2024年5月24日发(作者：飞巧云)
!"#$%&
'
2020,
Vol.
37
No.
12
Chemistry
&
Bioengineering
doi
：
10.
3969/j.
issn.
1672
—
5425.
2020.
12.
012
李青鹏
，
姚
元
宏
，
张旭.利用
Aspen
Plus
软件模拟优化
1
#
-丁二醇
废液回
收
工艺化学与生物工程
，
2020,37(12)
：
5154.
LI
Q
P,YAO
Y
H,ZHANG
X.
Simulation
and
optimization
in
wastewater
recovery
of
1,
4-butanediol
by
Aspen
Plus
software
[J
(
.
Chemistry
W
Bioengineering
,2020,37(12)
：
51-54.
利用
Aspen
Plus
软件模拟优化
1
"
-丁二醇废液回收工艺
李青鹏
，
姚元宏
，
张
旭
(新疆中泰创新技术研究院有限责任公司
，
新疆乌鲁木齐
830000
)
摘
要
：
采用刮板式薄膜蒸发器与精
1
塔组合工艺处理
1
#
-丁
二醇
(
BDO)
废液
，
应用
Aspen
Plus软件对工艺参数
进行模拟与优化
，并通过间歇减
压
精
1
实验对模拟的工艺条件的可行性进行验证
&
/
定最优工艺条件为
:
进料位置为第
22
块塔板
、
回流比
3
、
塔板数
29
、
1
出比
0.
68,
在此条件下
，
塔顶
BDO
质量分数可达
95.
87%
&
通过模拟结果与实验结果
的比较
，
验证了该工艺的可行性和模拟结果的可靠,建
&
关键词
：
Aspen
Plus
软件
；
模拟优
化；
1,4
-丁二醇
；
废液.回收
；
减
压精
1
中图分类号:
TQ223.
12
文献标识码:
A
文章编号
=1672-5425
2020
12-0051-04
(
)
Simulation
and
Optimization
in
Wastewater
Recovery
of
1,
4-Butanediol
by
Aspen
Plus
Software
LI
Qingpeng,YAO
Yuanhon
g
,ZHANG
Xu
(.Xinjiang
Zhongtai
Innovation
&
Technology
Institute
Co
.
,Ltd
.
,
Urumqi
830000
,
China"
)
Abstract
:
We
treated
1,
4-butanediol(BDO
)
wastewater
by
the
combination
process
of
scraper
film
evapora
tor
and
distillation
column
,
simulated
and
optimized
the
process
parameters
by
the
Aspen
Plus
software.
Moreo
ver,
we
verified
the
feasibility
of
the
simulated
process
conditions
by
intermittent
decompression
distillation
ex
periments.
The
optimum
process
conditions
are
determined
as
follows
：
the
feeding
position
is
the
22nd
tower
plaOe
,
herefluxraOiois3
,
heplaOenumberis29
,
andOhedisOi
l
bovecondiions
,
he
mass
fraction
of
BDO
at
the
top
of
the
tower
can
reach
95.
87%.
By
comparing
the
simulation
results
with
the
experimenOalresulOs
,
hefeasibiliOyofOheprocessandOhereliabiliOyofOhesimulaOionresulOsareverified.
Keyword
s
:
Aspen
Plus
software
；
simulation
and
optimization
；
1,
4-butanediol
；
wastewater
recovery
；
decompression
dis-
tilation
二
醇
(BDO
)
是一种重要的化工原料
，
主要
用于生产四氢咲喃
/
聚四乙
二
醇醞
(THF/PTMEG
)
、
.-丁内酯
(
GBL
)
、
聚对苯
二
甲酸丁
二
醇酯
(PBT
)
以及
1,4
-丁
聚氨酯
(
PU)
等
，
在医药
、
纺织
、
造纸
、
汽车和日用化工
作者采用刮板式薄膜蒸发器与精憎塔组合工艺处
理
BDO
废液
，
应用
Aspen
Plus
软件对工艺参数进行
模拟与优化
，
并通过间歇减压精憎实验对模拟的工艺
条件的可行性进行验证卩
6
)
*
等领域应用广泛
(
12
)
。
采用
Reppe
法生产
BDO
的过
程中会产生大量含有
BDO
和钠盐的废液
,
目前一
般将其进行焚烧处理
，
造成利用率和经济效益低
*
回
1
BDO
废液回收工艺流程的模拟
1.1
BDO
废液组成
收利用废液中的
BDO
不仅能降低废液处理的环保压
新疆某化工企业
BDO
废液的组成及各成分在常
压下的沸点见表
1
*
力
，
而且为企业带来经济效益
，
具有重要的现实意义
*
收稿日期
20200812
作者简介
：
李青鹏
(
1988
—
)
,
男，
湖北孝感人
，
工程师
，
研究方向
：
石油化工
，
：
liqingpeng2008@sina.
cn&
李青鹏
，
等
：
利用
Aspen
Plus
软件模拟优化
1,4
-丁二醇废液回收工艺/
2020
%
第
12
期
表
1
BDO
成及各成分在常压下的沸点
WU
简捷法对精憎塔进行初始模拟设计
7
,
初始模拟
Tab.1
Component
ofBDO
wa
tewaterandtheirboiling
point
atatmo
phericpre
ure
成
分
质分数
/%
压下
点
/
b
条件为&
流比
2.20
、
流比
2.60
、
模拟塔板
数
29
、
置为第
20
块塔板
、
塔釜
荷
525.46
kW
、
留岀比
0.
