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DMF+KSCN萃取分离苯和环己烷及液液平衡研究

作　者: 张进
导　师: 董红星
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 化学工程
关键词: 液液平衡萃取环己烷苯模拟
分类号: TQ028.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

石油化工中苯和环己烷的分离是最为重要的的分离过程之一。环己烷通过苯的催化加氢制的,未反应的苯残留在产物中,要将环己烷纯化就要去除环己烷中的苯。采用普通精馏无法分离苯和环己烷,因为苯和环己烷在全组成范围内相对挥发度接近,沸点也接近。目前萃取精馏和恒沸精馏可用来分离苯和环己烷,但是操作复杂,操作费用高,能耗大。工业上渴望寻找一种有效的方法分离苯和环己烷混合物。溶剂萃取作为一种可替代的方法适合于分离普通精馏难以分离的物系,本课题选用溶剂萃取的方法分离苯和环己烷体系。课题主要研究N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和硫氰酸钾(KSCN)混合溶剂性质和萃取分离苯和环己烷的性能,并测定相关的四元体系液液平衡数据。通过平衡数据,对该混合溶剂的萃取性能进行评价,计算了N,N-二甲基甲酰胺+硫氰酸钾混合溶剂萃取分离苯和环己烷混合物时的选择性大小。实验结果表明随着混合溶剂中KSCN含量的增加,混合溶剂萃取苯的选择性逐渐增大；随着萃余相中苯含量的增加,复合溶剂的萃取选择性减小。DMF+KSCN混合溶剂用作萃取剂分离苯和环己烷,选择性系数范围2-12,分配系数0.3-0.8。鉴于DMF+KSCN较高的选择性,该混合溶剂可以作为萃取分离苯和环己烷的萃取剂。根据测定的平衡数据绘制了相关的相图,同时对平衡数据采用Othmer-Tobias方程进行了关联,运用NRTL活度系数模型对实验数据进行预测,并计算了对应的标准偏差(0.00～0.05)和平均绝对误差(0.00～0.05)。从计算的结果来看,NRTL方程可以很好的关联该四组分体系,并对该含盐体系进行较好的预测。根据实验得到的苯+环己烷+DMF+KSCN液液平衡数据,用CHEMCAD6.0.1模拟软件进行仿真计算,研究了以DMF+KSCN为萃取剂萃取分离苯和环己烷的可行性,仿真模拟结果显示,该混合溶剂可以用来萃取分离苯和环己烷,并显示出较好的结果。这表明DMF+KSCN混合溶剂是一种很有潜力的萃取苯和环己烷混合物的萃取剂。

全文目录

摘要 5-6Abstract 6-10第1章绪论 10-20 1.1 概述 10 1.2 苯和环己烷物性 10-12 1.3 苯和环己烷萃取分离技术进展 12-16 1.3.1 分子溶剂萃取 15 1.3.2 离子液体萃取 15-16 1.3.3 混合溶剂萃取 16 1.4 课题意义和研究内容 16-20 1.4.1 课题的研究意义 17-18 1.4.2 课题主要研究内容 18-20第2章 DMF+KSCN性质 20-30 2.1 引言 20 2.2 现象描述及分析 20-21 2.3 实验仪器和药品 21 2.4 实验步骤 21-22 2.5 实验结果和分析 22-26 2.5.1 实验结果 22-25 2.5.2 分析和讨论 25-26 2.6 KSCN的DMF溶液密度 26-28 2.7 本章小结 28-30第3章 KSCN+DMF萃取分离苯和环己烷 30-46 3.1 引言 30 3.2 实验部分 30-33 3.2.1 试剂和仪器 30 3.2.2 实验步骤 30-33 3.3 实验分析条件和方法 33-35 3.3.1 实验分析条件 33 3.3.2 实验分析方法 33-35 3.4 校正因子测量 35-36 3.5 体系液液平衡 36-41 3.5.1 平衡数据 36-37 3.5.2 相图 37-41 3.6 分离性能研究 41-44 3.6.1 选择性系数和分配系数 41-43 3.6.2 KSCN+DMF和离子液体的萃取效果比较 43-44 3.7 本章小结 44-46第4章平衡数据关联及流程模拟 46-72 4.1 引言 46 4.2 经验方程关联 46-51 4.2.1 Othmer-Tobias方程关联 46-50 4.2.2 Bancroft方程关联 50-51 4.3 NRTL方程关联 51-56 4.4 CHEMCAD模拟放大 56-61 4.5 模拟结果 61-68 4.5.1 流量比对萃取结果影响 61-64 4.5.2 原料液组成对萃取结果的影响 64-66 4.5.3 萃取剂组成对萃取结果的影响 66-68 4.6 最佳条件模拟结果 68-69 4.7 本章小结 69-72结论 72-74参考文献 74-81攻读硕士期间取得研究成果及学术论文 81-82致谢 82-83附录 83-85

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