|
椰子油酸的连续减压精馏分离（辛酸和癸酸）
椰子油脂肪酸中含有丰富的辛酸、癸酸和少量的己酸、十二烷酸。辛酸可用于制造染料、药物、香料，也作杀虫剂、防霉剂、防锈剂、缓蚀剂、发泡剂、消泡剂等；癸酸主要用于制取癸酸酯类产品，其酯类用作香料、湿润剂、增塑剂和食品添加剂等。因此分离出椰子油脂中的辛酸和癸酸具有良好的商业前景。
ASPEN PLUS全称为“过程工程的先进系统”(Advanced System for Process Engineering，简称ASPEN)，由美国麻省理工学院于上世纪七十年代后期研制开发的大型化工过程模拟软件。该软件是基于稳态化工模拟、优化、灵敏度分析和经济评价的大型化工流程模拟软件，它提供了大量的物性数据、热力学模型和单元操作模块，可用于化工过程的模拟、设计和优化。
采用Aspen Plus化工模拟软件中的严格计算法RadFrac单元操作模块对椰子油脂肪酸进行两个精馏塔串联操作模拟，选取热力学模型UNIQUAC进行计算，操作压强为2500Pa(绝压)，可得到高纯度的辛酸(DIST1)和癸酸(DIST2)。物料经B1塔分离时，由于己酸含量很少，塔顶直接得到产物辛酸(DIST1)；塔底产物(BOTM1)为癸酸和十二烷酸混合物，再经B2塔精馏分离，塔顶得产物癸酸(DIST2)。
精馏塔B1塔的操作条件确定
(1)塔板数对分离效果的影响
在进料质量流率为20kg/h、回流比为2、进料位置为塔中部进料的条件下考察塔板数对塔顶、塔底产物的影响。随着塔板数的增加，辛酸的质量分数和回收率也逐渐增加。当塔板数为15时，塔板数继续增加，而辛酸的质量分数和回收率基本不变。因此，选择最佳塔板数为15。
(2)进料位置对分离效果的影响
在进料质量流率为20kg/h、回流比为2、塔板数为15的条件下考察进料位置对塔顶的影响。进料位置逐渐增加，塔顶辛酸的质量分数和回收率逐渐增加；当到第8块塔板时，随着进料位置的进一步的增加，塔顶辛酸的质量分数和回收呈下降趋势。因此，最佳进料位置为第8块板。
(3)回流比对分离效果的影响
在进料为20kg/h、塔板数为15、进料位置为第8块塔板的条件下考察回流比对塔顶产物的影响。利用ASPEN 软件里的敏感性分析，考察了不同回流比对辛酸产物的质量分数的影响。随着回流比的增大，产物的质量分数也随之增大，在回流比2这一点出现拐点，随着回流比进一步增大，产物的质量分数没有明显增加。所以最佳回流比定为2。
综合上述可得：操作压强为2500Pa(绝压)，B1塔在进料20kg/h，塔内15块塔板，进料位置为第8块塔板，回流比为2的条件下，在塔顶可得轻组分辛酸的质量流率8.675kg/h，质量分数可达98.58 %及回收率可99.83 %。塔底产物癸酸、十二烷酸的混合流股质量流率为11.2kg/h，其中癸酸质量分数可达97.14 %。塔底产物作为B2塔的进料，再次精馏分离，得到产物癸酸的产量和回收率。
精馏塔B2塔的操作条件确定
(1)塔板数对分离效果的影响
由B1 塔底产物作为B2塔的进料，已知进料为质量流率11.2kg/h，其中癸酸为10.8799 kg/h、十二烷酸0.3201 kg/h。回流比为1，塔中间位置进料，考察B2塔板数对癸酸产物的影响。随着增加塔板数，癸酸的回收率和质量分数也随之增加，增加到15块塔板时，癸酸回收率和质量分数的增加就不明显了，因此B2的塔板数15。
(2)进料位置对分离效果的影响
在确定进料质量流率11.2kg/h、回流比为1，塔板数为15的条件下考察进料位置的影响。随着进料位置的增加，癸酸的质量分数和回收率也随之增加，但是到了第9块塔板是，塔板数继续增加，回收率和质量分数反而下降，因此选择第9块塔板为进料板。
(3)回流比对分离效果的影响
在条件进料质量流率为11.2kg/h，塔板数为15，进料为第9块塔板时，回流比对产物癸酸的质量分数影响不大，回流比确定为1。
综合可得，操作压强为2500Pa(绝压)，B2塔塔板数为15，第9块塔板进料，回流比为1，塔顶可得到产物癸酸的质量流率为10.86kg/h，质量分数为9 9.79 %及回收率为98.81 %。
采用Aspen Plus模拟软件对椰子油脂酸连续减压精馏进行模拟优化，结果如下：操作压强为2500Pa(绝压)，B1塔塔板数为15，第8块塔板进料，回流比为2，塔顶可得到产物辛酸的质量流率为8.67kg/h，质量分数可达98.58 %，回收率可达99.83 %。塔底物料经B2塔进一步分离，B2塔塔板数为15，第9块塔板进料，回流比为1，塔顶可得到产物癸酸的质量流率为10.86 kg/h，质量分数为99.79 %及回收率为98.81 %。模拟结果表明，椰子油脂经两个精馏塔可以有效分离，得到的产物辛酸，癸酸的质量分数都达99%及回收率可达98 %，对工业化生产具有实际指导意义。
谢萍，翁居轼，冯晖 《广东化工》 2012年 第17期
|