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萃取精馏精制粗苯工艺中助溶剂的选择及相平衡估算研究

作　者: 丁韶华
导　师: 夏淑倩
学　校: 天津大学
专　业: 环境化工
关键词: 汽液相平衡 N-甲酰基吗啉 萃取精馏 复合溶剂 UNIFAC估算
分类号: O642.42
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 85次
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内容摘要


石家庄焦化集团Krupp-Koppers(K-K)法粗苯精制工艺中萃取精馏工艺段采用N-甲酰基吗啉(NFM)为萃取剂,但目前存在溶剂比过高的问题。本实验通过查阅大量文献,并在前期研究的基础上选取了N-甲基吡咯烷酮(NMP),二甲基亚砜(DMSO),1, 2-丙二醇(1,2-Propylene glycol)三种溶剂作为助溶剂并以不同的比例与原溶剂N-甲酰基吗啉(NFM)配伍形成复合溶剂。拟通过使用复合溶剂来提高萃取精馏溶剂性能,进而降低萃取精馏塔的溶剂比。实验从萃取精馏原料液体中选取了几种主要组分作为实验研究的原料,通过测定各种复合溶剂与原料液的多元汽液相平衡数据,求得了不同溶剂比下待分离组分的相对挥发度。同时为了比较,测定了不加助溶剂时NFM与原料液的汽液相平衡数据,通过比较加入助溶剂前后待分离组分相对挥发度的变化情况选取了适合的助溶剂,并通过对实验数据的分析确定了复合溶剂的适合溶剂比。由于含NMF的汽液相平衡数据非常缺乏,国外关于NFM的汽液相平衡数据的报道仅有邻二甲苯+NFM与均三甲苯+NFM两个体系,而通过实验获得各种相平衡数据的方法过慢而不现实。因此,为了进一步补充相平衡数据的需要,提供一种现实可行的估算方法非常必要。本研究采用了UNIFAC法对含NFM的汽液相平衡数据进行估算。由于目前对NFM的基团拆分方法不一,本文对NFM采用了两种拆分方法。首先,通过查阅文献对目前缺乏的基团交互作用参数,利用前序实验中的二元相平衡数据及文献中的二元数据进行了拟合,补充OH和NFM, CHO和C4H8NO的基团间交互作用参数。利用拟合的及文献报道的基团作用参数对前序实验所得的邻二甲苯+NFM、间二甲苯+NFM、对二甲苯+NFM三组二元体系,苯+环己烷+NFM、苯+甲基环己烷+NFM两组三元体系及苯+环己烷+NFM+乙二醇一组四元体系相平衡数据进行了估算。并对NFM两种拆分方法的估算结果进行比较,将NFM作为一个基团的拆分方法可以得到更好的结果。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章 前言  8-10
第二章 文献综述  10-25
  2.1 萃取精馏理论  10-13
    2.1.1 萃取精馏的基本原理  10
    2.1.2 复合溶剂在萃取精馏中的应用  10-11
    2.1.3 助溶剂的选择依据  11-12
    2.1.4 助溶剂的选择方法  12-13
  2.2 相平衡理论  13-18
    2.2.1 汽液相平衡计算的经典热力学方法  13-14
    2.2.2 计算汽液相平衡的活度系数方程  14-18
  2.3 相平衡数据的估算  18-25
    2.3.1 数据估算的必要性和基本要求  18-19
    2.3.2 相平衡估算方法分类  19-21
    2.3.3 原始的UNIFAC 估算方法  21-23
    2.3.4 UNIFAC 模型的发展  23-25
第三章 相平衡数据的测定  25-41
  3.1 本研究所用溶剂的确定及其介绍  26-30
    3.1.1 N-甲酰基吗啉(NFM)  26-27
    3.1.2 二甲基亚砜(DMSO)  27-28
    3.1.3 N-甲基吡咯烷酮(NMP)  28-29
    3.1.4 1, 2-丙二醇(1,2- Propylene glycol)  29-30
  3.2 实验装置及试剂  30-32
  3.3 实验方法  32-33
    3.3.1 实验步骤  32-33
    3.3.2 分析方法  33
  3.4 实验数据测定  33-40
    3.4.1 四元体系相平衡数据的测定  34-37
    3.4.2 五元体系相平衡数据的测定  37-39
    3.4.3 三元体系相平衡数据的测定  39-40
  3.5 本章小结  40-41
第四章 实验数据处理及复合溶剂的比较与确定  41-54
  4.1 四元体系相平衡数据的处理及助溶剂的确定  42-48
  4.2 五元及三元体系相平衡数据的处理  48-53
  4.3 本章小结  53-54
第五章 含NFM 相平衡体系的UNIFAC 估算  54-70
  5.1 NFM 基团拆分方法的选择  54-55
  5.2 基团交互作用参数的拟合  55-58
  5.3 含NFM 体系的UNIFAC 汽液相平衡估算  58-69
    5.3.1 NFM 作为一个基团的UNIFAC 估算  58-63
    5.3.2 NFM 划分为甲酰基与吗啉环两个基团的UNIFAC 估算  63-69
  5.4 本章小结  69-70
第六章 结论  70-71
参考文献  71-77
附录  77-79
致谢  79

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中图分类: > 数理科学和化学 > 化学 > 物理化学（理论化学）、化学物理学 > 化学热力学、热化学、热力学平衡 > 热力学平衡 > 相平衡
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