68
*
理论塔板数与回流比的关
BDO
52
7
2280
甲酸钠
21
7
3600
氢氧化钠
05
1390
0
14
-丁烯二醇
07
14
-丁
”
2328
二醇
08
2380
2
-甲基
-1,4
-丁二醇
07
2214
2
-甲
-
二醇
15
27
2528
1.2
BDO
废液回收工艺流程如图
1
所示
*
废液
S2
.富含
BDO
的轻
组
分
S3
.重
组
分
S4.
精
僧塔
分离岀的重
组
分
S5.
精制
BDO
S6.
混合
重
组
分
B1.
换热器
B2.
刮板式薄膜蒸发器
B3.
精僧塔
B4.
混合器
图
1
BDO
收
Fig.1
Proce
flow
for
recovery
ofBDO
wa
tewater
废液经泵输送至刮板式薄膜蒸发器
，
在负压状态
下与
换热;废液中富含
BDO
的轻组分从刮板式薄
膜蒸发器顶
岀进入精憎塔中
压精憎
，
得到
精制的
BDO
；
废液中重组分从刮板式薄膜蒸发器底部
分离岀来与
塔塔釜分离岀来的重组分混合后输送
至
置
*
工业上
直接采用精憎塔对废液进行减压精
憎
，
容易岀现塔釜
结垢
、
塔板堵塞和管道堵塞等
*
因此
，
在废液进入
塔
刮
薄膜蒸
发器
（
压力
20
kPa
、
温度
227
b
）
,
废液经过脱
脱
重初
纯后
，
富含
BDO
的轻组分从刮
薄膜蒸发
器顶
岀进入
塔中
压
，
可有
：
免
废液因黏度大
、
高
直接采用
塔
?
的*
1.3
模拟条件
为了提高分离效果并降低能耗
，
以精憎塔塔顶
BDO
质量分数和塔釜
荷为评价指标
，
利用
Aspen
Plus
软件中的
RadFrac
模块模拟精憎塔的操
作单元
，
用
NRTL
塔
*
用
DST-
系曲
2
所示
*
400
更
聯
350
土
握
300
回
卯
250
報
200
崇
W
150
辜
戰
100
50
14
18
22
26
30
34 38
理论塔板数
图
2
理论塔板数与回流比的关系曲线
Fig.2
Relationcurveofnumberoftheoreticalplate
andrefluxratio
2
BDO
收工艺参数的优化
2.1
进料位置的优化
置对塔顶
BDO
质量分数和塔釜再沸器热
荷的
3
所示
*
96.70
525.78
96.60
525.76
场
、
525.74
框
96.50
飆
525.72
鞭
96.40
幣
525.70
爰
96.30
525.68
時
湘
W
96.20
525.66
1516
17
18
19
20
21
22
23
进料位置
图
3
进料位置对塔顶
BDO
质量分数和塔釜再沸器
热负荷的影响
Fig.3
Efect
offeedingpo
itiononma
fractionofBDO
attopoftowerandheatdutyofreboiler
3
可以看岀
，
塔顶
BDO
质量分数随废液进
料位置的下移先增加
*
这是由于
，
随着
卜位
置的下移
，
提憎段塔板数增加
，
从而增大了气液传质接
触面积
，
气液
到充分接触
，
塔顶
BDO
质量分数
逐渐增加
；
当
置下移至第
23
块塔板时
，
精憎段
塔板数
，
气液传质接触面
，
使得塔顶重组分
增多
、
轻组分
，
导致塔顶
BDO
质量分数减少
。
同时
，
当
置下移至第
23
块塔板时
，
塔釜
，
器
荷增加
*
虑
塔釜
荷
，
确定
李青鹏
，
等
：
利用
Aspen
Plus
软件模拟优化
1,4
-丁二醇废液回收工艺/
2020
%
第
12
期
22
块塔板为废液进料位置
*
何的
6
所示
*
2.2
的
化
回流比是
过程中的一个重要参数
，
不仅影响
能耗
，
作
，
对产品质
[
78
]
*
流
比对塔顶
BDO
质量分数和塔釜
荷的影响
4
示
*
98.00
2200.0
2000.0
A
97.00
1800.0
W
1600.0
fe
^
96.00
1400.0
#
三
1200.0
^
95.00
1000.0
B
CQ
800.0
1e
^
94.00
600.0
蚊
400.0
200.0
回流比
图
4
对
BDO
质
分数
再
的影响
Fig.4
Efect
ofrefluxratioon
ma
fractionofBDOat
topoftowerandheatdutyofreboiler
4
可以
看
出
，
随着回流比的增大
，
塔顶
BDO
质
分数
增
加
于
*
流
的
增
有
于提
高
分
离
，
但
是也会
造成操
作
成
本
增
加
、
塔釜再
荷
增
加
*
综合考虑分离
作
成
本
，
确
定回流比为
2.3
数的
3
*
化
塔板数对塔顶
BDO
质量分数和塔釜再沸器热负
荷的
5
示
*
97.14
f
97.12
635.5
房
97
」
0
635.0
上
、
^
97.08
星
97.06
634.5
駁
#
Q
97.04
634.0
^
爰
97.02
633.5
1<
97.00
633.0
湘
蚊
96.98
塔板数
图
5
塔板数对塔顶
BDO
质量分数和塔釜再沸器热负荷的影响
Fig.5
Efect
ofplatenumberonma
fractionofBDOat
to
oftowerandheatdut
ofreboiler
5
可以
看
岀
，
随着塔板数的
增
加
，
塔顶
BDO
质
分数
增
加
于
!
