竞赛经典案例 2019年第十三届化工设计大赛案例回顾

　　本期内容将聚焦于2019年第十三届化工设计大赛的经典案例，该年竞赛以“醋酸乙烯酯生产”为主题，要求参赛者为某大型化工企业设计一座分厂，技术符合中国绿色低碳发展要求。这一主题重大意义在于遵循《中国制造2025》指出的发展方针，坚持绿色发展，以创新驱动，加强节能环保技术。通过奥秘仿真®平台，我们复现了以乙烯法和羰基化法联合生产醋酸乙烯酯的全流程模拟模型。

　　醋酸乙烯酯生产工艺流程分为醋酸乙烯合成、二氧化碳分离、醋酸乙烯精制及EDA合成与裂解四个工段。原料混合后经过加热器加热通入流化床反应器，反应产物冷却后进入气液分离器，汽相物流进入二氧化碳分离工段回收产品醋酸乙烯酯，液相物流混合后进入脱气塔，分离后汽相物料作为循环原料气体，液相物流去往醋酸乙烯酯精制工段。用甘油作为萃取剂萃取出混合物中的水，经过精制工段的萃取精馏塔分离后塔顶得到高纯度醋酸乙烯酯产品，塔底为水和甘油。醋酸甲酯混合加热进入到搅拌釜反应器与压缩后的一氧化碳、氢气混合发生动力学反应，反应后经过多级闪蒸，液相经泵作用输入至脱醋酸甲酯塔，塔底采出EDA等混合物，该物流通入脱EDA塔后，塔底采出高浓度EDA，经过加压加热后进入裂解反应器裂解，裂解后的产物经过两个精馏塔分离，塔顶馏出浓度较高的醋酸乙烯酯产品。

　　EDA裂解工段主要设备为反应器和精馏塔，各单元模块连接如图所示。EDA合成工段得到的EDA通过流股混合器混合加热后进入裂解反应器，经过裂解反应后的产物经过精馏塔二次分离，塔顶得到含量较高的醋酸乙烯酯产品。

　　裂解反应使用的反应器为连续搅拌釜，反应器中反应配置如下图，动力学反应相态选择液相，反应基准选择体积摩尔浓度。

　　对EDA合成与裂解工段的精馏塔的操作参数进行灵敏度分析。我们采用塔顶出口流股的醋酸乙烯酯的摩尔分率为目标变量，进料塔板位置作为操纵变量进行优化，当醋酸乙烯酯的摩尔分率保持稳定最大时，得到优化结果。

　　由图可得，当进料塔板位置大于12时，醋酸乙烯酯的摩尔分率保持稳定，故最优的精馏塔进料塔板位置为第12块板进料。

　　接下来我们将发布一系列推文，通过利用奥秘仿真®平台的强大功能，重现历年大赛的经典案例。每一期推文，我们都将深入介绍一个具体的大赛案例，无论您是化工领域的资深专家，还是对这一领域充满热情的新手，诚邀您关注我们，一起探索和深度学习化工设计。