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异戊醇同分异构体工业化分离研究

作　者: 刘钺
导　师: 孙津生；杜风光
学　校: 天津大学
专　业: 化学工程
关键词: 异戊醇 2-甲基丁醇同分异构体高效填料工业化分离
分类号: TQ223.125
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

随着人们对全球性能源危机的认识不断深化及环境保护意识的加强,利用生物质资源进行燃料乙醇的工业化生产成为人类寻找化石资源替代品的重要手段。随着燃料乙醇的不断应用和推广,副产品杂醇油的产量不断增加,如果将杂醇油分离成高纯度的单体醇,则不仅解决对环境的污染问题,而且获得的醇类产品及衍生物具有很高的经济效益和社会效益。本课题的目的在于开发一种用于填料塔的新型高效并联螺旋填料,能够很好地解决现有高效填料的放大效应问题。通过阶段研究,新型填料的传质效率得到充分发挥,气体动能因子0.8m/s（kg/m³）^-1/2左右,液体负荷较低的情况下,每米能达到20块理论塔板以上,用于各种精密精馏,特别是同系物异构体、同位素的分离;气体动能因子2.0m/s（kg/m³）^-1/2以上,每米能达到15块理论板,传质效率是常规丝网波纹填料的3-4倍,用于老设备的技术改造,降低塔高、改进质量、减少能耗。该填料塔突破塔径束缚,保证传质效率的前提下,直径达到1000mm以上,解决放大效应,用于工业化生产;优化的气液分配器等塔内件,整塔压力降低,操作弹性大,空塔气速0.3-2.0m/s,压力降0.2-1.5kpa/m,适合蒸馏、吸收等化工操作,特别适用于难分离物系和热敏物系的真空蒸馏。使用并联螺旋填料塔,采用间歇精馏的方法可以从杂醇油中直接得到98%以上的2-甲基丁醇产品,但是合格产品的收率只有10%左右,2-甲基丁醇的生产成本大幅度增加,不具备工业化的价值。使用连续精馏的方式可以一次得到合格的2-甲基丁醇和3-甲基丁醇产品。单塔流程同多塔串联相比投资更省、效率发挥更好、操作更简单、质量更稳定、收率也更高,对操作环境及人员的要求都比较低,使异戊醇同分异构体的规模化分离在经济上可行。利用课题组的研究成果设计了1500t/a的杂醇油分离生产线,采用间歇除前馏分和连续分离同分异构体结合的方法,可以取得良好的经济效益。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
第一章文献综述  9-22
  1.1 精馏技术的现状及发展  9-16
    1.1.1 填料塔的发展现状  9
    1.1.2 颗粒填料性能及发展趋势  9-14
    1.1.3 规整填料性能及发展趋势  14-16
    1.1.4 精密精馏的发展现状  16
  1.2 杂醇油分离及应用前景  16-20
    1.2.1 杂醇油及应用现状  16-19
    1.2.2 异戊醇同分异构体的分离研究  19-20
  1.3 本课题的研究内容  20-22
第二章并联螺旋填料及塔内件的开发试验  22-40
  2.1 研究开发内容及目标  22-23
  2.2 基础螺旋结构的确立  23-24
  2.3 填料的性能测试  24-27
    2.3.1 试验装置及方法  24-25
    2.3.2 试验物系  25
    2.3.3 分析方法  25
    2.3.4 试验数据  25-26
    2.3.5 结果与讨论  26-27
  2.4 填料材质试验  27-28
    2.4.1 试验装置及方法  27
    2.4.2 试验物系  27
    2.4.3 分析方法  27
    2.4.4 试验数据  27-28
    2.4.5 结果与讨论  28
  2.5 液体分配试验  28-32
    2.5.1 试验装置及方法  28-30
    2.5.2 试验数据  30-31
    2.5.3 结果与讨论  31-32
  2.6 填料规格及比表面积试验  32-33
    2.6.1 试验装置及方法  32-33
    2.6.2 试验数据  33
    2.6.3 结果与讨论  33
  2.7 塔内件试验  33-35
    2.7.1 试验装置及方法  34
    2.7.2 试验物系  34-35
  2.8 填料放大试验  35-38
    2.8.1 试验装置及方法  36
    2.8.2 试验物系  36
    2.8.3 试验数据  36-37
    2.8.4 结果与讨论  37-38
  2.9 小结  38-40
第三章间歇精馏分离杂醇油的模拟与试验  40-52
  3.1 异戊醇同分异构体的物性数据  40-41
  3.2 间歇精馏工艺路线及数据模拟  41-44
    3.2.1 间歇精馏的特点  41-42
    3.2.2 间歇精馏分离杂醇油的数据模拟  42-44
  3.3 杂醇油预处理工艺  44-46
    3.3.1 杂醇油脱水  44-46
    3.3.2 油水分离器在杂醇油脱水中的应用  46
  3.4 间歇精馏分离杂醇油试验数据及分析  46-52
    3.4.1 试验装置及方法  46-48
    3.4.2 产品检测方法  48
    3.4.3 试验数据  48-51
    3.4.4 结果与讨论  51-52
第四章连续精馏分离2-甲基丁醇的模拟与试验  52-66
  4.1 连续精馏工艺路线及数据模拟  52-59
    4.1.1 连续精馏的特点  52
    4.1.2 连续精馏分离2-甲基丁醇的数据模拟  52-59
  4.2 连续精馏分离2-甲基丁醇试验数据及分析  59-64
    4.2.1 试验装置及方法  59-61
    4.2.2 产品检测方法  61-62
    4.2.3 试验数据  62-64
    4.2.4 结果与讨论  64
  4.3 小结  64-66
第五章工业化生产情况及经济效益分析  66-70
  5.1 国内生产情况  66-67
  5.2 本课题工艺及技术优势  67
  5.3 投资及效益分析  67-68
  5.4 杂醇油分离能耗预算  68-70
    5.4.1 蒸汽消耗  68-69
    5.4.2 水消耗  69
    5.4.3 电耗  69-70
第六章结论  70-72
参考文献  72-75
发表论文和参与科研情况说明  75-76
致谢  76

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