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’，叶余原”,熊双喜2(1台州职业技术学院生化系，浙江台州318000; 2台州学院医药化工学院，浙江台州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- -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 -03.Methanol Recovery from Methanol - isopropanol MixtureYUAN Xu-hong'，WANG Qiao-li2，YE Yu -yuan2 , XIONG Shuang -xi2(1 Taizhou Vocational & Technical College ，Zhejiang Taizhou 318000;2 Department of Pharmaceutical and Chemical Engineering, Taizhou College, Zhejang Taizhou 318000, China)Abstract: The liquid waste in the concentration of methanol recycling and reuse were studied , mainly on the concen-tration of methanol in the process of distillation of different experimental conditions ，the kettle heating voltage tower, towerkettle of concentration, returm than the experimental conditions , such as the top product concentration and the relationshipbetween the computer and drew a chart to identify a group of optimal experimental conditions. The process was simple，easily operation and fit to commercial production.Key words: distiltion; methanoll; 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惰性气体出口产，是一种基本的有机化工原料"。在本实验中我们通过在全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 实验装置出料16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1。1.2 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φ3 mm、壁厚0.5 mm、高200 mm不锈钢圈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 C,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220 C。热导检测，汽化室温度170 C,柱温120 C,6-温度计(其余均以t表示); 7-窥视节; 8-冷却水流量计;9-盘管冷凝器; 10-塔顶平衡管; 11 -回流液流量计;检测室温度200 C,柱前压0.11 MPa,进样量0.5 μL,应用软12 -塔顶出料流量计; 13-产品取样口; 14-进料管路; 15 -塔釜平衡管;件为浙大N2000色谱工作站。16-盘管换热器; 17 -塔釜出料流量计; 18 -进料流量计; 19 -进料泵;20 -料液储槽; 21 -料槽液位计; 22 -料液取样口作者简介: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- -异丙醇混合溶液， 设定塔釜加热温回流操作下，在同-加热温度下，对应不同塔顶产品浓度。度为270 C,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- -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45 min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- -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-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 C进行全回流操作,待有回流液围4塔顶甲醇浓度一回流比曲线出现时开始记时(”(0 min，15 min, 30 min, 45 min, 60 min)分别对塔顶进行取样分析。由数据做出塔顶甲醇含量--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以间曲线(图2)。后，分离效率变化比较平缓,所以本实验可以选择2.5作为本120实验的最优回流比。R 102.4部分回流时塔釜 浓度对分离效率的影响趣8向塔釜分别加人浓度为(10%，20%， 30%， 40%，i 6050%)的甲醇-异丙醇溶液，设定塔釜加热温度为270 C,回流比为2.5,进料浓度为30%，进行部分回流操作['5),回流稳定有馏出液后开始计时稳定45 min后对塔顶取样分析。数据记80录于表9,并作塔顶甲醇-塔釜液浓度曲线(图5)。回流时间/min图2 塔顶甲醇含量- -回流时间曲线由图2可知，从0~45 min之间，塔顶甲醇浓度随着时间的增长而升高;但从40 min以后基本稳定，不再随着时间增长而变化8]。故确定取样稳定时间为45 min。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%，5050%)甲醇一异丙醇混合溶液9-10),设定不同塔釜加热温度塔釜液甲醇含量/%(依次180C, 210C, 240 C, 270 C, 300 C)进行全回流图5 塔顶甲醇浓度-塔釜液甲醇浓度曲线操作，待有回流液出现时开始，稳定45 min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-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--个最佳塔釜液浓度为30%。.st983结论97.5-97-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96.5-件的优化，确定了--些分离参数。首先通过全回流确定塔釜加96 t95.5热温度与塔釜液浓度，再在部分回流下确定回流比，从而得出一组优化后的分离参数:取样稳定时间为45 min;塔釜加热温3040 50度为260~270C;全回流最优塔釜液浓度30%;最佳回流比塔釜液甲醇浓度/%2.5;部分回流最优塔釜液浓度30%，但这些参数只是在实验圈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取得，在用废液回收甲醇的实际操作时，还是要由图3可以看出:随塔釜液浓度的升高，分离效率- - 直呈针对企业自身情况选择适宜的操作方式进行精馏。(下转第189页)上升趋势;但30%以后随塔釜液浓度的上升，分离效率的上升趋势相对较小，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BioWin 的改良AAVO工艺模拟89301 I只COD(10 mg/L)+硝酿盐氰BOD(m/L)+总氮g 201.00.71当0.5进水初沉池厌氧池缺氧池好氟池沉淀池出水圈4主要构筑物中硝酸盐氮、 氨氮浓度R=0.7R=0.8 R=0.9R=1.0Fig4 Concentration of nitrale nitrogen and图6不同 R值下的出水水质ammonia nitrogen in the main structuresFig 6 Efluent water quality under the diferent R values805结论70-◆溶解磷酸盐6(甘总磷通过BioWin工艺模拟，采用改良A/A/O工艺进行处理,COD、BOD、NH,-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。证明改号4良AA/O处理对污水处理效果显著。通过BioWin 模拟运行，e 30-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20水质不达标，本次实验最佳取值为0.8~1.0。10BioWin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BioWin 推广用于指导实际运行，避免不必要的调试而造成的浪费，也使实际运图5主要构筑物中溶解性磷酸盐、 总磷浓度Fig 5 Concentration of soluble phosphate and行更加具有应变性。total 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A2/O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- 10.2] 万年红. A?/0工艺的改良与设计应用[J].中国给水排水,2003,19:81 -83.4回流污泥比的优化3]周斌. 改良型A20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A20工艺的生产运行效果[J].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 -84.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[J].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。BioWin3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,2010,21(3):124 - 126.低;当污泥回流比过大时，回流污泥带人太多的硝酸盐，影响8] 潘碌亭,屠晓青,罗华飞,等.改良厌氧/缺氧/好氧脱氮除磷工艺处理城镇污水[J].中国给水排水,2007 ,23(22): 61 -63.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最优化，R应取在适当区间内，本次实验结果为0.8~1.0。(上接第130页)[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, 1994:99 -出版社,2005:124 - 128.102.王保国.化工过程综合实验[ M].清华大学出版社,2004:34 -35.6] 陈敏恒,丛德滋.化工原理(下册)[M].化学工业出版社2000:[3] 冯晖,居沈贵,夏毅,编.化工原理实验[M].东南大学出版社，9S-114.2003 :94 -95.[7]范希中 ,范希国,范东林,等.一种甲醇精馏工艺及精馏设备: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.