李治水, 聶增來, 龐栓林, 王 松, 謝智勇, 李云輝

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丁醇異構(gòu)物塔的模擬研究與優(yōu)化改造

李治水, 聶增來, 龐栓林, 王 松, 謝智勇, 李云輝

(天津渤化永利化工股份有限公司研究所, 天津300452)

以天津渤化永利化工股份有限公司#2丁辛醇裝置中小板間距的丁醇異構(gòu)物塔進料負(fù)荷提升為研究目標(biāo)，結(jié)合實際生產(chǎn)裝置調(diào)試結(jié)果，采用Aspen及KG-TOWER軟件對丁醇異構(gòu)物塔進行流程模擬及水力學(xué)計算，并根據(jù)研究結(jié)果采用VG固閥和弧形溢流堰對丁醇異構(gòu)物塔進行優(yōu)化改造，使丁醇異構(gòu)物塔的進料負(fù)荷提高了20% 上。本研究對提升丁辛醇裝置中丁醇異構(gòu)物塔的進料負(fù)荷具有重要的指導(dǎo)意義，為小板間距精餾塔的設(shè)計及優(yōu)化提供了工程依據(jù)和研究基礎(chǔ)。

丁醇異構(gòu)物塔；計算模擬；塔板效率；液相返混；優(yōu)化改造

1 前 言

丁辛醇是重要的化工原料，其中丁醇主要用作溶劑、化學(xué)中間體[1]，在醫(yī)藥、農(nóng)藥和食品等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛[2,3]；辛醇則是應(yīng)用最廣泛的增塑劑生產(chǎn)原料。另據(jù)研究表明，正丁醇還有望作為汽油的替代品，為汽車提供動力能源[4,5]。

羰基合成法是當(dāng)今世界上最主要的丁辛醇生產(chǎn)路線[6]，天津渤化永利化工股份有限公司年產(chǎn)22.5 萬噸的#2丁辛醇項目引進Davy 公司的低壓羰基合成技術(shù)，以丙烯、合成氣等為原料，通過反應(yīng)和精餾等單元操作生產(chǎn)丁辛醇。在該工藝流程中，丁醇異構(gòu)物塔是分離正/異丁醇的關(guān)鍵設(shè)備，它將來自丁醇精餾塔的正/異丁醇分離，分別得到高純度的正/異丁醇產(chǎn)品。

因此，本文以#2丁辛醇裝置中丁醇異構(gòu)物塔的負(fù)荷提升為研究目標(biāo)，采用Aspen 及KG-TOWER 軟件對丁醇異構(gòu)物塔進行模擬計算，并根據(jù)模擬結(jié)果，結(jié)合現(xiàn)有塔內(nèi)件參數(shù)，對當(dāng)前的丁醇異構(gòu)物塔進行優(yōu)化改造，提高其塔板效率與進料負(fù)荷。

2 工藝流程

Davy公司的丁辛醇工藝流程由低壓羰基合成單元、丁醇單元和辛醇單元三個系統(tǒng)組成。在羰基合成單元，丙烯與合成氣首先通過兩臺串聯(lián)釜式反應(yīng)器，在銠-三苯基膦催化作用下，反應(yīng)生成產(chǎn)物混合丁醛；隨后，混合丁醛通過高低壓蒸發(fā)器與催化劑溶液分離，催化劑溶液返回反應(yīng)器；經(jīng)汽提塔、穩(wěn)定塔后，進入丁醛異構(gòu)物塔精餾分離，塔釜得到正丁醛，塔頂?shù)玫交旌隙∪?。在丁醇單元，由丁醛異?gòu)物塔塔頂采出的混合丁醛經(jīng)氣相加氫、預(yù)處理后，最終在丁醇異構(gòu)物塔的塔頂與塔釜分別得到異丁醇與正丁醇產(chǎn)品。在辛醇單元，來自丁醛異構(gòu)物塔塔釜的正丁醛縮合生成辛烯醛，再經(jīng)加氫、精餾純化后得到辛醇產(chǎn)品。

