学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

液液萃取相平衡的研究及工程应用

作　者: 李文涛
导　师: 齐鸣斋
学　校: 华东理工大学
专　业: 化学工程
关键词: 己内酰胺液液平衡模拟 NRTL Aspen plus
分类号: TQ028.32
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 37次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

本文以己内酰胺的生产工艺为背景,实验测定了多个萃取物系在不同温度、不同pH值条件下的液液相平衡数据。建立了己内酰胺生产工艺中液液萃取物系的平衡数据关联模型,通过优化方法得到了热力学模型的参数,并利用模型参数对萃取物系平衡组成进行预测计算,与实验结果比较,检验了热力学模型。采用萃取塔模块对己内酰胺的萃取过程进行模拟计算,为工业设计和生产优化提供参考依据。对己内酰胺生产工艺中的连续逆流萃取塔的放大方法进行了应用研究。首先,实验测定了不同温度下己内酰胺生产工艺中肟化硫铵塔、硫铵萃取塔和粗油萃取塔塔内三元物系的液液相平衡数据,以及各萃取塔进出口物料的密度、黏度和界面张力等数据。然后以相平衡稳定性条件为出发点,建立了三元萃取物系平衡数据关联模型。针对非线性目标函数难以得到全局最优解的问题,依据相平衡体系Gibbs自由能最小原则,采用给定多个初值的方法以及拟牛顿算法等措施,回归出了各物系的热力学模型方程参数,确保了所获得的参数为全局近似最优解。结果表明,计算值与实验值吻合。其次,将回归得到的NRTL方程参数用于Aspen plus流程模拟软件对己内酰胺生产工艺中萃取塔的模拟计算。由三个萃取塔的模拟结果可见,计算结果与实际工业生产中的萃取物流数据接近,可较好地模拟工业萃取过程,验证了参数的适用性。最后,对连续逆流萃取塔放大方法作了应用研究。在原有工业萃取塔的基础上,根据轴向扩散模型以及一系列的经验关联式,对填料塔和转盘塔在新工况下的塔结构参数进行计算。新塔工业操作数据表明,分离结果满足工艺要求,设计计算得到了工业操作实际数据的佐证。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
第1章前言  11-13
  1.1 研究背景  11
  1.2 研究内容  11-12
  1.3 研究目的与意义  12-13
第2章文献综述  13-31
  2.1 相平衡及其理论基础  13-16
    2.1.1 相平衡概述  13
    2.1.2 相律  13-14
    2.1.3 相平衡判据  14-15
    2.1.4 液液相平衡数据的研究现状  15-16
  2.2 液液相平衡的研究内容和方法  16-23
    2.2.1 液液相平衡测定方法  16-17
    2.2.2 液液平衡热力学判断  17-19
    2.2.3 液液相平衡热力学方程  19-22
    2.2.4 相平衡组成计算  22
    2.2.5 热力学模型参数回归  22-23
  2.3 液液萃取研究  23-25
    2.3.1 萃取的有关概念  23-24
    2.3.2 萃取平衡和分配定律  24-25
    2.3.3 影响萃取速率的因素  25
  2.4 萃取塔设备的选取  25-29
    2.4.1 设备的分类  25-28
    2.4.2 设备的选择  28-29
  2.5 己内酰胺生产工艺  29-31
第3章相平衡热力学模型研究  31-59
  3.1 模型参数回归问题  31-32
  3.2 实验部分  32-35
    3.2.1 实验方法  32
    3.2.2 实验结果  32-35
  3.3 计算方法  35-44
    3.3.1 液液相平衡的热力学表达式  35-37
    3.3.2 目标函数的确定  37
    3.3.3 BFGS法求模型参数  37-41
    3.3.4 多初值关联NRTL模型参数  41-43
    3.3.5 组成计算的理论基础  43-44
    3.3.6 结果评价  44
  3.4 模型参数关联的结果  44-59
    3.4.1 N,N-二甲基甲酰胺-三氯甲烷-水物系液液相平衡研究  44-47
    3.4.2 醋酸正丁酯-间苯二酚-盐水物系的相平衡数据  47-50
    3.4.3 正丁醇-间苯二酚-盐水物系的相平衡数据  50-53
    3.4.4 苯-己内酰胺-水物系的相平衡数据  53-56
    3.4.5 己内酰胺生产中萃取过程的实验数据处理  56-59
第4章 NRTL模型参数用于萃取塔的模拟研究  59-68
  4.1 肟化萃取塔  59-61
    4.1.1 萃取塔的模拟  59-60
    4.1.2 塔板数对分离结果的影响  60
    4.1.3 溶剂用量对分离结果的影响  60-61
  4.2 硫铵萃取塔  61-64
    4.2.1 萃取塔的模拟  61-62
    4.2.2 塔板数对分离结果的影响  62-63
    4.2.3 溶剂量对分离结果的影响  63-64
  4.3 粗油萃取塔  64-67
    4.3.1 萃取塔的模拟  64-65
    4.3.2 塔板数对分离结果的影响  65-66
    4.3.3 溶剂量对分离结果的影响  66-67
  4.4 结论  67-68
第5章连续逆流萃取塔的放大方法  68-94
  5.1 萃取塔中两相流动的非理想性  68
  5.2 轴向扩散模型  68-72
    5.2.1 模型假设  69
    5.2.2 模型方程  69-70
    5.2.3 扩散方程近似解法  70-72
  5.3 萃取塔的设计  72-78
    5.3.1 流体力学计算  72-73
    5.3.2 填料塔的设计  73-74
    5.3.3 转盘塔的设计  74-78
  5.4 肟化萃取塔的设计  78-83
  5.5 硫铵萃取塔设计  83-85
  5.6 粗油塔的设计  85-93
    5.6.1 分离要求及物性数据  85-87
    5.6.2 塔段1设计  87-91
    5.6.3 塔段2设计  91-92
    5.6.4 澄清段高度估算  92-93
    5.6.5 结果汇总  93
  5.7 工业操作结果验证  93-94
第6章结论  94-95
参考文献  95-98
致谢  98

液液萃取相平衡的研究及工程应用

内容摘要

全文目录

相似论文