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２００７年第３８卷第３期 文章编号：１００６－－４１８４（２００７）０４—００２５－０４ 《浙江化工》 一２５ 用ＡＳＰＥＮ ＰＬＵＳ软件预测水一２，３一丁二醇 汽液相平衡数据 高山林，方云进｝，戚一文（华东理工大学国家化学反应工程重，占’实验室，上海２００２３７） 摘要：讲述了用Ａｓｐｅｎ Ｐｌｕｓ软件估算汽液相平衡数据的一般方法，并给出了水一２，３一丁二 醇和２，３一丁二醇一１，３一丙二醇物系在不同压力下的汽液相平衡数据，结果表明通过精馏操作可 以将２。３－－＇ｌ＂￣醇分离提纯。 关键词：２，３一丁二醇；Ａｓｐｅｎ Ｐｌｕｓ；汽液相平衡；１，３一丙二醇 ２，３一丁二醇（２，３－Ｂｕｔａｎｅｄｉｏ１）广泛应用于化工、 张鹏等Ｉ８１用ＵＮＩＦＡＣ模型基团贡献法估算了水一 食品、燃料以及航空等各个领域【】－２１。以２，３一丁二醇 为原料可制备重要的工业有机溶剂甲乙酮。为甲乙 酮的生产开辟了新的路线；２，３一丁二醇还可用于制 １，３一丙二醇的汽液平衡数据，其计算公式多且繁琐， 还涉及到活度系数计算模型、饱和蒸汽压计算模型 和基团的划分选择。Ａｓｐｅｎ Ｐｌｕｓ是一款功能十分强大 备树脂、化妆品、油墨、香料、炸药及医药中间体，还 的工艺模拟软件，广泛用于模拟化工过程。本文将用 可作为化工原料来生产２一丁烯和１．３一丁二烯等橡 Ａｓｐｅｎ Ｐｌｕｓ来估算水一２，３一丁二醇物系和２，３一丁二 胶单体：酯化形式的２，３一丁二醇是合成聚亚胺的前 醇一１，３一丙二醇物系在１０～１００ｋＰａ下的汽液相平衡 体，可应用于药物、化妆晶、洗液等；２，３一丁二醇自 身可以作为单体用来合成高分子化合物：左旋形式 的２，３一丁二醇南于其较低的凝同点可用做抗冻剂。 ２，３一丁二醇的合成方法主要是微生物发酵法，但 数据。 １估算流程 １．１汽液平衡数据的模拟模型 在Ａｓｐｅｎ Ｐｌｕｓ软件里。常用Ｆｌａｓｈ２（两股出口流 的闪蒸罐）和Ｆｌａｓｈ３（三股出口流的闪蒸罐）单元操 在发酵液中水的比重很高，而产物２，３一丁二醇的 含量很低为ｌ ＯＯｇ／Ｌ左右 。因此要从发酵液中提纯 作模型来模拟汽液相平衡数据。本文在模拟时将选 ２，３一丁二醇，就必须除去大量的水。无论是通过蒸 择Ｆｌａｓｈ２操作模型，具体流程如图１。 馏将发酵液浓缩提纯还是通过醛类和２，３一丁二醇 １＿２模拟条件的选择及操作参数的输入 先结合再水解提纯，这都需要水一２，３一丁二醇物系 先在ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ中选择模拟方法，选ＵＮＩＦＡＣ为 在常压以及减压下的汽液相平衡数据。另外在刘德华 计算方法。然后输人进料参数：常温（２５￣Ｃ）、常压 等『 的发酵方法中会同时生成１，３一丙二醇和２，３一 （１０１．３ｋＰａ），总的进料流率ｌｋｍｏ￣ｈｒ。水和２，３一丁二 丁二醇，为了得到这两种高附加值的产品，这也需要 醇的进料比率可以根据需要改变。输人完毕后，规定 ２，３一丁二醇一１，３一丙二醇物系在常压以及减压下的 Ｆｌａｓｈ２的操作参数。如图２： 汽液相平衡数据。但这些数据在物性手册和已经报 ”Ｐｒｅｓｓｕｒｅ”选项输人水一２，３一丁二醇物系所要模 道的文献上都很难查到，若逐一通过实验获取，则费 时不经济。 收稿日期：２００６—１２－２０ 作者简介：高山林（１９８２一），男，湖北省松滋人，上海市华东理工大学 化工学院在读研究生。 拟的汽液相平衡数据的操作压力，”Ｖａｐｏｒ ｆｒａｃｔｉｏｎ” 选项根据需要改变数值Ｏ～１之间。 在规定了物系所要模拟的汽液相平衡数据的操 作压力后，通过改变水和２，３一丁二醇的进料比率以 维普资讯 http://www.cqvip.com
