yàn)裝置的主體設(shè)備是篩板精餾塔,配套的有加料系統(tǒng)、回流系統(tǒng)、殘液出料管路、進(jìn)料泵和一些測(cè)量、控制儀表。實(shí)驗(yàn)裝置圖如圖11.2實(shí)驗(yàn)分析條件實(shí)驗(yàn)采用溫嶺市福立分析儀器公司GC9790型氣相色譜載氣為氫氣,柱為φ3mm、壁厚0.5mm、高2000mm不銹鋼圖1精餾塔過程示意圖填充柱。固定相為GDX-101白色擔(dān)體,老化溫度200℃,最1-塔釜排液口;2-電加熱器;3-塔釜;4-塔釜液位計(jì);5-塔板;高使用溫度20℃。熱導(dǎo)檢測(cè),汽化室溫度170℃,柱溫120℃,6-溫度計(jì)(其余均以t表示);7-窺視節(jié);8-冷卻水流量計(jì);檢測(cè)室溫度200℃,柱前壓0.11MPa,進(jìn)樣量0.5μ,應(yīng)用軟9-盤管冷凝器;10-塔頂平衡管;11-回流液流量計(jì);件為浙大N2000色譜工作站。12-塔頂出料流量16-盤管換熱器HH中國(guó)煤化工路;15-塔釜平衡管;量計(jì);19-進(jìn)料泵CNMHG液取樣口作者簡(jiǎn)介:袁旭宏(1972-),男,碩士學(xué)位,研究方向?yàn)榛ず歪t(yī)藥中間體的研制通訊作者:葉余原(1969-),男,熊雙喜(1953-),男,副教授,研究方向:分離工程。130廣州化工2013年6月本實(shí)驗(yàn)可分為以下步驟:(1)全回流操作下,在同一塔釜2.3改變回流比對(duì)分離效果的影響濃度下,建立塔釜加熱溫度梯度,測(cè)量對(duì)應(yīng)塔頂濃度。(2)全向塔釜加入30%甲醇一異丙醇混合溶液,設(shè)定塔釜加熱溫回流操作下,在同一加熱溫度下,對(duì)應(yīng)不同塔頂產(chǎn)品濃度。度為270℃,進(jìn)料濃度30%。待全回流穩(wěn)定后,設(shè)定回流比R(3)在部分回流操作下,控制同一加熱溫度與釜液濃度,在不(1.5:1,2.0:1,2.5:1,3.0:1,3.5:1),進(jìn)行部分回流同回流比下測(cè)定對(duì)應(yīng)塔頂濃度。(4)部分回流下測(cè)定產(chǎn)品濃度操作,有回流液時(shí)開始記時(shí)穩(wěn)定45min后,對(duì)塔頂取樣分析。與不同塔釜液關(guān)系。由數(shù)據(jù)并作出塔頂甲醇濃度一回流比曲線(圖4)。本文在全回流下,對(duì)不同加熱溫度和不同塔釜液與塔頂產(chǎn)品濃度情況進(jìn)行比較分析,找出一組最佳操作條件6。在最佳操作溫度與塔釜濃度下進(jìn)行部分回流,對(duì)不同回流比和不同塔釜液下塔頂濃度測(cè)量比較分析,得出出間歇式精餾的最佳操作條件2結(jié)果與討論2.1確定取樣穩(wěn)定時(shí)間向塔釜加入30%甲醇一異丙醇混合溶液(用甲醇異丙醇配回流比R制),設(shè)定塔釜加熱溫度240℃進(jìn)行全回流操作,待有回流液圖4塔頂甲醇濃度一回流比曲線出現(xiàn)時(shí)開始記時(shí)(0min,15min,30min,45min,60min)分別對(duì)塔頂進(jìn)行取樣分析。由數(shù)據(jù)做出塔頂甲醇含量一回流時(shí)由圖4可以看出:增大回流比可以提高回流效率,但降低間曲線(圖2)。了甲醇的產(chǎn)量,同時(shí)生產(chǎn)要求增大了能耗,且回流比在2.5以后,分離效率變化比較平緩,所以本實(shí)驗(yàn)可以選擇25作為本實(shí)驗(yàn)的最優(yōu)回流比。24部分回流時(shí)塔釜濃度對(duì)分離效率的影響向塔釜分別加入濃度為(10%,20%,30%,40%50%)的甲醇-異丙醇溶液,設(shè)定塔釜加熱溫度為270℃,回流比為2.5,進(jìn)料濃度為30%,進(jìn)行部分回流操作,回流穩(wěn)定有餾出液后開始計(jì)時(shí)穩(wěn)定45min后對(duì)塔頂取樣分析。