间歇精馏分离废溶剂中二甲苯和醋酸丁酯及相关理论研究

间歇精馏分离废溶剂中二甲苯和醋酸丁酯及相关理论研究

论文摘要

本论文针对第一汽车集团在车辆制造过程中所产生的废溶剂油具有毒性大、易燃、易爆、不能直接排放、处理费用昂贵等特点,研究开发低成本、低投资、无二次污染的新型集成综合处理技术和工艺,实现废弃物的资源化、减量化,解决其对生态环境和人类健康所造成的破坏和危害,为振兴东北老工业基地和发展汽车及机械加工支柱产业提供技术支持。本文将非均相共沸间歇精馏技术应用于二甲苯和醋酸丁酯等有机溶剂的分离。采用非均相共沸间歇精馏工艺回收的二甲苯和醋酸丁酯产品纯度高,达到工业级标准,满足回用要求。共沸剂可循环使用,过程能耗低、处理成本低,可实现循环经济生产模式。本文建立了非均相共沸间歇精馏的模型及模拟,模型可较准确预测多组分间歇精馏和非均相共沸间歇精馏塔顶馏出物浓度变化。本研究在解决废溶剂油对环境造成的污染的同时,以回收废溶剂油中的二甲苯和醋酸丁酯代替废溶剂油的处置,在环境、经济、社会效益上达到了最大化。若以废溶剂每年20,000吨计,每年可节约处理费用2.14亿元以上,推广到农药中间体、电子设备和油漆等生产,每年可节约处理费用2.5亿元以上,经济效益显著,具有广泛的产业化前景。

论文目录

  • 提要
  • 第一章 绪论
  • 1.1 研究的目的及意义
  • 1.2 我国有机溶剂使用现状
  • 1.3 有机溶剂处理的国内外研究现状及趋势
  • 1.3.1 废有机溶剂处理现状
  • 1.3.2 废有机溶剂处理发展趋势
  • 1.4 废溶剂各种处理方法及技术分析
  • 1.4.1 吸附分离法
  • 1.4.2 络合萃取法
  • 1.4.3 结晶分离法
  • 1.5 研究的主要内容、技术路线及创新点
  • 1.5.1 主要研究内容及研究方法
  • 1.5.2 论文的技术路线
  • 1.5.3 论文的创新点
  • 第二章 间歇精馏工艺概述
  • 2.1 传统精馏
  • 2.2 间歇精馏
  • 2.2.1 间歇精馏影响因素
  • 2.2.2 间歇精馏的操作类型
  • 2.2.3 带有中间贮罐的间歇精馏比常规间歇过程的优势
  • 2.3 共沸间歇精馏技术的发展
  • 2.3.1 非均相共沸间歇精馏塔的两种构型
  • 2.3.2 非均相共沸间歇精馏的两种模式
  • 2.3.3 普遍的可行性情况
  • 2.3.4 关于共沸剂选择的发展过程
  • 2.4 间歇精馏存在的问题及发展方向
  • 第三章 实验过程与方法
  • 3.1 实验物系
  • 3.2 实验方案及工艺路线
  • 3.3 实验装置
  • 3.4 塔设备的安装和洗涤
  • 3.4.1 填料的装填
  • 3.4.2 塔的安装
  • 3.4.3 气密性检查
  • 3.4.4 精馏塔的洗涤
  • 3.4.5 精馏塔理论板数的测定
  • 3.5 实验步骤与操作
  • 3.6 检测仪器和分析方法
  • 3.7 小结
  • 第四章 体系汽-液平衡研究
  • 4.1 主要试剂及仪器
  • 4.1.1 主要试剂
  • 4.1.2 体系的物理性质
  • 4.1.3 实验装置
  • 4.2 实验方法及步骤
  • 4.3 实验原理
  • 4.4 实验结果与讨论
  • 4.4.1 汽液平衡数据及分析
  • 4.4.2 体系的热力学一致性考察
  • 4.5 小结
  • 第五章 均相间歇精馏分离废溶剂研究
  • 5.1 废溶剂油组成测试研究
  • 5.2 变回流比对分离效果的影响
  • 5.3 恒定回流比时影响因素对分离效果的影响
  • 5.3.1 回流比R=3 时影响因素对分离效果的影响
  • 5.3.2 回流比R=4 时影响因素对分离效果的影响
  • 5.3.3 回流比R=5 时影响因素对分离效果的影响
  • 5.3.4 回流比R=7 时影响因素对分离效果的影响
  • 5.4 产品回收率的计算
  • 5.5 回流比对塔顶馏分收率的影响
  • 5.6 小结
  • 第六章 非均相共沸间歇精馏实验研究
  • 6.1 实验机理
  • 6.2 非均相共沸间歇精馏实验
  • 6.2.1 V(油):V(水)=1:1 温度和时间对分离效果的影响
  • 6.2.2 V(油):V(水)=1.5:1 温度和时间对分离效果的影响
  • 6.2.3 V(油):V(水)=2:1 温度和时间对分离效果的影响
  • 6.2.4 V(油):V(水)=3:1 温度和时间对分离效果的影响
  • 6.3 产品回收率的计算
  • 6.4 油水比对分离效果的影响
  • 6.5 分离时间对塔顶馏出物总质量的影响
  • 6.6 二次精制对纯度的影响
  • 6.7 小结
  • 第七章 间歇精馏模型建立及模拟
  • 7.1 模型建立
  • 7.2 模型求解
  • 7.3 模型模拟与实验结果的比较
  • 7.3.1 均相间歇精馏模拟与实验结果的比较
  • 7.3.2 非均相共沸精馏模拟结果与实验结果的比较
  • 7.4 小结
  • 第八章 工业回收二甲苯/醋酸丁酯的模拟计算
  • 8.1 ASPEN PLUS 的特点和功能
  • 8.1.1 Aspen Plus 的特点
  • 8.1.2 Aspen Plus 的功能
  • 8.2 醋酸丁酯与二甲苯分离工艺流程图
  • 8.3 工艺参数优化
  • 8.4 部分模拟画面
  • 8.5 精馏塔模拟结果
  • 第九章 环境效益分析
  • 9.1 市场前景分析
  • 9.2 经济效益分析
  • 9.3 环境效益分析
  • 9.4 推广应用前景分析(产业化可行性)
  • 第十章 结论与建议
  • 10.1 结论
  • 10.2 建议与展望
  • 参考文献
  • 攻读博士学位期间主要研究成果
  • 致谢
  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 附录
  • 符号说明表
  • 相关论文文献

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