萃取塔单元操作手册操作说明书东方仿真ES北京东方仿真软件技术有限公司2009年1月
萃取塔单元操作手册 操作说明书 北京东方仿真软件技术有限公司 2009 年 1 月
一、工作原理简述利用化合物在两种互不相溶（或微溶）的溶剂中溶解度或分配系数的不同，使化合物从一种溶剂内转移到另外一种溶剂中。经过反复多次萃取，将绝大部分的化合物提取出来。分配定律是萃取方法理论的主要依据，物质对不同的溶剂有着不同的溶解度。在两种互不相溶的溶剂中，加入某种可溶性的物质时，它能分别溶解于两种溶剂中，实验证明，在一定温度下，该化合物与此两种溶剂不发生分解、电解、缔合和溶剂化等作用时，此化合物在两液层中之比是一个定值。不论所加物质的量是多少，都是如此。用公式表示C./C,=KC.CB分别表示一种化合物在两种互不相溶地溶剂中的摩尔浓度。K是一个常数，称为“分配系数”。有机化合物在有机溶剂中一般比在水中溶解度大。用有机溶剂提取溶解于水的化合物是萃取的典型实例。在萃取时，若在水溶液中加入一定量的电解质（如氯化钠）利用“盐析效应”以降低有机物和萃取溶剂在水溶液中的溶解度，常可提高萃取效果。要把所需要的化合物从溶液中完全萃取出来，通常萃取一次是不够的，必须重复萃取数次。利用分配定律的关系，可以算出经过萃取后化合物的剩余量。设：V为原溶液的体积Wo为萃取前化合物的总量W为萃取一次后化合物的剩余量W2为萃取二次后化合物的剩余量1地址：北京市朝阳区安外小关东里10号院，润宇大厦610室邮编：100029E-mail:support@besct.com电话：010-64951832网址：www.besct.com
地址：北京市朝阳区安外小关东里 10 号院，润宇大厦 610 室 邮编：100029 E-mail:support@besct.com 电话：010－64951832 网址：www.besct.com 1 一、工作原理简述 利用化合物在两种互不相溶（或微溶）的溶剂中溶解度或分配系数的不同，使化 合物从一种溶剂内转移到另外一种溶剂中。经过反复多次萃取，将绝大部分的化合物 提取出来。 分配定律是萃取方法理论的主要依据，物质对不同的溶剂有着不同的溶解度。 在两种互不相溶的溶剂中，加入某种可溶性的物质时，它能分别溶解于两种溶剂中， 实验证明，在一定温度下，该化合物与此两种溶剂不发生分解、电解、缔合和溶剂化 等作用时，此化合物在两液层中之比是一个定值。不论所加物质的量是多少，都是如 此。用公式表示。 CA/CB=K CA.CB 分别表示一种化合物在两种互不相溶地溶剂中的摩尔浓度。K 是一个常 数，称为“分配系数”。 有机化合物在有机溶剂中一般比在水中溶解度大。用有机溶剂提取溶解于水的 化合物是萃取的典型实例。在萃取时，若在水溶液中加入一定量的电解质（如氯化钠）， 利用“盐析效应”以降低有机物和萃取溶剂在水溶液中的溶解度，常可提高萃取效果。 要把所需要的化合物从溶液中完全萃取出来，通常萃取一次是不够的，必须重 复萃取数次。利用分配定律的关系，可以算出经过萃取后化合物的剩余量。 设：V 为原溶液的体积 w0 为萃取前化合物的总量 w1 为萃取一次后化合物的剩余量 w2 为萃取二次后化合物的剩余量
Ws为萃取n次后化合物的剩余量S为萃取溶液的体积经一次萃取，原溶液中该化合物的浓度为wi/V：而萃取溶剂中该化合物的浓度为（Wo-wi）/S；两者之比等于K，即：w1/VKV=KWiWo(wo-w.) /SKV+S同理，经二次萃取后，则有w2/V=K即(wi-W2) /SKVKVW2=W;=WoKV+SKV+S因此，经n次提取后：KVw,=wo (KV+S当用一定量溶剂时，希望在水中的剩余量越少越好。而上式KV/(KV+S)总是小于1，所以n越大，wn就越小。也就是说把溶剂分成数次作多次萃取比用全部量的溶剂作一次萃取为好。但应该注意，上面的公式适用于几乎和水不相溶地溶剂，例如苯，四氯化碳等。而与水有少量互溶地溶剂乙醚等，上面公式只是近似的。但还是可以定性地指出预期的结果。二、工艺流程简介本装置是通过萃取剂（水）来萃取丙烯酸丁酯生产过程中的催化剂（对甲苯磺酸）。具体工艺如下：2地址：北京市朝阳区安外小关东里10号院，润宇大厦610室邮编：100029E-mail:support@besct.com电话：010-64951832网址：www.besct.com