塔釜
荷
低
，
但
塔的
用却不断增加
*
综合
虑
，
确定塔板数为
29
*
2.4
憎出比的优化
岀
塔顶
BDO
质量分数和塔釜
900.0
800.0
房
上
、
^
700.0
駁
#
600.0
^
500.0
爰
1<
400.0
湘
蚊
300.0
图
6
对
BDO
质量分数
再
的影响
Fig.6
Efect
of
di
tilation
ratio
on
ma
fractionofBDO
attopoftowerandheatdutyofreboiler
从图
6
可以
看
岀
，
随着憎岀比的增大
，
塔顶
BDO
质量分数先
缓慢
增
加
，在憎岀比为
0.68
时
，
达到最大
*
这
是因为
，
当憎出比小于
0.
68
时
，
在其
它参
数
的
情况下
，
精憎塔
分
，
塔
内
气液
到充分接触
，
达到了较好的传质
，
保证
了
较高的
BDO
纯
度
；
而当憎岀
于
0.68
后
，
在回流
的
情况下
，
气相
的
上
逐渐
加快
，
使得气液
两相的传质过程受阻
，
废
液
中的重
组
分进
入
塔顶
，
导致
BDO
质量分数
，
纯度下降
*
同时
，
随着憎岀比的
增大,塔顶
采
岀量
逐渐
增大
，
导
致
塔釜
荷
增
加
。
综合考虑
，
确定憎出比为
0.68
*
3
BDO
废液回收优化工艺的验证
采
用
间歇减压精憎
实
验对
优
化的
BDO
废液回收
工
验证
。
由
于在实际工业生产中
，
分
离
过程在
刮
薄膜蒸发
塔中进行
，
而实验室不具备
此条彳
，
因此验证实验在玻璃精憎塔中进行
，
塔釜为玻
璃四
口烧瓶
，
采
用电加热套加热
*
验证
工艺流程为
：
将
BDO
废
液
加
入
到
四口烧瓶中
，
采
用电加热套加热烧
瓶
，
膜
真空泵控制塔
内
压
力
，
塔顶
管采
用循
环水进行冷却
，
收集塔顶憎岀组分
，
采用气相色谱法测
定各物
料组成
*
塔参数为
：
塔径
40
mm
、
填
料高度
1.
0m
、
填料规格
4mmX4mm
、
不锈钢丝网填
、
理论塔板数
29
*
减压精憎条件为
：
塔顶压力
6
kPa
、
回流比
3
、
塔底温度
200
C
*
结果与实验结
果对比见表
2
*
表
2
可以看岀
，
Aspen
Plus
软件的模拟值与实
验
值
接
近
，
模拟
优
化的
BDO
废液回
收
工艺具有可
。
存在
是由于采用间歇减压精憎废液
，在恒
定回流
塔板数下
，
随着精憎时间的延长
，
塔底组分
导致
塔顶
BDO
质量分数
低
于
值
*
因
李青鹏
，
等
：
利用
Aspen
Plus
软件模拟优化
1,4
-丁二醇废液回收工艺/
2020
%
第
12
期
表
2
模拟结果与实验结果对比
工技术与经济
，
2015(1
)
2126.
CUI
X
M.
Production
and
consumption
stuation
of
1,
4-butanediol
at
home
and
abroad
and
the
market
analysis]
〕
).
Techno-Econom
Tab.2
Comparionof
imulationre
ult
andexperimentalre
ult
BDO
质量分数
/
%
温度
/b
塔顶
152.2
158.0
项目-
塔顶
塔顶
压
力
kPa
6
6
ics
in
Petrochemicals
2015(1)
:
21-26.
：
3]
刘尚荣
.14
-丁
二
醇
塔
18.72
20.53
塔
197.4
198.0
的分
离模拟与副
产物的回
收:
D
)
.
西安
：
西安
模拟值
实
验值
97.04
95.87
科技大学
2018
LIU
S
R.
The
simulation
of
separation
1,
4-butanediol
and
recove
ring
of
by-products
[D).
Xi'an
：
Xi'an
Universiy
of
Science
and
此
，
使用
NRTL
模型对精憎过程进行模拟是合理的
，
模拟数据能为工艺流程的工业化提供指导
*
Technology
2018.
梁小元
，
闫济民
，
李晓
平
.14
-丁
二
醇生产中的中间物料分析
[)
.
山西化
工
2007
27(4):35-36,39.
LIANG
X
Y,YAN
J
M,LI
X
P.
Component
analysis
of
intermedi
4
结论
采用刮板式薄膜蒸发器与精憎塔组合工艺处理
BDO废液
，
应用
Aspen
Plus
软件对工艺参数进行模
拟与优化
，
最优工艺条件如下
：
进料位置为第
22
块塔
ates
during
1,
4-butanediol
production^].