２６一 ＺＨＥＪＩＡＮＧ ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＩＮＤＵＳＴＲＹ Ｖｏ１．３８ Ｎｏ．０３（２００７） ｜ｌ·酗３ｔ ｔｔ＾ 。盛ｔ嚣 ｆ ¨ｔ ·ｔ Ｌｔ 塾＾如ｔ ｇｌ１｝ 谬ｌ霹 黛 一 回 琏 ：ｆ＝＝ 警兰ｌ■ ｉ… 一 ｉｊ 、 蕊蕊 羞曼麓…｝一、 ｊ霹 … …ｊ 哆却 Ａ ／｝０ Ａ： ０ 、 鞲 —一 《 妇 叼 ｛Ｇ咖 件ｌ鞋 椎 粥｝舯ｅ ｌ ２ Ｓｌ 耋 ｌ粕Ｈ Ｉ ｓｊ；口建 ｔ、、｛｝ ｔ螂－’ 撵怖牲¨Ｉｔ Ｉ＿嘲 Ｉｄ＇§ ’Ｉｌ ｈ 蕊 去 蠢 蕊 黪 黼飘翮豳糕 黧 ｌ － 固ｌ乜 １ －｛妇 ｛＜＜ 嘲 ＞＞ 图｝№ ｓｔｌ雌 如ｐｅ。 曩ｔ ∞ Ｒ蝴。幽 Ｅｒａａｗ￣｝ ； ｃ∞ ｅ矗ｔ ＋ 叩 ｔＩｔ； ＦＩ奉 镩＿ ａ吣ｍ 一 ０立ｄ Ｓｔｒ＊￣ｓ ‘§ 聃 ｋ ｛ｒＩ 飘 ———■■＿｛ ｒ０ ｊ＿ §ｌ ＶａｐｏｒｆＩ 嘲 ＇ｊ瓣５ ｝ …：ｌ 移Ｉ ｎｔ 二Ｊ Ｉｆｃ ·Ｉ Ｖ删曲黜。 Ｅ１ｏ ｌｃ ｔｌ ’ ｝ 琢 嘲 ．ｂ】 ｓ 移ｌｏ Ｉ砷 ｔ ◇轴 错岬ｔ 二＿Ｊ｝“ｔｓ ’ ．Ｊ鬟ｔ¨ｔ：ｏＡ ｃｏ ｍ ＋塑｝１ｗ矗ｔｔｔｉ 卸ｔ１ ｓ ＋： Ｈｏｔｄ ｈ ｌ＃Ｔ·缸ｌ 杓ｃ帐ｆｉ ¨ｔｌ口ｎ 鏊ｉ｛ 拳耳啪 ＾ｋｏｈ 吐ｉ ｋ’ 档ｔｒｔ ： 杠 ｉｆＩ ＜：。‘ 峨 聃 妇 ｓ ｐ村矗ｔ ｔ Ｈｅａｔ￡，ｃｃ ｉ；ｃ如始 只ｅ ￥｛ ｅ； 世 措 ｔ ｌ Ｍ嘲 勘『Ｉ｛Ｓｄｉｄｔ｛Ｕ＝ｅｔ￣ｌｅｌｓ ２ ０，ｆＲＥＡＭ￣３ ‘Ｆｌ靛ｈ２ ０ｅｃ 蝴 固，Ｓｅ０ 图２ 维普资讯 http://www.cqvip.com
２００７年第３８卷第３期 《浙江化工》 一２７一 及”Ｖａｐｏｒ ｆｒａｃｔｉｏｎ”选项数值。就可以得到该操作压 力下的水一２，３一丁二醇物系的汽液相平衡数据。改 变”Ｐｒｅｓｓｕｒｅ”选项数值。就可以得到不同操作压力下 的汽液相平衡数据。 ２估算结果和讨论 ２．１水一２。３一丁二醇汽液相平衡数据 用Ａｓｐｅｎ Ｐｌｕｓ软件模拟的水一２，３一丁二醇物系 分别在１００ｋＰａ，５０ｋＰａ，１０ｋＰａ时，不同的液相组成所 对应的汽相组成以及相平衡温度数据如表１： 表１水一２，３一丁二醇汽液相平衡数据 由模拟数据可知，水一２，３一丁二醇物系在全浓 度范围内不存在恒沸点，且在水的含量很低时，水在 汽相中依然占有较高的摩尔分率。因此水一２，３一丁 二醇物系比较容易分离。可以通过精馏操作将其分 离。且可以采用较小的回流比以缩短操作时间和降 低热能耗。在相同的液相组成情况下，随压力的降 低，汽相中的水摩尔分率逐渐增加，因此压力的降低 有利于水和２，３一丁二醇的分离。且压力的降低使相 平衡温度降低。可以节省精馏塔的加热能。本文模 拟的汽液相平衡数据对水一２。３一丁二醇物系分离的 基础研究以及工业设计都有重要的意义。 ２．２ ２。３一丁二醇一１。３一丙二醇汽液相平衡数据 用同样的方法所模拟得到的２。３一丁二醇一１，３一 丙二醇物系分别在１００ｋＰａ，５０ｋＰａ，１０ｋＰａ时，汽液相 平衡数据如表２： 表２ ２，３－丁二醇一１，３一丙二醇汽液相平衡数据 南表中的数据可知，２，３一丁二醇一１，３一丙二醇 物系在全浓度范围内不存在恒沸点，可以通过精馏 操作将其分离，但随着２，３一丁二醇在液相中含量的 降低，其在汽相中的摩尔分率越来越小，此时应该采 用较大的回流比。由于二者分离所需要的温度比较 高，可以采用抽真空来降低精馏塔的压力，以便降低 相平衡温度，减少精馏塔的加热能。系统抽真空要消 耗机械能，应该用多大的操作压力，是一个能量最优 化问题，本文模拟的汽液相平衡数据对２，３一丁二醇一 １。３一丙二醇物系的分离研究有一定的参考价值。 ３结论 以水一２，３一丁二醇为实验物系，讲述了用Ａｓｐｅｎ Ｐｌｕｓ软件估算汽液相平衡数据的一般方法。并预测 了水～２，３一丁二醇物系和２，３一丁二醇一１，３一丙二醇 物系在１００ｋＰａ，５０ｋＰａ，１０ｋＰａ时的汽液相平衡数据， 结果表明２，３一丁二醇可以通过精馏操作进行分离 提纯。本文模拟的汽液相平衡数据对２。３一丁二醇的 分离提纯的基础研究以及工业设计具有一定的参考 价值。 符号说明： ｘ，Ｙ分别表示在液相和汽相中轻组分的摩尔分率。 Ｔ为热力学温度。 参考文献： …１ Ｓｙｕ Ｍ Ｊ．Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ２，３－ｂｕｔａｎｅｄｉｏｌ【Ｊ】 Ａｐｐｌ Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ，２００１，５５：１０—１８． 维普资讯 http://www.cqvip.com
２８一 ＺＨＥＪＩＡＮＧ ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＩＮＤＵＳＴＲＹ Ｖｏ１．３８ Ｎｏ．０３（２００７） ［２ Ｇａｒ２］ｇ Ｓ Ｋ，Ｊａｉｎ Ａ．Ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｖｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ２，３－ｂｕ－ ｆ５１ Ｚｅｎｇ Ａ Ｐ，Ｂｉｅｂｌ Ｈ，Ｄｅｅｋｗｅｒ Ｗ Ｄ．Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ２，３一 ｔａｎｅｄｉｏｌ：ａ ｒｅｖｉｅｗ［Ｊ１．Ｂｉｏｒｅｓｏｕｒ Ｔｅｃｈｎｏｌ，１９９５，５１：１０３—１０９． ｂｕｔａｎｅｄｉｏｌ ｉｎ ａ ｍｅｍｂｒａｎｅ ｂｉｏｒｅａｃｔｏｒ ｗｉｔｈ ｃｅｌｌ ｒｅｃｙｃｌｅ［Ｊ】．Ａｐｐｌ 【３】Ｏｌｓｏｎ Ｂ Ｈ，Ｊｏｈｎｓｏｎ Ｍ Ｊ．Ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ２，３－ｂｕｔｙ－ Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏ１．１９９１，３４：４６３—４６８． ｌｅｎｅ ｇｌｙｃｏｌ ｂｙ Ａｅｒｏｂａｃｔｅｒ Ａｅｒｏｇｅｎｅｓ［Ｊ】．Ｊ ｂａｃｔｅｒｉａｌ，１ ９４８，５５： ［６１刘德华，程可可，刘宏娟，等．由粗淀粉原料生产１， ２０９－２２２． ３一丙二醇和２，３一丁二醇的方法［Ｐ】．ＣＮ２００５１００１１９５９．６． ［４】Ｙｕ Ｅ Ｋ Ｃ，Ｓａｄｄｌｅｒ Ｊ Ｎ．Ｆｅｄ—ｂａｔｃｈ ａｐｐｒｏａｃｈ ｔｏ ｐｒｏ－ ［７】刘德华，孙燕，程可可，等微生物两段发酵法由甘油 ｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ２，３－ｂｕｔａｎｅｄｉｏｌ ｂｙ Ｋｌｅｂｓｈｅｌｌａ ｐｎｅｕｍｏｎｉａｅ ｇｒｏｗｎ ｏｎ 生产１，３－丙二醇和２，３－Ｔ－＂醇［Ｐ］．ＣＮ２００４１００３７６９２．３． ｈｉｇｈ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ［Ｊ】．Ａｐｐｌ Ｅｎｖｉｒｏｎ Ｍｉｃｍｂｉｌａ，１９８３， ［８１张鹏，王琨，等．基团贡献法预测水－１，３一丙二醇汽液 ４６：６３０—６３５． 相平衡数据［ＪＪ．吉林化工学院学报，２００４，２１（１）：６－９． Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｖａｐｏｒ—ｌｉｑｕｉｄ Ｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍ ｂｙ ＡＳＰＥＮ ＰＬＵＳ Ｓｏｆｔｗａｒｅ ｆｏｒ Ｗａｔｅｒ一２， ３－ｂｕｔａｎｅｄｉｏＩ ＧＡＯ Ｓｈａｎ—ｌｉｎ。ＦＡＮＧ Ｙｕｎ－ｊｉｎ。ＱＩ Ｙｉ－ｗｅｎ （Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｒｅａｃｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｅａｓｔ Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｓｈａｎｇｈａｉ ２００２３７，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｖａｐｏｒ—ｌｉｑｕｉｄ ｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｓ ｂｙ Ａｓｐｅｎ Ｐｌｕｓ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｗｅｒｅ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ．Ｔｈｅｎ ｔｈｅ ｖａｐｏｒ—ｌｉｑｕｉｄ ｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍ ｄａｔａ ｏｆ ｗａｔｅｒ一２．３一ｂｕｔａｎｅｄｉｏｌ ａｎｄ ２，３一ｂｕｔａｎｅｄｉｏｌ－１，３－ｐｒｏａｎｅｄｉｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｗｅｒｅ ｇｉｖｅｎ ａｔ ｔｈｅ ｐｒｅｓｓｕｒｅｓ ｏｆ １００ｋＰａ，５０ｋＰａ ａｎｄ １０ｋＰａ．Ｉｔ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｄｉｓｔｉｌｌｉｎｇ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｃａｌｌ ｐｕｒ１分２，３一ｂｕｔａｎｅｄｉｏ１． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：２，３一ｂｕｔａｎｅｄｉｏｌ；Ａｓｐｅｎ Ｐｌｕｓ：ｖａｐｏｒ－ｌｉｑｕｉｄ ｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍ；１，３一ｐｒｏｐａｎｅｄｉｏｌ （￣ａ－ｇ ３页） Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｗｏｌｌａｓｔｏｎｉｔｅ／ｂｒｕｃｉｔｅ／ＰＰ ａｎｄ Ｒｅｄ Ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ／ Ｂｒｕｃｉｔｅ／ＰＰ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ＺＥＮＧ Ｊｉｎ—ｂｏ，Ｌｉ Ｚｈｅｎ，Ｗｅｉ Ｙａｎ－ｆａｎｇ，Ｒａｏ Ｘｉｎｇ－ｔａｎｇ （Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｇｅｏｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｗｕｈａｎ ４３００７４，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｗｏ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ｗｅｒｅ ｐｒｅｐａｒｅｄ：ｏｎｅ ｗａｓ ＰＰ ｆｉｌｌｅｄ ｗｉｔｈ ｓｕｒｆａｃｅ ｍｏｄｉｉｆｅｄ ｂｒｕｅｉｔｅ ａｎｄ ｗｏｌｌａｓｔｏｎｉｔｅ； ｔｈｅ ｏｔｈｅｒ ｗａｓ ＰＰ ｆｉｌｌｅｄ ｗｉｔｈ ｓｕｒｆａｃｅ ｍｏｄｉｉｆｅｄ ｂｒｕｅｉｔｅ ａｎｄ ｍｉｅｒｏｅｎｅａｐｓｕｌａｔｅｄ ｒｅｄ ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ．Ｔｈｅｎ ｔｈｅ ｔｗｏ ｗｅｒｅ ｔｅｓｔｅｄ ｂｙ ｐｌａｓｔｉｃｓ－ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｉｚｏｄ ｉｍｐａｃｔ ｓｔｒｅｎｇｔｈ，ｐｌａｓｔｉｃｓ－ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｓｃａｎｎｉｎｇ ｃａｌｏｒｉｍｅｔｒｙ，ｐｌａｓｔｉｃｓ— ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｆｌａｍｍａｂｉｌｉｔｙ ｂｙ ｏｘｙｇｅｎ ｉｎｄｅｘ ａｎｄ ｐｌａｓｔｉｃｓ－ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｂｕｒｎｉｎｇ ｂｅｈａｖｉｏｕｒ ｏｆ ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ａｎｄ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｓｐｅｃｉｍｅｎｓ ｉｎ ｃｏｎｔａｃｔ ｗｉｔｈ ａ ｓｍａｌｌ－ｆｌａｍｅ ｉｇｎｉｔｉｏｎ ｓｏｕｒｃｅ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｆｌａｍｅ ｒｅｔａｒｄａｎｔ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｌａｔｔｅｒ ｗａｓ ｂｅｔｔｅｒ ｔｈａｎ ｔｈｅ ｆｏｒｍｅｒ ａｎｄ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ｌＯＳＳ ｏｆ ｔｈｅ ｌａｔｔｅｒ ｗａｓ ｎｏｔ ｇｒｅａｔ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｉｓｏｏｃｔａｎｏｌ；ｂｒｕｅｉｔｅ；ｗｏｌｌａｓｔｏｎｉｔｅ；ｒｅｄ ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ；ｔｌａｍｅ ｒｅｔａｒｄａｎｔ；ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ ＲＥＡＣＨ不利于废弃塑料制品回收 圾分类回收。以及所要求的预先处理程序都过于简 德国包装与薄膜加工厂商协会近日表示，欧盟 单，不能满足从事再生利用加工的各专业厂家的技 即将实施的《危险化学品管理条例》（ＲＥＡＣＨ）不利 术要求。该协会表示，一旦ＲＥＡＣＨ法规最终获得实 于回收废弃塑料制品。目前，该厂商协会已向欧洲 施，将会使欧洲塑料回收再生加工行业处于停顿状 议会中所有德国籍议员提交了一份声明，请求他们 态。南此将影响在德国塑料加工行业占主体部分的 支持修改与废弃物回收相关的法规。 中等规模企业，以及１万个就业岗位和家庭。同时， 德国包装与薄膜加工厂商协会称，ＲＥＡＣＨ法规 这不但会波及塑料包装行业，而且会将拥有１７０万 与欧盟现有完全相反。欧盟旨在推动到２０１０ 名雇员、４万家公司的整个欧洲塑料加工业拖人前 年构建资源节约型社会，而ＲＥＡＣＨ法规涉及的垃 景暗淡的境地