綜上可知，在丁辛醇工藝流程中，丁醇單元的處理能力直接決定了上游羰基合成單元丁醛異構(gòu)物塔的進料負(fù)荷以及塔釜正丁醛的產(chǎn)品質(zhì)量，從而間接決定了辛醇單元的產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量。而丁醇異構(gòu)塔的性能決定了整個丁醇單元的處理能力，因此丁醇異構(gòu)塔的設(shè)計對整個丁辛醇裝置的穩(wěn)定運行有著至關(guān)重要的作用；圖1為丁醇異構(gòu)物塔的工藝流程圖。

圖1 丁醇異構(gòu)物塔流程示意圖

1. feed-stage 2. condenser 3. reboiler 4. butanol isomer colum

3 工藝調(diào)試、模擬及問題分析

3.1 進料負(fù)荷調(diào)試結(jié)果與討論

#2丁辛醇裝置中的丁醇異構(gòu)物塔為導(dǎo)向浮閥板式塔，裝配有145層塔板，進料位置為第62層板(從上往下數(shù))，當(dāng)前進料負(fù)荷為10.3 t×h-1，回流比為16.0時，塔頂異丁醇與塔底異丁醇產(chǎn)品純度均滿足要求，進一步提高進料負(fù)荷，則產(chǎn)品質(zhì)量迅速下降。為揭示丁醇異構(gòu)物塔進料負(fù)荷難以提升的原因，作者對丁醇異構(gòu)物塔進行了進料負(fù)荷的提升實驗，并監(jiān)測了塔頂異丁醇與塔底正丁醇產(chǎn)品純度、以及全塔壓降隨進料負(fù)荷的變化規(guī)律，其結(jié)果如圖2所示。

圖2 正/異丁醇產(chǎn)品純度及塔內(nèi)壓降隨進料負(fù)荷的變化規(guī)律

由圖2可知，隨著進料負(fù)荷的提升，塔頂異丁醇與塔底正丁醇產(chǎn)品純度不斷下降；當(dāng)進料負(fù)荷提升至13.8 t×h-1，塔頂異丁醇的純度為96.7%，塔底正丁醇的純度為99.1%；而隨著進料負(fù)荷的提升，塔內(nèi)壓降僅出現(xiàn)略微升高，始終未出現(xiàn)大幅度波動。

由上述結(jié)果可知，當(dāng)進料負(fù)荷提高時，正/異丁醇產(chǎn)品純度下降，即丁醇異構(gòu)物塔的分離效率下降。由于丁醇異構(gòu)物塔分離效率的下降是進料負(fù)荷過大導(dǎo)致的，故可以排除塔內(nèi)漏液現(xiàn)象的發(fā)生；另外，隨著進料負(fù)荷的提升，塔內(nèi)壓降未見顯著升高，可以排除塔內(nèi)液泛的發(fā)生；但在高負(fù)荷進料條件下，塔底物料蒸發(fā)量增大，塔內(nèi)氣體速率增高，同時丁醇異構(gòu)物塔固有的板間距較小(305 mm)，故易導(dǎo)致霧沫夾帶的發(fā)生，從而引起整個丁醇異構(gòu)物塔分離效率的下降[7]。因此，必須對丁醇異構(gòu)塔進行改造，提高其分離效率，以滿足高進料負(fù)荷下獲得高純度正/異丁醇產(chǎn)品的需求。

3.2 流程模擬結(jié)果及討論

在利用Aspen Plus軟件進行流程模擬時，所有的單元操作參數(shù)均需要通過物性方法進行計算，因此物性方法的選擇對模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性有著決定性作用。#2丁辛醇工藝中丁醇異構(gòu)物塔進料由正丁醇、異丁醇及微量雜質(zhì)組成，操作壓力為常壓，故模擬過程中選用NRTL物性方法(根據(jù)工程項目經(jīng)驗，缺失的二元組對的模型參數(shù)未采用UNIFAC估算或數(shù)據(jù)擬合)。另外，結(jié)合上述負(fù)荷調(diào)試實驗結(jié)果，首先利用Aspen模擬軟件對當(dāng)前丁醇異構(gòu)物塔的進料位置及塔板效率進行了考察核算。

