甲醇和丙酮共沸物分离工艺的研究

论文摘要

本文在分析现有糠醛生产工艺的基础上,针对目前糠醛生产中普遍存在的废气污染严重,能量利用不充分的特点,对废气分离回收工艺进行了系统研究,筛选出适宜的萃取剂,获得适宜的工艺参数,为后续的中试提供指导,并在原有工艺的基础上,对能量的利用进行分析,提出了更为经济的能量利用工艺途径。废气冷凝液中主要含有甲醇和丙酮,甲醇和丙酮可形成共沸物,对于共沸物系的分离选择萃取精馏的方法。对于萃取精馏,萃取剂的选择是关键,本文采用模糊综合评判法,从影响萃取剂的主要因素如选择性、溶解性、沸点、黏度、比热容、毒性等出发,对几种萃取剂进行了分析,按照最大隶属原则,最后选择水为萃取剂。在给定的分离要求下,以水为萃取剂对糠醛生产中废气分离回收过程进行模拟计算,并对萃取精馏塔和溶剂回收塔的理论板数、原料进料位置、溶剂比、回流比、进料温度等进行了灵敏度分析,确定了最优工艺参数。在模拟计算的基础上,建立了萃取精馏装置和溶剂回收装置,对糠醛生产中废气分离回收进行了实验验证研究。结果表明模拟计算与实验结果吻合较好。说明该工艺可以实现甲醇丙酮的分离回收,并能达到分离要求及排放标准。在模拟常规流程的基础上,对糠醛精制系统的负荷进行分析。采用废热锅炉回收醛汽的大量热量,供给初馏塔和废气回收塔。将改进前后的能量利用率进行比较,醛汽热量的利用率由改进前的43.44%提高至61.5%,表明采用该法能提高能量的利用率,减轻初馏塔釜的酸腐蚀和堵塞问题,保证初馏塔顺利运行,同时实现废气零排放而无需额外增加塔釜供热。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 课题背景意义
• 1.1.1 糠醛的发展史
• 1.1.2 面临的问题
• 1.1.3 国内外技术现状
• 1.2 萃取精馏方法的选择
• 1.2.1 共沸物分离概述
• 1.2.2 萃取精馏的分类
• 1.2.3 萃取精馏溶剂的分类
• 1.2.4 萃取精馏溶剂的选择方法
• 1.3 蒸馏过程的节能
• 1.4 化工流程模拟计算的发展和应用
• 1.5 研究的主要内容
• 第二章 萃取剂的筛选
• 2.1 萃取剂的选择依据
• 2.2 萃取剂选择方法
• 2.2.1 模糊决策的应用
• 2.2.2 模糊综合评判法的应用
• 2.3 模糊综合评判法选择萃取剂
• 2.3.1 建立模糊综合决策数学模型
• 2.3.2 模糊综合评判选择溶剂
• 2.4 小结
• 第三章 工艺流程的模拟优化
• 3.1 流程简述
• 3.1.1 工艺流程说明
• 3.1.2 热力学方程的选择
• 3.2 模拟计算结果
• 3.2.1 萃取精馏塔灵敏度分析
• 3.2.2 溶剂回收塔灵敏度分析
• 3.2.3 最优工艺的确定
• 3.3 小结
• 第四章 萃取精馏实验研究
• 4.1 实验方案
• 4.1.1 实验流程及装置
• 4.1.2 实验试剂
• 4.1.3 分析方法
• 4.1.4 实验物系
• 4.2 实验结果讨论
• 4.2.1 萃取精馏的实验结果
• 4.2.2 溶剂回收的实验结果
• 4.3 小结
• 第五章 糠醛精制系统能量利用的优化
• 5.1 现有糠醛精馏工艺的模拟
• 5.1.1 糠醛精制系统的热力学方程
• 5.1.2 现有工艺的模拟
• 5.2 改进工艺的研究
• 5.2.1 工艺的分析
• 5.2.2 能量的核算
• 5.3 小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