數(shù)據(jù)記錄于表9,并作塔頂甲醇一塔釜液濃度曲線(圖5)回流時(shí)間min圖2塔頂甲醇含量一回流時(shí)間曲線受88由圖2可知,從0~45min之間,塔頂甲醇濃度隨著時(shí)間的增長(zhǎng)而升高;但從40min以后基本穩(wěn)定,不再隨著時(shí)間增長(zhǎng)盆84而變化。故確定取樣穩(wěn)定時(shí)間為45min。2.2改變塔釜加熱溫度對(duì)分離效果的影響實(shí)驗(yàn)條件:向塔釜加入(10%,20%,30%,40%,50%)甲醇一異丙醇混合溶液0,設(shè)定不同塔釜加熱溫度塔釜液甲醇含量/%(依次180℃,210℃,240℃,270℃,300℃)進(jìn)行全回流圖5塔頂甲醇濃度一塔釜液甲醇濃度曲線操作,待有回流液出現(xiàn)時(shí)開始,穩(wěn)定45min后,分別對(duì)塔頂進(jìn)行取樣分析。由數(shù)據(jù)記錄并做出塔頂甲醇含量一塔釜加熱溫度由圖5可以看出:增大部分回流時(shí)的塔釜液濃度可以提高曲線(圖3)。分離效果,但整個(gè)變化過程非常平穩(wěn),尤其是在30%以后幾乎不再變化,所以可以確定一個(gè)最佳塔釜液濃度為30%。3結(jié)論本實(shí)驗(yàn)通過甲醇一異丙醇混合系統(tǒng)在精餾塔中各種分離條件的優(yōu)化,確定了一些分離參數(shù)。首先通過全回流確定塔釜加955熱溫度與塔釜液濃度,再在部分回流下確定回流比,從而得出組優(yōu)化后的分離參數(shù):取樣穩(wěn)定時(shí)間為45min;塔釜加熱溫度為260~270℃;全回流最優(yōu)塔釜液濃度30%;最佳回流比塔釜液甲醇濃度/%25;部分回流伏塔池度30,舊這些參數(shù)只是在實(shí)驗(yàn)圖3全回流不同塔釜液濃度與塔頂甲醇含量曲線室的小型塔器中國(guó)煤化工實(shí)際操作時(shí),還是要由圖3可以看出:隨塔釜液濃度的升高,分離效率一直呈針對(duì)企業(yè)自4CNMHG行精餾。上升趨勢(shì);但30%以后隨塔釜液濃度的上升,分離效率的上升(下轉(zhuǎn)第189頁)趨勢(shì)相對(duì)較小,因此可以選取最優(yōu)塔釜液濃度為30%。第41卷第11期金舒怡等:基于 Bio win的改良AA/O工藝模擬189COD(10 mg/L)硝酸鹽氮一總氮00406268進(jìn)水初沉池厭氧池缺氧池好氧池沉淀池出水圖4主要構(gòu)筑物中硝酸鹽氮、氨氮濃度Fig 4 Concentration of nitrate nitrogen and圖6不同R值下的出水水質(zhì)ammonia nitrogen in the main structuresFig 6 Effluent water quality under the different R values5結(jié)論溶解磷酸鹽總磷通過 Bio win工藝模擬,采用改良MAO工藝進(jìn)行處理COD、BOD、NH3-N、TP的去除率分別為93.0%、98.5%99.2%、85.5%,去除率較高,出水水質(zhì)可達(dá)標(biāo)排放。證明改良MAO處理對(duì)污水處理效果顯著。通過 Biowin模擬運(yùn)行,優(yōu)化污泥回流比,觀察到污泥回流比過大或過小都會(huì)導(dǎo)致出水水質(zhì)不達(dá)標(biāo),本次實(shí)驗(yàn)最佳取值為0.8~1.0Bio win軟件能較準(zhǔn)確便捷地模擬污水處理系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行,進(jìn)水初沉池厭氧池缺氧池好氧池沉淀池出水并可用于研究和優(yōu)化工藝運(yùn)行。