Shanxi
Chemical
Indus
try
2007
27
(4)
:
35-36
,
39.
：
5
]
吴
建方
.
ASPEN
PLUS
模型分析
工
具的应用
[).
广东化
工
2011
，
3810
):
230-2316
板
、
回流比为
3
、
塔板数为
29
'
留出比为
0.
68,
在此条
件下
，
塔顶
BDO
质量分数可达
95.87%
。
通过模拟结
WU
J
F.
Application
of
model
analysis
tools
in
ASPEN
PLUS[J
)
.
GuangdongChem3calIndustry
2011
38
10
):
230-231.
：
6]
王彦飞
，
朱亮
，
杨立斌.
Aspen
Plus
应用于反应工程教学的实
践
果与实验结果的比较
，
验证了该工艺的可行性和模拟
结果的可靠性*利用
Aspen
Plus
软件对精憎塔参数
进行模拟
，
能够大大提高工作效率
，
选择最优的精憎塔
:
J
]
.
广东化
工
2011,38(9):187-188.
WANG
Y
F,ZHU
L,
YANG
L
B.
The
application
of
Aspen
Plus
in
"
chemical
reaction
engineering"
teaching
[
J
]
.
Guangdong
Chemical
Industry
2011
38
(
9
):
187-1886
设计条件及操作条件
，
达到减少能源消耗
、创造更大经
济效益的目的
*
参考文献
：
李玉芳
，
伍小明.我国
1,4
-丁二醇的
市
场分析
rn.
乙醛醋酸化工
，
孙兰义.化工流程模拟实训
—
—
Aspen
Plus
:
M
]
.
北京
：
化学工业
出版社
2012&-17.
[8]
LUYBEN
W
L.
Control
of
a
heat-integrated
pressure-swing
distil-
lationprocessfortheseparationofa
maximum-boilingazeotrope
[J).
Industrial
W
Engineering
Chemistry
Research,2014,53(46)
:
2015(5
)
,27-30,35.
18042-18053.
崔小明.国内外
1,4
-丁
二
醇
生产消费现状及
市
场分析
m.
石油化
(上接第
28
页
)
[)
LI
B
H,WANG
A
L,LIU
J,et
al.
Discovery
of
N
-((1-(4-(3-(3-
[10
)
ESCUDIER
B,EISEN
T,STADLER
W
M,et
al.
Sorafenib
in
ad
((
6
7-dimethoxyquinolin-3-yl
)oxy
)
phenyl)
ureido
)-2-
(
trifluoromethyl
)
phenyl)
piperidin-4-yl)
methyl)
propionamide(CHMFL-KIT-8
140)
as
a
vanced
clear-cell
renal-cell
carcinoma]
〕
)
.
The New
England
Jour-
nalofMedi7ine2007
356
(
2
):125-134.
[
1
)
MAYER
P,BRUNEL
P,CHAPLAIN
C,et
al.
New
substituted
1
highly
potenttype
'
inhibitor
capable
ofinhibiting
the
T670I
"gatekeeper"
mutant
of
cKIT
kinase
[J).
Journal
of
Medicinal
Chemistry
2016
59
18
):
8456-84726
(
2
3-dihydrobenzo
[
#
!
4
)
dioxin-2-ylmethyl
)
piperidin-4-ylderiva-
[
8
)
GHOSH
A
K
!
BRINDISI
M6Ureaderivativesin
moderndrugdis-
coveryand
medicinalchemistry
[
J
)6Journalof
MedicinalChemis-
try2019
63
(
6
):
2751-27886
[)
tives
wth
$2-adrenoceptor
antagonist
activity^).
Journal
of
Me-
dicin2lChemistry
2000
43
(
20
):
3653-3664.
[
12
)
AMATO
G
!
MANKE
A
!
WIETHE
R
onalized6
(
pip-
eridin-1-yl
)
-89-diphenylpurinesasperiphera
l
yrestrictedinverse
agonistsoftheCB1receptor
[
J
)
.JournalofMedicinalChemistry
!
魏振中
，
庞怀林,柳爱平
，等.嚏喘基
-4)-3-(2,6-
二氟苯甲酰基
)
b
衍生物的合成与生物活性口)
•
有机化学
，
2006
,
26
(
8
):
1120-1124.
WEI
Z
Z,PANG
H
L,LIU
A
P,et
al.
Synthesis
and
biological
ac-
tivityof1-
(
pyrimidin-4-yl
)
-3-
(
2
!
6-difluoroUenzoyl
)
urea
deriva-
[
13
)
2019
62
13
):
6330-6345.
ROSE
T
E,MORISSEAU
C,LIU
J
Y,et
al.
1-Ary1-3-
(
：
1-acylpip-
eridin-4-yl
)
ureainhibitorsofhumanand
murinesolubleepoxide
hydrolase
:
structure-activityrelationships
!
pharmacokinetics
!
and
reductionofinflammatorypain
[
J
).Journalof
MedicinalChemis-
try
2010
53
19
):
7067-7075.
tives[
J
)
.ChineseJournalofOrganicChemistry
2006
26
(
8
):
1120-
1124.