3.2.1 丁醇異構(gòu)物塔進料位置的核算

進料位置對于精餾塔的操作運行具有重要影響，適宜的進料位置可以保證在相同的塔板數(shù)與回流比下，達(dá)到最佳的分離效果；同時還有利于降低精餾塔能耗。由于丁醇異構(gòu)物塔進料組成恒定，且已規(guī)定產(chǎn)品質(zhì)量前提，因此根據(jù)丁醇異構(gòu)物塔實際塔板數(shù)，利用Aspen Plus模擬考察了塔頂異丁醇產(chǎn)品質(zhì)量、塔底正丁醇產(chǎn)品質(zhì)量及再沸器熱負(fù)荷與進料位置的關(guān)系規(guī)律，結(jié)果如圖3所示。

圖3 產(chǎn)品質(zhì)量及再沸器熱負(fù)荷隨進料位置的變化規(guī)律

由圖3可以看出，當(dāng)進料口位于第45~60層塔板(由上往下數(shù))時，塔頂異丁醇的摩爾百分濃度達(dá)到99.5% 以上；塔底正丁醇的摩爾百分濃度約為99.8% 以上。另外，由圖3可知，隨著進料口位置的下移，塔釜再沸器熱負(fù)荷先升高然后緩慢降低，但在第45~60層塔板之間，塔底熱負(fù)荷在數(shù)值上變化不大。因此，在實際運行中選擇在第58層塔板進料是經(jīng)濟可靠的，能夠保證異丁醇和正丁醇產(chǎn)品的質(zhì)量。

3.2.2 丁醇異構(gòu)物塔塔板效率的核算

在模擬過程中，分別選用了DSTWU模塊與RADFRAC模塊，對工藝流程進行了設(shè)計驗證，并利用靈敏度分析考察了當(dāng)進料負(fù)荷提升至13.8 t×h-1，塔頂異丁醇的純度為96.7%，塔底正丁醇的純度為99.1%時，理論塔板數(shù)()隨回流比()的變化規(guī)律(圖4所示)。

圖4 NSTAGE與RR之間的關(guān)系規(guī)律

由圖4可以看出，隨著回流比的增加，所需的理論板數(shù)不斷減少。當(dāng)回流比為16.0時，僅需63塊理論板數(shù)即可完成塔頂異丁醇純度為96.7%，塔底正丁醇純度為99.1% 的分離。由此可知，在進料負(fù)荷為13.8 t×h-1時，丁醇異構(gòu)物塔的塔板效率折合約為43%。因此，在高進料負(fù)荷下，為實現(xiàn)高純度正丁醇和異丁醇產(chǎn)品的分離，需要對當(dāng)前的丁醇異構(gòu)物塔進行改造，提高其塔板效率。

表1 丁醇異構(gòu)物塔各流股組成的模擬核算結(jié)果

3.2.3 丁醇異構(gòu)物塔的模擬計算

根據(jù)公司丁醇產(chǎn)品規(guī)格指標(biāo)：正丁醇產(chǎn)品純度 ≥99.7%；異丁醇產(chǎn)品純度 ≥99.5%。因此，在模擬核算中，依據(jù)公司產(chǎn)品指標(biāo)設(shè)定了初始條件。隨后，利用Aspen軟件對丁醇異構(gòu)物塔的精餾過程進行了設(shè)計核算，結(jié)果如表1所示。

由表1可以看出，當(dāng)丁醇異構(gòu)物塔實際塔板數(shù)為145塊時，塔板效率達(dá)到60%即可分離出達(dá)到公司產(chǎn)品指標(biāo)的異丁醇和正丁醇產(chǎn)品。

