非均相间歇萃取精馏分离甲醇—丙烯腈—水共沸物系

论文摘要

本文采用理论分析、模拟计算以及实验验证对非均相间歇萃取精馏分离甲醇-丙烯腈共沸物系过程进行了详细地研究。本文通过定性分析和热力学计算相结合的方法选择出水作为分离甲醇-丙烯腈共沸物系的较优溶剂。通过汽液平衡实验测定了甲醇-丙烯腈的二元气液平衡数据,实验结果经Herington方法检验,满足热力学一致性。利用实验所得的甲醇-丙烯腈的二元气液平衡数据以及文献中的甲醇-水以及丙烯腈-水的二元气液平衡数据应用NRTL-RK混合模型拟合出了NRTL活度系数方程的参数。通过比较分析得到用UNIFAC方法预测甲醇-丙烯腈-水的三元液液平衡比较准确。非均相间歇萃取精馏过程是非均相间歇精馏和萃取精馏的集成过程,是最近刚刚兴起的研究课题。本文对以水为溶剂分离甲醇-丙烯腈共沸物系的非均相间歇萃取精馏过程进行了可行性分析,以全面地了解过程并用以指导设计。首先确定了溶剂的进料方式、进料位置、回流策略、可行性判断准则等;然后运用浓度曲线对非均相间歇萃取精馏的操作过程进行了可行性分析,得出了每个操作步骤的可行性区域,提出了确定合适的溶剂比和回流比范围的方法等。采用ASPEN商业软件对以水为溶剂分离甲醇-丙烯腈共沸物系的非均相间歇萃取精馏过程进行了模拟,研究了分相器的体积、回流比、溶剂比、理论塔板数、溶剂进料位置等对过程操作性能的影响。进行了以水为溶剂分离甲醇-丙烯腈共沸物系的非均相间歇萃取精馏的实验,实验结果和模拟计算结果吻合较好。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 间歇萃取精馏的分类
• 1.1.1 均相间歇萃取精馏
• 1.1.2 非均相间歇萃取精馏
• 1.2 可行性分析
• 1.2.1 热力学拓扑性质
• 1.2.2 间歇精馏的可行性分析
• 1.3 溶剂的选择
• 1.3.1 溶剂的性质
• 1.3.2 溶剂的选择方法
• 1.4 本文工作
• 第二章 溶剂和热力学模型的选择
• 2.1 溶剂的选择
• 2.2 二元汽液平衡的测定
• 2.2.1 实验装置与方法
• 2.2.2 实验步骤
• 2.2.3 分析条件和方法
• 2.2.4 热力学一致性检验
• 2.3 汽液平衡数据的关联和热力学模型的选择
• 2.3.1 汽液平衡数据的关联
• 2.3.2 液液平衡的预测
• 第三章 过程的可行性分析
• 3.1 操作策略和可行性判断方法等的确定
• 3.1.1 操作策略等的确定
• 3.1.2 可行性判断方法
• 3.2 过程的可行性分析
• 3.2.1 浓度曲线
• 3.2.2 可行性分析
• 第四章 过程的模拟计算
• 4.1 Aspenplus的batchfraction模块简介
• 4.2 过程的模拟
• 4.2.1 分相器的体积的影响
• 4.2.2 回流比的影响
• 4.2.3 溶剂比的影响
• 4.2.4 萃取段理论板数的影响
• 4.2.5 溶剂进料位置的影响
• 第五章 实验研究
• 5.1 实验部分
• 5.1.1 实验装置
• 5.1.2 分析方法
• 5.1.3 操作步骤
• 5.2 持液量和理论塔板数的测定
• 5.2.1 持液量的测定
• 5.2.2 理论塔板数的测定
• 5.3 实验结果与讨论
• 5.3.1 塔顶温度的变化规律
• 5.3.2 塔顶的浓度变化规律
• 第六章 结论
• 符号说明
• 参考文献
• 科研情况说明
• 致谢