2024年5月24日发(作者：飞巧云)
!"#$%&
'
2020,
Vol.
37
No.
12
Chemistry
&
Bioengineering
doi
：
10.
3969/j.
issn.
1672
—
5425.
2020.
12.
012
李青鹏
，
姚
元
宏
，
张旭.利用
Aspen
Plus
软件模拟优化
1
#
-丁二醇
废液回
收
工艺化学与生物工程
，
2020,37(12)
：
5154.
LI
Q
P,YAO
Y
H,ZHANG
X.
Simulation
and
optimization
in
wastewater
recovery
of
1,
4-butanediol
by
Aspen
Plus
software
[J
(
.
Chemistry
W
Bioengineering
,2020,37(12)
：
51-54.
利用
Aspen
Plus
软件模拟优化
1
"
-丁二醇废液回收工艺
李青鹏
，
姚元宏
，
张
旭
(新疆中泰创新技术研究院有限责任公司
，
新疆乌鲁木齐
830000
)
摘
要
：
采用刮板式薄膜蒸发器与精
1
塔组合工艺处理
1
#
-丁
二醇
(
BDO)
废液
，
应用
Aspen
Plus软件对工艺参数
进行模拟与优化
，并通过间歇减
压
精
1
实验对模拟的工艺条件的可行性进行验证
&
/
定最优工艺条件为
:
进料位置为第
22
块塔板
、
回流比
3
、
塔板数
29
、
1
出比
0.
68,
在此条件下
，
塔顶
BDO
质量分数可达
95.
87%
&
通过模拟结果与实验结果
的比较
，
验证了该工艺的可行性和模拟结果的可靠,建
&
关键词
：
Aspen
Plus
软件
；
模拟优
化；
1,4
-丁二醇
；
废液.回收
；
减
压精
1
中图分类号:
TQ223.
12
文献标识码:
A
文章编号
=1672-5425
2020
12-0051-04
(
)
Simulation
and
Optimization
in
Wastewater
Recovery
of
1,
4-Butanediol
by
Aspen
Plus
Software
LI
Qingpeng,YAO
Yuanhon
g
,ZHANG
Xu
(.Xinjiang
Zhongtai
Innovation
&
Technology
Institute
Co
.
,Ltd
.
,
Urumqi
830000
,
China"
)
Abstract
:
We
treated
1,
4-butanediol(BDO
)
wastewater
by
the
combination
process
of
scraper
film
evapora
tor
and
distillation
column
,
simulated
and
optimized
the
process
parameters
by
the
Aspen
Plus
software.
Moreo
ver,
we
verified
the
feasibility
of
the
simulated
process
conditions
by
intermittent
decompression
distillation
ex
periments.
The
optimum
process
conditions
are
determined
as
follows
：
the
feeding
position
is
the
22nd
tower
plaOe
,
herefluxraOiois3
,
heplaOenumberis29
,
andOhedisOi
l
bovecondiions
,
he
mass
fraction
of
BDO
at
the
top
of
the
tower
can
reach
95.
87%.
By
comparing
the
simulation
results
with
the
experimenOalresulOs
,
hefeasibiliOyofOheprocessandOhereliabiliOyofOhesimulaOionresulOsareverified.
Keyword
s
:
Aspen
Plus
software
；
simulation
and
optimization
；
1,
4-butanediol
；
wastewater
recovery
；
decompression
dis-
tilation
二
醇
(BDO
)
是一种重要的化工原料
，
主要
用于生产四氢咲喃
/
聚四乙
二
醇醞
(THF/PTMEG
)
、
.-丁内酯
(
GBL
)
、
聚对苯
二
甲酸丁
二
醇酯
(PBT
)
以及
1,4
-丁
聚氨酯
(
PU)
等
，
在医药
、
纺织
、
造纸
、
汽车和日用化工
作者采用刮板式薄膜蒸发器与精憎塔组合工艺处
理
BDO
废液
，
应用
Aspen
Plus
软件对工艺参数进行
模拟与优化
，
并通过间歇减压精憎实验对模拟的工艺
条件的可行性进行验证卩
6
)
*
等领域应用广泛
(
12
)
。
采用
Reppe
法生产
BDO
的过
程中会产生大量含有
BDO
和钠盐的废液
,
目前一
般将其进行焚烧处理
，
造成利用率和经济效益低
*
回
1
BDO
废液回收工艺流程的模拟
1.1
BDO
废液组成
收利用废液中的
BDO
不仅能降低废液处理的环保压
新疆某化工企业
BDO
废液的组成及各成分在常
压下的沸点见表
1
*
力
，
而且为企业带来经济效益
，
具有重要的现实意义
*
收稿日期
20200812
作者简介
：
李青鹏
(
1988
—
)
,
男，
湖北孝感人
，
工程师
，
研究方向
：
石油化工
，
：
liqingpeng2008@sina.
cn&
李青鹏
，
等
：
利用
Aspen
Plus
软件模拟优化
1,4
-丁二醇废液回收工艺/
2020
%
第
12
期
表
1
BDO
成及各成分在常压下的沸点
WU
简捷法对精憎塔进行初始模拟设计
7
,
初始模拟
Tab.1
Component
ofBDO
wa
tewaterandtheirboiling
point
atatmo
phericpre
ure
成
分
质分数
/%
压下
点
/
b
条件为&
流比
2.20
、
流比
2.60
、
模拟塔板
数
29
、
置为第
20
块塔板
、
塔釜
荷
525.46
kW
、
留岀比
0.