3.3 問題分析

3.3.1 受液盤自支梁設(shè)計分析

丁醇異構(gòu)物塔的塔內(nèi)件設(shè)計如圖5a所示，板間距為305 mm，中間受液盤自支梁高度(b1)為84 mm，中間出口堰高(w1)為40 mm；兩側(cè)受液盤自支梁高度(b2)為79 mm，兩側(cè)出口堰高(w2)為30 mm；因此在接近塔盤的中間出口堰處，塔盤上可供液體流動的空間高度(o1)只有181 mm；在接近塔盤的兩側(cè)出口堰處，塔盤上可供液體流動的空間高度(o2)只有196 mm。另外，由于塔盤上液體流動方向與受液盤自支梁垂直，在塔盤的出口堰附近，氣液傳質(zhì)的鼓泡層高度最高，受液盤自支梁會阻礙霧沫層，并妨礙液體進入降液管，將部分液體反彈回上層塔板上，導(dǎo)致液相返混，從而影響塔板效率。同時，液相返混還會增加塔板的處理負(fù)荷，影響整個丁醇異構(gòu)物塔的處理能力。

1. center downcomer 2. side downcomer 3. seal pan 4. tray 5. overfolw weir 6. minor beam 7.b18.b29.w110.w211.o112.o2→ liquid flow direction

3.3.2 出口堰設(shè)計分析

丁醇異構(gòu)物塔中間出口堰長度為2300 mm，但其僅靠兩端的螺栓固定在聯(lián)接板上，溢流堰折邊沒有與降液板折邊固定，進料負(fù)荷增大時，容易導(dǎo)致出口堰變形(2014年6月份對丁醇異構(gòu)物塔進行檢修時，曾發(fā)現(xiàn)出口堰底部與塔板之間出現(xiàn)了5 mm左右的縫隙)。

此外，#2丁辛醇裝置中丁醇異構(gòu)物塔在靠近塔板的邊緣區(qū)設(shè)計了部分導(dǎo)向浮閥，當(dāng)出口堰發(fā)生變形時，會導(dǎo)致塔板上的液體向中間匯集，然后通過堰底隙進入降液管，而靠近塔板邊緣區(qū)的液層變薄，引起塔板上液層高度分布不均，從而使通過靠近邊緣區(qū)浮閥的氣相大量增加，影響氣-液傳質(zhì)效率，導(dǎo)致丁醇異構(gòu)物塔的塔板效率下降[8]。

3.3.3 塔板生產(chǎn)安裝質(zhì)量分析

就浮閥塔而言，塔板的加工安裝是一個極為嚴(yán)肅的工作程序，需要嚴(yán)格、精心地控制工程質(zhì)量，對浮閥塔的分離能力至關(guān)重要。當(dāng)由于生產(chǎn)或安裝質(zhì)量導(dǎo)致塔板傾斜、不水平及局部存在較大的孔洞時，該處的浮閥就會首先打開，從而極易引起塔板上液體和氣體流動短路，嚴(yán)重情況可能會導(dǎo)致操作失效。圖6a為停車檢修時，拍攝的#2丁辛醇裝置丁醇異構(gòu)物塔優(yōu)化改造前的內(nèi)部塔板照。

由圖6a可以看出，#2丁辛醇裝置丁醇異構(gòu)物塔塔板上存在多處孔洞(見圖中箭頭指示位置)，這樣的孔洞分布在塔內(nèi)多層塔板上。另外檢修時還發(fā)現(xiàn)，在部分塔板連接處存在浮閥被塔板邊緣壓蓋，導(dǎo)致浮閥卡死的現(xiàn)象。而據(jù)現(xiàn)有資料報道，國內(nèi)精餾塔裝置曾出現(xiàn)過多起由于施工質(zhì)量差而導(dǎo)致塔板操作失效的生產(chǎn)事故[9]。

圖6 丁醇異構(gòu)物塔優(yōu)化改造前后的內(nèi)部塔板照對比

3.3.4 優(yōu)化改造前丁醇異構(gòu)物塔的負(fù)荷性能分析

對于板式塔而言，影響其操作狀況和分離效果的主要因素為物料性質(zhì)、塔板結(jié)構(gòu)及氣液負(fù)荷。由于丁醇異構(gòu)物塔的分離物系和塔板類型已確定，其操作狀況和分離效果便只與氣液負(fù)荷有關(guān)。要維持塔板正常操作和塔板效率的基本穩(wěn)定，必須將塔內(nèi)的氣液負(fù)荷限制在塔板的負(fù)荷性能范圍內(nèi)。因此，研究了當(dāng)進料負(fù)荷達(dá)到13.8 t×h-1時，丁醇異構(gòu)物塔的氣液負(fù)荷是否在塔板的適宜操作范圍內(nèi)。