地址：北京市朝阳区安外小关东里 10 号院，润宇大厦 610 室 邮编：100029 E-mail:support@besct.com 电话：010－64951832 网址：www.besct.com 2 w3 为萃取 n 次后化合物的剩余量 S 为萃取溶液的体积 经一次萃取，原溶液中该化合物的浓度为 w1/V；而萃取溶剂中该化合物的浓度 为(w0-w1)/S；两者之比等于 K，即： w1/V =K w1=w0 KV (w0-w1)/S KV+S 同理，经二次萃取后，则有 w2/V =K 即 (w1-w2)/S w2=w1 KV =w0 KV KV+S KV+S 因此，经 n 次提取后: wn=w0 ( KV ) KV+S 当用一定量溶剂时，希望在水中的剩余量越少越好。而上式 KV/(KV+S)总是小于 1， 所以 n 越大，wn 就越小。也就是说把溶剂分成数次作多次萃取比用全部量的溶剂作一 次萃取为好。但应该注意，上面的公式适用于几乎和水不相溶地溶剂，例如苯，四氯 化碳等。而与水有少量互溶地溶剂乙醚等，上面公式只是近似的。但还是可以定性地 指出预期的结果。 二、工艺流程简介 本装置是通过萃取剂（水）来萃取丙烯酸丁酯生产过程中的催化剂（对甲苯磺酸）。 具体工艺如下：
将自来水（FCW）通过阀V4001或者通过泵P425及阀V4002送进催化剂萃取塔C-421，当液位调节器LIC4009为50%时，关闭阀V4001或者泵P425及阀V4002；开启泵P413将含有产品和催化剂的R-412B的流出物在被E-415冷却后进入催化剂萃取塔C-421的塔底：开启泵P412A，将来自D-411作为溶剂的水从顶部加入。泵P413的流量由FIC-4020控制在21126.6kg/h：P412的流量由FIC4021控制在2112.7kg/h；萃取后的丙烯酸丁酯主物流从塔顶排出，进入塔C-422：塔底排出的水相中含有大部分的催化剂及未反应的丙烯酸，一路返回反应器R-411A循环使用，一路去重组分分解器R-460作为分解用的催化剂（见图1)。催化剂萃取控制0O42xV4006200窗4105FV-4021CA2HOV40051-/410E10540FV-4020ER-440CwsA13AJEFV-4041一CWR/4109P-403FV-401SGV400一R-460空CK-V-406FV-4022V4009V4007图1萃取塔单元带控制点流程图下表是萃取过程中用到的物质3地址：北京市朝阳区安外小关东里10号院，润宇大厦610室邮编：100029E-mail:support@besct.com电话：010-64951832网址：www.besct.com
地址：北京市朝阳区安外小关东里 10 号院，润宇大厦 610 室 邮编：100029 E-mail:support@besct.com 电话：010－64951832 网址：www.besct.com 3 将自来水（FCW）通过阀 V4001 或者通过泵 P425 及阀 V4002 送进催化剂萃取塔 C-421，当液位调节器 LIC4009 为 50%时，关闭阀 V4001 或者泵 P425 及阀 V4002；开启 泵 P413 将含有产品和催化剂的 R-412B 的流出物在被 E-415 冷却后进入催化剂萃取塔 C-421 的塔底；开启泵 P412A，将来自 D-411 作为溶剂的水从顶部加入。