68
*
理论塔板数与回流比的关
BDO
52
7
2280
甲酸钠
21
7
3600
氢氧化钠
05
1390
0
14
-丁烯二醇
07
14
-丁
”
2328
二醇
08
2380
2
-甲基
-1,4
-丁二醇
07
2214
2
-甲
-
二醇
15
27
2528
1.2
BDO
废液回收工艺流程如图
1
所示
*
废液
S2
.富含
BDO
的轻
组
分
S3
.重
组
分
S4.
精
僧塔
分离岀的重
组
分
S5.
精制
BDO
S6.
混合
重
组
分
B1.
换热器
B2.
刮板式薄膜蒸发器
B3.
精僧塔
B4.
混合器
图
1
BDO
收
Fig.1
Proce
flow
for
recovery
ofBDO
wa
tewater
废液经泵输送至刮板式薄膜蒸发器
，
在负压状态
下与
换热;废液中富含
BDO
的轻组分从刮板式薄
膜蒸发器顶
岀进入精憎塔中
压精憎
，
得到
精制的
BDO
；
废液中重组分从刮板式薄膜蒸发器底部
分离岀来与
塔塔釜分离岀来的重组分混合后输送
至
置
*
工业上
直接采用精憎塔对废液进行减压精
憎
，
容易岀现塔釜
结垢
、
塔板堵塞和管道堵塞等
*
因此
，
在废液进入
塔
刮
薄膜蒸
发器
（
压力
20
kPa
、
温度
227
b
）
,
废液经过脱
脱
重初
纯后
，
富含
BDO
的轻组分从刮
薄膜蒸发
器顶
岀进入
塔中
压
，
可有
：
免
废液因黏度大
、
高
直接采用
塔
?
的*
1.3
模拟条件
为了提高分离效果并降低能耗
，
以精憎塔塔顶
BDO
质量分数和塔釜
荷为评价指标
，
利用
Aspen
Plus
软件中的
RadFrac
模块模拟精憎塔的操
作单元
，
用
NRTL
塔
*
用
DST-
系曲
2
所示
*
400
更
聯
350
土
握
300
回
卯
250
報
200
崇
W
150
辜
戰
100
50
14
18
22
26
30
34 38
理论塔板数
图
2
理论塔板数与回流比的关系曲线
Fig.2
Relationcurveofnumberoftheoreticalplate
andrefluxratio
2
BDO
收工艺参数的优化
2.1
进料位置的优化
置对塔顶
BDO
质量分数和塔釜再沸器热
荷的
3
所示
*
96.70
525.78
96.60
525.76
场
、
525.74
框
96.50
飆
525.72
鞭
96.40
幣
525.70
爰
96.30
525.68
時
湘
W
96.20
525.66
1516
17
18
19
20
21
22
23
进料位置
图
3
进料位置对塔顶
BDO
质量分数和塔釜再沸器
热负荷的影响
Fig.3
Efect
offeedingpo
itiononma
fractionofBDO
attopoftowerandheatdutyofreboiler
3
可以看岀
，
塔顶
BDO
质量分数随废液进
料位置的下移先增加
*
这是由于
，
随着
卜位
置的下移
，
提憎段塔板数增加
，
从而增大了气液传质接
触面积
，
气液
到充分接触
，
塔顶
BDO
质量分数
逐渐增加
；
当
置下移至第
23
块塔板时
，
精憎段
塔板数
，
气液传质接触面
，
使得塔顶重组分
增多
、
轻组分
，
导致塔顶
BDO
质量分数减少
。
同时
，
当
置下移至第
23
块塔板时
，
塔釜
，
器
荷增加
*
虑
塔釜
荷
，
确定
李青鹏
，
等
：
利用
Aspen
Plus
软件模拟优化
1,4
-丁二醇废液回收工艺/
2020
%
第
12
期
22
块塔板为废液进料位置
*
何的
6
所示
*
2.2
的
化
回流比是
过程中的一个重要参数
，
不仅影响
能耗
，
作
，
对产品质
[
78
]
*
流
比对塔顶
BDO
质量分数和塔釜
荷的影响
4
示
*
98.00
2200.0
2000.0
A
97.00
1800.0
W
1600.0
fe
^
96.00
1400.0
#
三
1200.0
^
95.00
1000.0
B
CQ
800.0
1e
^
94.00
600.0
蚊
400.0
200.0
回流比
图
4
对
BDO
质
分数
再
的影响
Fig.4
Efect
ofrefluxratioon
ma
fractionofBDOat
topoftowerandheatdutyofreboiler
4
可以
看
出
，
随着回流比的增大
，
塔顶
BDO
质
分数
增
加
于
*
流
的
增
有
于提
高
分
离
，
但
是也会
造成操
作
成
本
增
加
、
塔釜再
荷
增
加
*
综合考虑分离
作
成
本
，
确
定回流比为
2.3
数的
3
*
化
塔板数对塔顶
BDO
质量分数和塔釜再沸器热负
荷的
5
示
*
97.14
f
97.12
635.5
房
97
」
0
635.0
上
、
^
97.08
星
97.06
634.5
駁
#
Q
97.04
634.0
^
爰
97.02
633.5
1<
97.00
633.0
湘
蚊
96.98
塔板数
图
5
塔板数对塔顶
BDO
质量分数和塔釜再沸器热负荷的影响
Fig.5
Efect
ofplatenumberonma
fractionofBDOat
to
oftowerandheatdut
ofreboiler
5
可以
看
岀
，
随着塔板数的
增
加
，
塔顶
BDO
质
分数
增
加
于
!