圖7 優(yōu)化改造前丁醇異構(gòu)物塔的負(fù)荷性能圖

根據(jù)計算，當(dāng)進料負(fù)荷達(dá)到13.8 t×h-1時，丁醇異構(gòu)物塔提餾段的氣相流量(s)為14149.2 m3×h-1，液相流量為64.29 m3×h-1；精餾段的氣相流量(s)為11567.25 m3×h-1，液相流量為85.38 m3×h-1。

由丁醇異構(gòu)物塔提餾段和精餾段兩側(cè)降液層的塔板負(fù)荷性能圖(圖7所示)可以看出，圖中坐標(biāo)點s與r分別代表進料負(fù)荷達(dá)到13.8 t×h-1時，提餾段(圖7a所示)和精餾段(圖7b所示)兩側(cè)降液層的操作點。由此可知，根據(jù)丁醇異構(gòu)物塔的原有設(shè)計參數(shù)，當(dāng)進料負(fù)荷達(dá)到13.8 t×h-1時，丁醇異構(gòu)物塔提餾段和精餾段兩側(cè)降液層的氣液負(fù)荷在塔板的適宜操作范圍內(nèi)。另外，研究計算發(fā)現(xiàn)，根據(jù)丁醇異構(gòu)物塔的原有設(shè)計參數(shù)，當(dāng)進料負(fù)荷達(dá)到13.8 t×h-1時，丁醇異構(gòu)物塔提餾段和精餾段中間降液層的氣液負(fù)荷也在塔板的適宜操作范圍內(nèi)(負(fù)荷性能圖省略)。

4 丁醇異構(gòu)物塔的優(yōu)化改造

綜合上述分析可知，丁醇異構(gòu)物塔原塔板效率不高主要是塔盤生產(chǎn)安裝質(zhì)量造成的。如需提高丁醇異構(gòu)物塔的塔板效率，必需對其塔板及塔內(nèi)件進行優(yōu)化改造。若從技術(shù)可行性考慮出發(fā)，由于規(guī)整填料具有較高的分離效率，采用規(guī)整填料對丁醇異構(gòu)物塔進行優(yōu)化改造較為合適；但是該方案需要在塔壁上進行切割焊接，易造成塔體的熱變形，施工風(fēng)險較高，施工周期長，且施工費用也較高。因此，經(jīng)過綜合比較分析，最終擬采用VG固閥對丁醇異構(gòu)物塔的145層浮閥塔板全部進行優(yōu)化改造，并對現(xiàn)有塔內(nèi)件進行優(yōu)化調(diào)整。

4.1 塔板的優(yōu)化改造

為減少施工周期，節(jié)約施工費用，避免施工風(fēng)險，在施工方案中對丁醇異構(gòu)物塔內(nèi)的支撐圈、受液盤、降液板等塔內(nèi)件均不做調(diào)整，僅對塔板及溢流堰進行優(yōu)化改造。在施工改造前，采用KG-TOWER(V5.2)軟件對VG固閥優(yōu)化丁醇異構(gòu)物塔的方案進行了水力學(xué)計算，塔內(nèi)物料體系的發(fā)泡因子取1，其結(jié)果如表2所示。

表2 丁醇異構(gòu)物塔的水力學(xué)計算結(jié)果

由表2可以看出，在100% 進料負(fù)荷時(13.8 t×h-1)時，精餾段噴射液泛為75%，提餾段噴射液泛為76%，均低于上限值80%，能保證丁醇異構(gòu)物塔的穩(wěn)定運行；另外根據(jù)經(jīng)驗值，VG固閥的塔板效率通常在65%左右，滿足分離要求；因此，可以采用VG固閥對丁醇異構(gòu)物塔進行優(yōu)化改造(改造后的塔板見圖6b)。

