加盐萃取异丙醇—水体系的工艺研究

论文摘要

本文通过理论分析与实验相结合的方法,主要进行了加盐分离异丙醇—水体系的工艺研究,为了获得高纯异丙醇,须除去异丙醇溶液中的水,而异丙醇和水形成共沸体系,若采用萃取精馏分离,溶剂消耗量大,而溶剂加盐可以克服这一点。本文采用间歇加盐的萃取方式,散堆玻璃填料塔,考察了回流比,溶剂比,加热功率等相关工艺参数,通过小试实验,掌握并优化了这些参数,选取乙二醇作为萃取剂。考察了萃取剂为乙二醇时,加入几种盐时的分离效果,硫酸钾,醋酸钾,氯化锌对异丙醇—水混合液的精馏分离效果,实验证明与不加入盐时相比,有显著的提高,从小型工艺试验结果看,异丙醇萃取浓度可达98.9%左右,较为理想,能够满足工厂生产要求。迁移自由能与相平衡中盐效应的大小结合起来,用迁移自由能理论解释相平衡中的盐效应。采用选择性溶剂化模型,利用定标粒子理论计算盐在含水体系中的标准摩尔迁移自由能。文中计算了3种盐的标准摩尔迁移自由能,并与其盐效应进行了对比,研究发现在含水体系中盐效应随盐的标准摩尔迁移自由能增大而增大,因此在盐效分离过程中可以采用标准摩尔迁移自由能模型选择有效的盐作为分离剂。采用平衡级模型对加盐萃取精馏工艺进行模拟计算,应用热力学方程,采用Wilson模型,系统考察了溶剂比和回流比等因素对加盐萃取精馏过程的影响,并对全塔汽、液相浓度分布进行了模拟计算然后进行了小试加盐萃取精馏制取无水乙醇的实验研究,在小试基础上系统讨论溶剂含盐量、溶剂比和回流比对工艺过程的影响。实验结果表明小试数据与计算机模拟数据吻合较好

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 分离技术现状和应用
• 1.1.1 分离技术现状
• 1.1.2 分离技术应用
• 1.2 精馏技术概述
• 第二章 文献综述
• 2.1 精馏技术研究进展
• 2.2 萃取精馏
• 2.2.1 连续萃取精馏
• 2.2.2 间歇萃取精馏
• 2.2.3 溶剂加入方式的进展
• 2.2.4 操作参数对萃取精馏的影响
• 2.2.5 间歇萃取精馏的可行性分析
• 2.3 间歇萃取精馏的模拟计算
• 2.3.1 间歇萃取精馏的模拟计算的意义
• 2.3.2 化工过程模拟的局限性
• 2.4 萃取精馏操作规则
• 2.5 加盐萃取精馏的发展
• 2.5.1 加盐萃取精馏技术的关键
• 2.6 盐效应分离原理
• 2.6.1 加盐精馏
• 2.6.2 加盐萃取
• 2.6.3 加盐精馏相关物系的发展
• 2.7 加盐萃取精馏的研究应用进展
• 2.8 溶剂的选择
• 2.8.1 溶剂的选择方法的进展
• 2.9 溶剂作用的微观机理
• 2.10 本课题研究背景
• 2.10.1 异丙醇
• 2.10.2 异内醇应用及市场需求趋势
• 第三章 盐效应理论及迁移自由能的计算
• 3.1 水化作用理论
• 3.2 静电作用理论
• 3.3 范德华力理论
• 3.4 Pitzer电解质溶液理论
• 3.5 内压力理论
• 3.6 定标粒子理论
• 3.7 溶剂化模型
• 3.7.1 溶质和溶剂分子间的相互作用力
• 3.7.2 溶剂化作用
• 3.7.3 选择性溶剂化
• 3.7.4 混合溶剂迁移自由能理论计算
• 3.7.5 迁移自由能理论模型
• 3.7.6 结果与讨论
• 3.8 小结
• 第四章 异丙醇—水体系萃取精馏的实验研究
• 4.1 实验装置
• 4.1.1 实验装置说明
• 4.2 分析方法
• 4.3 实验条件
• 4.4 实验操作步骤
• 4.5 实验结果与讨论
• 4.5.1 加热功率与产品采出速率的关系曲线
• 4.5.2 最佳回流比的选择
• 4.5.3 萃取剂进料速率对塔顶出料百分含量、塔顶采出速率的关系曲线
• 4.5.4 溶剂比与塔顶采出质量百分含量的关系曲线
• 2/K₂SO₄的塔顶质量百分含量曲线'>4.5.5 乙二醇+KAC/ZnCl₂/K₂SO₄的塔顶质量百分含量曲线
• 4.6 结果与讨论
• 4.7 小结
• 第五章 间歇萃取精馏的亚稳态模拟
• 5.1 间歇萃取精馏亚稳态模拟方法的导出
• 5.2 间歇萃取精馏的亚稳态模拟方法求解
• 5.3 模拟结果与实验结果对比
• 5.4 结果与讨论
• 5.5 小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 研究成果及发表的学术论文
• 作者简介
• 导师简介
• 附件