塔釜
荷
低
，
但
塔的
用却不断增加
*
综合
虑
，
确定塔板数为
29
*
2.4
憎出比的优化
岀
塔顶
BDO
质量分数和塔釜
900.0
800.0
房
上
、
^
700.0
駁
#
600.0
^
500.0
爰
1<
400.0
湘
蚊
300.0
图
6
对
BDO
质量分数
再
的影响
Fig.6
Efect
of
di
tilation
ratio
on
ma
fractionofBDO
attopoftowerandheatdutyofreboiler
从图
6
可以
看
岀
，
随着憎岀比的增大
，
塔顶
BDO
质量分数先
缓慢
增
加
，在憎岀比为
0.68
时
，
达到最大
*
这
是因为
，
当憎出比小于
0.
68
时
，
在其
它参
数
的
情况下
，
精憎塔
分
，
塔
内
气液
到充分接触
，
达到了较好的传质
，
保证
了
较高的
BDO
纯
度
；
而当憎岀
于
0.68
后
，
在回流
的
情况下
，
气相
的
上
逐渐
加快
，
使得气液
两相的传质过程受阻
，
废
液
中的重
组
分进
入
塔顶
，
导致
BDO
质量分数
，
纯度下降
*
同时
，
随着憎岀比的
增大,塔顶
采
岀量
逐渐
增大
，
导
致
塔釜
荷
增
加
。
综合考虑
，
确定憎出比为
0.68
*
3
BDO
废液回收优化工艺的验证
采
用
间歇减压精憎
实
验对
优
化的
BDO
废液回收
工
验证
。
由
于在实际工业生产中
，
分
离
过程在
刮
薄膜蒸发
塔中进行
，
而实验室不具备
此条彳
，
因此验证实验在玻璃精憎塔中进行
，
塔釜为玻
璃四
口烧瓶
，
采
用电加热套加热
*
验证
工艺流程为
：
将
BDO
废
液
加
入
到
四口烧瓶中
，
采
用电加热套加热烧
瓶
，
膜
真空泵控制塔
内
压
力
，
塔顶
管采
用循
环水进行冷却
，
收集塔顶憎岀组分
，
采用气相色谱法测
定各物
料组成
*
塔参数为
：
塔径
40
mm
、
填
料高度
1.
0m
、
填料规格
4mmX4mm
、
不锈钢丝网填
、
理论塔板数
29
*
减压精憎条件为
：
塔顶压力
6
kPa
、
回流比
3
、
塔底温度
200
C
*
结果与实验结
果对比见表
2
*
表
2
可以看岀
，
Aspen
Plus
软件的模拟值与实
验
值
接
近
，
模拟
优
化的
BDO
废液回
收
工艺具有可
。
存在
是由于采用间歇减压精憎废液
，在恒
定回流
塔板数下
，
随着精憎时间的延长
，
塔底组分
导致
塔顶
BDO
质量分数
低
于
值
*
因
李青鹏
，
等
：
利用
Aspen
Plus
软件模拟优化
1,4
-丁二醇废液回收工艺/
2020
%
第
12
期
表
2
模拟结果与实验结果对比
工技术与经济
，
2015(1
)
2126.
CUI
X
M.
Production
and
consumption
stuation
of
1,
4-butanediol
at
home
and
abroad
and
the
market
analysis]
〕
).
Techno-Econom
Tab.2
Comparionof
imulationre
ult
andexperimentalre
ult
BDO
质量分数
/
%
温度
/b
塔顶
152.2
158.0
项目-
塔顶
塔顶
压
力
kPa
6
6
ics
in
Petrochemicals
2015(1)
:
21-26.
：
3]
刘尚荣
.14
-丁
二
醇
塔
18.72
20.53
塔
197.4
198.0
的分
离模拟与副
产物的回
收:
D
)
.
西安
：
西安
模拟值
实
验值
97.04
95.87
科技大学
2018
LIU
S
R.
The
simulation
of
separation
1,
4-butanediol
and
recove
ring
of
by-products
[D).
Xi'an
：
Xi'an
Universiy
of
Science
and
此
，
使用
NRTL
模型对精憎过程进行模拟是合理的
，
模拟数据能为工艺流程的工业化提供指导
*
Technology
2018.
梁小元
，
闫济民
，
李晓
平
.14
-丁
二
醇生产中的中间物料分析
[)
.
山西化
工
2007
27(4):35-36,39.
LIANG
X
Y,YAN
J
M,LI
X
P.