4.2 對溢流堰的改造

有上述分析知，原設(shè)計中的受液盤自支梁與溢流堰的布局會影響丁醇異構(gòu)物塔的塔板效率及處理能力。因此，在本次優(yōu)化改造中，采用了弧形溢流堰設(shè)計(如圖8所示)對丁醇異構(gòu)物塔的溢流堰進行優(yōu)化改造，使受液盤自支梁與下層塔盤的溢流堰處于不同的立體平面上，避免液相返混，從而提高丁醇異構(gòu)物塔的塔板效率及處理能力。

此外，由于丁醇異構(gòu)物塔的橫截面是圓形的，液體自受液盤一端流向出口堰一端有多種途徑：在塔板中央，液體行程短而平直，阻力小，流速大；而在靠近塔壁的邊緣部分，液體行程長而彎曲，又受到塔壁的牽制，阻力大，流速?。还室后w沿塔板流向降液管的速度分布及流量分布是不均勻的。塔板中心區(qū)域是快速流動區(qū)，靠近塔壁附近是滯止區(qū)，兩者之間是變速區(qū)。因此，對于同時從受液盤進入塔板的液體，由于經(jīng)過的區(qū)域不同，其流速也不相同，從而在塔板上的停留時間也不相同，即氣-液傳質(zhì)的接觸傳質(zhì)時間也不相同，也就造成不同流徑的液體具有不同的濃度。當(dāng)不同濃度的液體進入降液管后將產(chǎn)生返混，會導(dǎo)致塔板效率下降。

弧形溢流堰的設(shè)計增長了塔板中心區(qū)域液體的流徑，從而增長了流經(jīng)塔板中心區(qū)域液體的氣-液傳質(zhì)接觸時間，減弱了塔板上不同流徑液體進入降液管時的濃度差，降低了降液管內(nèi)的液相返混程度，從而提高了塔板效率。另外，弧形溢流堰的設(shè)計再增長塔板中心區(qū)域液體流徑的同時，也增加了破沫面積，減輕了降液管的排氣負(fù)荷及氣相返混，提高了塔板效率。

4.3 優(yōu)化后丁醇異構(gòu)物塔的工藝參數(shù)

完成優(yōu)化改造后，經(jīng)投料開車運行數(shù)據(jù)表明，丁醇異構(gòu)物塔運行穩(wěn)定，產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)標(biāo)，其工藝參數(shù)如表3所示。

表3 優(yōu)化后丁醇異構(gòu)物塔的運行工藝參數(shù)

由表3可以看出，優(yōu)化后的丁醇異構(gòu)物塔的進料負(fù)荷可以提升至13.8 t×h-1，回流比則由優(yōu)化前的16.0降至14.3，同時全塔壓降也由優(yōu)化前的62.5 kPa降至55.5 kPa，降低了塔底溫度，有助于節(jié)約蒸汽消耗量。另外，與優(yōu)化前Aspen對VG優(yōu)化丁醇異構(gòu)物塔的方案模擬計算值相比，實際運行參數(shù)與模擬結(jié)果一致，證明對丁醇異構(gòu)物塔的模擬計算是可靠的。

5 結(jié) 論

(1) 采用NRTL物性方法對丁醇異構(gòu)物塔進行了流程模擬研究，同時利用KG-TOWER對VG固閥塔板進行水力學(xué)計算分析，能夠很好地指導(dǎo)丁醇異構(gòu)物塔的優(yōu)化設(shè)計。

(2) 根據(jù)軟件計算分析結(jié)果利用VG固閥對塔板進行改造，并采用弧形溢流堰對塔內(nèi)件進行優(yōu)化調(diào)整，使丁醇異構(gòu)物塔的塔板效率提高了約20%，回流比由16.0降至了14.3，降低了全塔壓降，減少了塔底再沸器的負(fù)荷，節(jié)約了操作成本。

(3) 優(yōu)化改造后，丁醇異構(gòu)物塔的進料負(fù)荷由優(yōu)化改造前的10.3 t·h-1提升至了13.8 t·h-1，顯著提高了公司丁辛醇裝置的生產(chǎn)能力。

