费托合成水相副产物混合醇分离:馏分切割工艺设计及控制

费托合成水相副产物主要为C1～C8醇(甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、戊醇、己醇、庚醇和辛醇)与水的混合物,其中水的质量分数高达95％,且C2～C8醇与水均形成最低共沸物.此类醇水混合物的完全分离虽具重要价值,但难度大、能耗高,一直是学界和工业界的关注热点.本研究充分利用C2～C3醇水混合物的均相共沸物特性和C4～C8醇水混合物的高度非均相共沸物特性,提出两塔-侧线分相器工艺:通过侧线精馏塔实现C1～C3醇水、富C4～C8醇水和水的精准馏分切割;富C4～C8醇水混合物通入分相器以打破精馏边界,其中富水相返回侧线精馏塔,富醇相进入汽提塔,得到无水C4～C8醇混合物.基于年度总成本(total annual cost,TAC)的稳态优化表明,与常规三塔粗分流程相比,两塔-侧线分相器工艺能够降低TAC 14.79％,节约能耗15.96％.进一步,建立了两塔-侧线分相器工艺的控制结构,动态模拟表明,结合浓度控制器与前馈比例的控制结构表现出良好的控制性能.