泵 P413 的流 量由 FIC-4020 控制在 21126.6kg/h；P412 的流量由 FIC4021 控制在 2112.7kg/h；萃 取后的丙烯酸丁酯主物流从塔顶排出，进入塔 C-422；塔底排出的水相中含有大部分 的催化剂及未反应的丙烯酸，一路返回反应器 R-411A 循环使用，一路去重组分分解器 R-460 作为分解用的催化剂（见图 1）。 FV-4021 C-421 E-415 CW FIC 4021 LIC 4009 P-412A/B P-413A/B R-412B C-422 R-460 R-411 催化剂萃取控制 D-411 FCW V4103 V4104 V4101 V4102 V4002 V4001 V4005 V4107 V4108 FV-4020 V4105 V4106 V4003 FV-4022 V4111 V4112 V4007 FV-4061 V4113 V4114 V4009 FV-4041 FIC 4041 TI 4020 P-403 FV-4019 V4109 V4110 V4004 FIC 4020 FIC 4019 FIC 4022 FIC 4061 P-425A/B V4115 V4116 TI 4021 FI 4031 PI 4012 TIC 4014 CWR CWS V4006 图 1 萃取塔单元带控制点流程图 下表是萃取过程中用到的物质
组分名称FORMULA水H201H202BUOH丁醇C4H1003AA丙烯酸C3H4024BAC7H1202丙烯酸丁酯5D-AA3-丙烯酰氧基丙酸C6H8049FURC5H4027PTSAC7H803S对甲苯磺酸三、主要设备（如表1所示）表1主要设备一览表设备位号设备名称P425进水泵P412A/B溶剂进料泵P413主物流进料泵冷却器E415萃取塔C-421四、调节阀、显示仪表及现场阀说明1.调节阀（如表2所示）表2调节阀位号单位所控调节阀正常值正常工况串级FV40212112.7kg/hFIC4021kg/h自动FIC4020FV402021126.6FIC4022FV40221868.4kg/h自动串级FIC4041FV404120000kg/hFV406177.1kg/h自动FIC4061%50L14009萃取剂相液位自动℃30自动TIC40144地址：北京市朝阳区安外小关东里10号院，润宇大厦610室邮编：100029网址：www.beset.comE-mail:support@besct.com电话：010-64951832
地址：北京市朝阳区安外小关东里 10 号院，润宇大厦 610 室 邮编：100029 E-mail:support@besct.com 电话：010－64951832 网址：www.besct.com 4 组分 名称 FORMULA 1 H2O 水 H2O 2 BUOH 丁醇 C4H10O 3 AA 丙烯酸 C3H4O2 4 BA 丙烯酸丁酯 C7H12O2 5 D-AA 3-丙烯酰氧基丙酸 C6H8O4 9 FUR C5H4O2 7 PTSA 对甲苯磺酸 C7H8O3S 三、主要设备（如表 1 所示） 表 1 主要设备一览表 设备位号 设备名称 P425 P412A/B P413 E-415 C-421 进水泵 溶剂进料泵 主物流进料泵 冷却器 萃取塔 四、调节阀、显示仪表及现场阀说明 1.调节阀（如表 2 所示） 表 2 调节阀 位号 所控调节阀 正常值 单位 正常工况 FIC4021 FIC4020 FIC4022 FIC4041 FIC4061 LI4009 TIC4014 FV4021 FV4020 FV4022 FV4041 FV4061 萃取剂相液位 2112.7 21126.6 1868.4 20000 77.1 50 30 kg/h kg/h kg/h kg/h kg/h % ℃ 串级 自动 自动 串级 自动 自动 自动