符號說明：

ΔP? 全塔壓降，kPaNSTAGE?理論塔板數(shù) Feed?進料負(fù)荷，t×h-1QREB?再沸器熱負(fù)荷，Gcal×h-1 RR?回流比Hb1?中間受液盤自支梁高，mm Hb2?兩側(cè)受液盤自支梁高，mmHw1?中間出口堰高，mm Hw2?兩側(cè)出口堰高，mmHo1?中間出口堰處的空間高度，mm Ho2?兩側(cè)出口堰處的空間高度，mmVs?氣相流量，m3×h-1 Ls?液相流量，m3×h-1

參考文獻(xiàn)：

[1] Tudor R, Ashley M. Enhancement of industrial hydroformylation processes by the adoption of rhodium-based catalyst: Part I [J]. Platinum Metals Review, 2007, 51(3): 116-126.

[2] SHI Jin-yan (史瑾燕), ZOU Pei-liang (鄒佩良), ZHANG Jun-xian (張俊先). The development of low pressure synthesis of butanol and octanol with carbonyl (低壓羰基法生產(chǎn)丁辛醇工藝技術(shù)進展) [J]. Chemical Intermediates (化工中間體), 2008(7): 15-16.

[3] Lee S Y, Park J H, Jang S H,. Fermentative butanol production by[J]. Biotechnology and Bioengineering, 2008, 101(2): 209-228.

[4] Jin C, Yao M, Liu H,. Progress in the production and application of-butanol as a biofuel [J]. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2011, 15(8): 4080-4106.

[5] ZHANG Xia (張霞), LI Hong-wei (李紅偉), MA Xiao-jian (馬曉建). Optimization of enzymatic hydrolysis conditions of steam-exploded corn stover (汽爆玉米秸稈發(fā)酵丁醇的酶解工藝優(yōu)化) [J]. Journal of Chemical Engineering of Chinese Universities (高?；瘜W(xué)工程學(xué)報), 2014, 28(4): 934-938.

[6] SUN Qiang (孫強), GUO Xu-qiang (郭緒強), LIU Ai-xian (劉愛賢),. Separating propane and propylene from the vent gas of butyl octanol unit via hydrate formation (水合物法分離丁辛醇弛放氣中的丙烷丙烯) [J]. Journal of Chemical Engineering of Chinese Universities (高校化學(xué)工程學(xué)報), 2011, 25(1): 18-23.

[7] Kister H Z. Distillation troubleshooting [M]. Hoboken: John Wiley & Sons, 2011.

[8] Kister H Z. Distillation operation[M]. New York: McGraw-Hill, Inc, 1990.

[9] Lanzhou Petroleum Machinery Research Institute (蘭州石油機械研究所). Modern column technology (現(xiàn)代塔器技術(shù)) [M]. Beijing (北京): China Petrochemical Press (中國石化出版社), 2005.

Simulation and Optimization of a Butanol Isomer Column optimization and modification

LI Zhi-shui, NIE Zeng-lai, PANG Shuan-lin, WANG Song, XIE Zhi-yong, LI Yun-hui

(Tianjin Bohua Yongli Chemical Industry Co., Ltd., Research Institute, Tianjin 300452, China)

This study aims to improve feed loading capacity of a butanol isomer column in #2 butyl octanol unit of Tianjin Bohua Yongli Chemical Industry Co., Ltd. Following practical process adjustment, Aspen and KG-TOWER software were used to simulate the process and calculate related hydraulics, respectively. VG-fixed valves and arc-overflow weir were employed to optimize the inner structure of the butanol isomer column, and the feed loading capacity is increased by over 20%. This study is useful in improving feed loading capacity of butanol isomer columns in butyl octanol units, and provides guidance for the design and optimization of distillation columns with small tray spacing.

butanol isomer column; process simulation; tray efficiency; liquid back-mixing;

1003-9015(2016)05-1060-07

TQ028.3

A

10.3969/j.issn.1003-9015.2016.05.011

2015-11-11；

2016-03-29。

天津市科技興海項目(KJXH2013-04)。

李治水(1969-)，男，安徽池州人，高級工程師，碩士。通訊聯(lián)系人：李云輝，E-mail：polaris@tju.edu.cn