今后,可將 Bio win推廣用于圖5主要構(gòu)筑物中溶解性磷酸鹽、總磷濃度指導(dǎo)實(shí)際運(yùn)行,避免不必要的調(diào)試而造成的浪費(fèi),也使實(shí)際運(yùn)Fig 5 Concentration of soluble phosphate and行更加具有應(yīng)變性。otal phosphorus in the main structures參考文獻(xiàn)由圖5可知,出水中的總磷和溶解磷酸鹽濃度較進(jìn)水時(shí)明(1任潔,顧國(guó)維楊海真改良型A2O工藝處理城市污水的中試研究顯降低,之后通過排泥,可去除污水中的磷,達(dá)到除磷的效[J].給水排水,2000,26(6):7-10果[2]萬年紅.A20工藝的改良與設(shè)計(jì)應(yīng)用[J].中國(guó)給水排水,200319:81-834回流污泥比的優(yōu)化[3]周斌改良型A2O工藝在常州市城北污水處理廠的應(yīng)用[J].市政技術(shù),2001:50-53.回流污泥從二沉池回到厭氧池,通過回流污泥維持各段污[4]張建琴改良型A2O工藝的生產(chǎn)運(yùn)行效果[.水處理技術(shù),2007泥濃度,使之進(jìn)行生化反應(yīng)。本次模擬的污泥回流比R取0.8,33(5):82并通過改變污泥回流比R,確定最優(yōu)值。[5]李鑫瑋,牛慶利,甘一萍,等, Biowin在污水處理脫氮除磷系統(tǒng)中從圖6中可以看到,除R為0.7時(shí),總磷不達(dá)標(biāo)外,其他條的應(yīng)用研究[].水工業(yè)市場(chǎng),2009:38-41件下均能達(dá)標(biāo)排放。0.8時(shí)氨氮濃度最小,0.9時(shí)總磷濃度最小,[6]胡志榮,周軍,甘一萍,等.基于 Biowin的污水處理工藝數(shù)學(xué)模擬而在1.0時(shí),COD、BOD、TP均是最小值,但總磷濃度有所上與工程應(yīng)用[J].中國(guó)給水排水[J].2008,24(4):19-23升且接近1?？梢娢勰嗷亓鬟^大或過小都會(huì)導(dǎo)致出水水質(zhì)不達(dá)[7]熊雪萍孫遜,張克峰,等. Blowing3動(dòng)態(tài)模擬在城市污水處理廠中標(biāo)。當(dāng)污泥回流比過小時(shí),生化反應(yīng)效果差,總氮、總磷去除率的應(yīng)用水[J].資源與水工程學(xué)報(bào)低;當(dāng)污泥回流比過大時(shí),回流污泥帶入太多的硝酸鹽,影響[8]潘碌亭居曉青羅華飛,等改良厭氧/缺氧/好氧脫氮除磷工藝處厭氧釋磷,降低總磷的去除效果。為了使脫氮除磷的協(xié)同作用理城鎮(zhèn)污水[J].中國(guó)給水排水,2007,23(22):61-63.最優(yōu)化,R應(yīng)取在適當(dāng)區(qū)間內(nèi),本次實(shí)驗(yàn)結(jié)果為08-1.0(上接第130頁)參考文獻(xiàn)[1]王正平,陳興娟化學(xué)工程與工藝實(shí)驗(yàn)技術(shù)[M哈爾濱工程大學(xué)[5]柴誠(chéng)敬化工原理課程設(shè)計(jì)[M].天津科學(xué)技術(shù)出版社,199:99出版社,2005:124-128[2]王保國(guó)化工過程綜合實(shí)驗(yàn)[M].清華大學(xué)出版社,2004:34-36陳敏恒,山中國(guó)煤化工學(xué)工業(yè)出版社200[3]馮暉,居沈貴,夏毅,編化工原理實(shí)驗(yàn)[M].東南大學(xué)出版社95-114CNMHG2003:94-9[7]范希中,范和,池泉,呼,一個(gè)斷mm工藝及精餾設(shè)備:中國(guó)[4]崔小明.異丙醇的生產(chǎn)應(yīng)用及市場(chǎng)分析[J].四川化工與腐蝕控制03112003.2[P].2006:01-04.2005,5(3):32-37