Page 169 - 《精细化工》2020年第8期

第 8 期 王伟林，等: 共沸剂对碳酸二甲酯-甲醇分离效率的影响 ·1667·

2 结果与讨论 0.045，通过 Aspen Plus 软件计算发现，正庚烷与甲
醇、DMC 会形成三元共沸物，共沸温度为 59.8 ℃，
2.1 以正庚烷为共沸剂时，回流比对釜液产物中 与正庚烷-甲醇二元共沸温度 59.1 ℃非常接近 [23] ，
DMC 质量分数及收率的影响 三 元 共 沸物的 组成 为 m(n-C 7H 16) ∶ m(CH 3OH) ∶
在共沸精馏过程中，以正庚烷（n-C 7 H 16 ）作为 m(DMC)= 0.481∶0.487∶0.032。说明正庚烷除了与
共沸剂，在不同的回流比条件下对 DMC-CH 3 OH 共 CH 3 OH 形成共沸物以外，同时与 DMC 形成三元共
沸物进行分离，分离后的釜液经过气相色谱仪检测 沸物，导致最终的分离效果不理想。可见，回流并
分析。发现在不同回流比条件下，DMC-CH 3 OH 共 不是决定 DMC 收率的唯一因素，收率还受其他因
沸物分离塔釜产物中 DMC 质量分数及其收率也会 素的影响。
发生相应变化。釜液产物中 DMC 质量分数和 DMC 2.2 以正己烷作共沸剂时回流比对釜液产物中
收率随不同回流比的变化如图 1 所示。由图 1 可见， DMC 质量分数及收率的影响
随着回流比的增加，釜底产物中 DMC 质量分数随 在共沸精馏过程中，采用正己烷（n-C 6 H 14 ）作
之提高。当回流比为 4∶1、6∶1 和 8∶1 时，釜液 为共沸剂，不同回流比对釜液产物中 DMC 质量分数
中 DMC 质量分数分别为 89.9%、93.3%和 98.3%。 及其收率的影响见图 2。由图 2 可知，DMC 质量分
因此，在对 DMC-CH 3 OH 共沸物进行共沸精馏过程 数随回流比的增大而提高，但提高的幅度逐渐降低。
在回流比较低时，釜液中 DMC 质量分数随其增大
中，适当提高回流比可以有效增大釜液产物中 DMC
的幅度较大，当回流比从 4∶1 增大到 5∶1 时，DMC
质量分数，从而提高分离效率。但回流比过大时，
质量分数从 89.7%增到 94.1%，这与文献 [22] 回流比为
得到产物的时间增长，分离能力下降；同时，过大
5∶1 时，得到 DMC 质量分数为 95.8%的结果相近；
的回流比会导致能耗急剧升高。另外，由 DMC 收
而当回流比由 7∶1 增大到 8∶1 时，DMC 质量分数
率随回流比的变化可知，随着回流比的增大，DMC
增加较少，仅由 97.6%提高到 98.7%。此外，在文
收率呈现先增加后降低的趋势，当回流比为 4∶1、
献[22]基础上，进一步分析了回流比对 DMC 收率的
7∶1 和 8∶1 时，DMC 收率分别为 60.0%、83.8%
影响。结果表明，DMC 收率随回流比的增大逐渐升
和 70.1%。
高。当回流比由 4∶1 增大到 5∶1 时，DMC 收率由

70.6%提高到 75.0%；当回流比为 8∶1 时，DMC 收
率达到最大值 88.1%。可见，采用正己烷作共沸剂、
回流比为 8∶1 时，DMC-CH 3 OH 共沸精馏分离后釜
液中 DMC 质量分数及收率都达到最高值，分别为
98.7%和 88.1%。

图 1 正庚烷为共沸剂时回流比对 DMC-CH 3 OH 共沸精
馏效率的影响
Fig. 1 Effect of reflux ratio on the azeotropic distillation
efficiency of DMC-CH 3 OH with n-heptane as
azeotropic solvent

综上可知，当以正庚烷作共沸剂时，共沸精馏 图 2 正己烷为共沸剂时回流比对 DMC-CH 3 OH 共沸精
过程中回流比为 8∶1 时，产物中 DMC 质量分数最 馏效率的影响
高，可达 98.3%，但此时对应的 DMC 收率较低， Fig. 2 Effect of reflux ratio on the azeotropic distillation
efficiency of DMC-CH 3 OH with n-hexane as
仅为 70.1%，而当回流比为 7∶1 时，DMC 收率达
azeotropic agent
到最高，为 83.8%，但其质量分数仅为 96.8%。说明
n-C 7 H 16 作为共沸剂时，DMC 的收率普遍较低，且分 2.3 以环己烷作共沸剂时回流比对釜液产物中
离产物质量分数也不理想。分析塔顶产物发现，其组 DMC 质量分数及收率的影响
成 m(n-C 7H 16)∶m(CH 3OH)∶m(DMC)=0.475∶0.480∶ 以环己烷（C 6 H 12 ）为共沸剂，调节不同回流比