Component
analysis
of
intermedi
4
结论
采用刮板式薄膜蒸发器与精憎塔组合工艺处理
BDO废液
，
应用
Aspen
Plus
软件对工艺参数进行模
拟与优化
，
最优工艺条件如下
：
进料位置为第
22
块塔
ates
during
1,
4-butanediol
production^].
Shanxi
Chemical
Indus
try
2007
27
(4)
:
35-36
,
39.
：
5
]
吴
建方
.
ASPEN
PLUS
模型分析
工
具的应用
[).
广东化
工
2011
，
3810
):
230-2316
板
、
回流比为
3
、
塔板数为
29
'
留出比为
0.
68,
在此条
件下
，
塔顶
BDO
质量分数可达
95.87%
。
通过模拟结
WU
J
F.
Application
of
model
analysis
tools
in
ASPEN
PLUS[J
)
.
GuangdongChem3calIndustry
2011
38
10
):
230-231.
：
6]
王彦飞
，
朱亮
，
杨立斌.
Aspen
Plus
应用于反应工程教学的实
践
果与实验结果的比较
，
验证了该工艺的可行性和模拟
结果的可靠性*利用
Aspen
Plus
软件对精憎塔参数
进行模拟
，
能够大大提高工作效率
，
选择最优的精憎塔
:
J
]
.
广东化
工
2011,38(9):187-188.
WANG
Y
F,ZHU
L,
YANG
L
B.
The
application
of
Aspen
Plus
in
"
chemical
reaction
engineering"
teaching
[
J
]
.
Guangdong
Chemical
Industry
2011
38
(
9
):
187-1886
设计条件及操作条件
，
达到减少能源消耗
、创造更大经
济效益的目的
*
参考文献
：
李玉芳
，
伍小明.我国
1,4
-丁二醇的
市
场分析
rn.
乙醛醋酸化工
，
孙兰义.化工流程模拟实训
—
—
Aspen
Plus
:
M
]
.
北京
：
化学工业
出版社
2012&-17.
[8]
LUYBEN
W
L.
Control
of
a
heat-integrated
pressure-swing
distil-
lationprocessfortheseparationofa
maximum-boilingazeotrope
[J).
Industrial
W
Engineering
Chemistry
Research,2014,53(46)
:
2015(5
)
,27-30,35.
18042-18053.
崔小明.国内外
1,4
-丁
二
醇
生产消费现状及
市
场分析
m.
石油化
(上接第
28
页
)
[)
LI
B
H,WANG
A
L,LIU
J,et
al.
Discovery
of
N
-((1-(4-(3-(3-
[10
)
ESCUDIER
B,EISEN
T,STADLER
W
M,et
al.
Sorafenib
in
ad
((
6
7-dimethoxyquinolin-3-yl
)oxy
)
phenyl)
ureido
)-2-
(
trifluoromethyl
)
phenyl)
piperidin-4-yl)
methyl)
propionamide(CHMFL-KIT-8
140)
as
a
vanced
clear-cell
renal-cell
carcinoma]
〕
)
.
The New
England
Jour-
nalofMedi7ine2007
356
(
2
):125-134.
[
1
)
MAYER
P,BRUNEL
P,CHAPLAIN
C,et
al.
New
substituted
1
highly
potenttype
'
inhibitor
capable
ofinhibiting
the
T670I
"gatekeeper"
mutant
of
cKIT
kinase
[J).
Journal
of
Medicinal
Chemistry
2016
59
18
):
8456-84726
(
2
3-dihydrobenzo
[
#
!
4
)
dioxin-2-ylmethyl
)
piperidin-4-ylderiva-
[
8
)
GHOSH
A
K
!
BRINDISI
M6Ureaderivativesin
moderndrugdis-
coveryand
medicinalchemistry
[
J
)6Journalof
MedicinalChemis-
try2019
63
(
6
):
2751-27886
[)
tives
wth
$2-adrenoceptor
antagonist
activity^).
Journal
of
Me-
dicin2lChemistry
2000
43
(
20
):
3653-3664.
[
12
)
AMATO
G
!
MANKE
A
!
WIETHE
R
onalized6
(
pip-
eridin-1-yl
)
-89-diphenylpurinesasperiphera
l
yrestrictedinverse
agonistsoftheCB1receptor
[
J
)
.JournalofMedicinalChemistry
!
魏振中
，
庞怀林,柳爱平
，等.嚏喘基
-4)-3-(2,6-
二氟苯甲酰基
)
b
衍生物的合成与生物活性口)
•
有机化学
，
2006
,
26
(
8
):
1120-1124.
WEI
Z
Z,PANG
H
L,LIU
A
P,et
al.
Synthesis
and
biological
ac-
tivityof1-
(
pyrimidin-4-yl
)
-3-
(
2
!
6-difluoroUenzoyl
)
urea
deriva-
[
13
)
2019
62
13
):
6330-6345.
ROSE
T
E,MORISSEAU
C,LIU
J
Y,et
al.
1-Ary1-3-
(
：
1-acylpip-
eridin-4-yl
)
ureainhibitorsofhumanand
murinesolubleepoxide
hydrolase
:
structure-activityrelationships
!
pharmacokinetics
!
and
reductionofinflammatorypain
[
J
).Journalof
MedicinalChemis-
try
2010
53
19
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7067-7075.
tives[
J
)
.ChineseJournalofOrganicChemistry
2006
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1124.