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乙腈—水共沸物分离的模拟与实验研究

作　者: 何桃吉
导　师: 高瑞昶
学　校: 天津大学
专　业: 制药工程
关键词: 加盐变压精馏乙腈水共沸物模拟
分类号: TQ202
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

在制药工业中,乙腈因其对无机以及有机化合物的优良溶解性而被广泛使用,由此而产生大量含水的乙腈废液需要进行回收。由于乙腈与水形成共沸物,普通的精馏方法无法分离这一混合物,本课题研究了采用特殊精馏方法分离乙腈—水共沸物的工艺。课题主要利用化工过程模拟软件Aspen Plus 2004对乙腈—水共沸物系的萃取精馏、变压精馏稳态过程进行了模拟。对于萃取精馏稳态过程选取乙二醇作为萃取剂,采用WILSON方程计算液相活度系数,采用理想气体状态方程预测汽相逸度系数,对塔的工艺操作参数进行了优化,结果表明产品中乙腈浓度能够达到99.9 wt%;对于变压精馏稳态过程,主要研究了变压精馏低压塔进料(包括常压塔回低压塔的循环物流进料和原料进料)位置,温度对分离过程的影响,得到了优化的工艺操作参数,产品中乙腈浓度能够达到99.9 wt%。通过间歇精馏实验研究了乙腈—水共沸物的变压精馏以及加盐变压精馏分离过程。实验结果与模拟结果较为吻合,加盐变压精馏在常压塔回低压塔的循环物流进料中NaI试剂浓度达到0.2 g/ml时,塔顶馏出液中乙腈含量差值可以增大到7.71 wt%,总能耗仅为原来的44.95%,对于同一生产装置原料处理能力提高70.26%。通过模拟以及实验研究表明,加盐变压精馏技术能够有效解决变压精馏分离乙腈—水共沸体系时存在的塔间循环量大,处理量小,能耗高的问题,与萃取精馏的总能耗大体相当,可用于改造现有生产装置,或者直接应用于生产设计中。

全文目录

中文摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
第一章文献综述  9-26
  1.1 精馏基本原理  9-10
  1.2 间歇精馏  10-18
    1.2.1 新型结构的间歇精馏塔  11-14
      1.2.1.1 提馏式间歇精馏塔  11-13
      1.2.1.2 中间储罐间歇精馏塔  13
      1.2.1.3 其他新型间歇精馏塔  13-14
    1.2.2 回流比恒定时的间歇精馏  14-16
    1.2.3 馏出液组成恒定时的间歇精馏  16-18
  1.3 盐效应理论  18-19
  1.4 特殊精馏  19-24
    1.4.1 萃取精馏  19
    1.4.2 变压精馏  19-24
      1.4.2.1 变压精馏基本原理  19-22
      1.4.2.2 变压精馏研究历程  22-24
  1.5 乙腈—水共沸物的分离方法  24-25
    1.5.1 变压精馏  24-25
    1.5.2 萃取精馏  25
  1.6 本文的研究内容  25-26
第二章乙腈—水体系萃取精馏的过程模拟  26-39
  2.1 概述  26
  2.2 乙腈—水—乙二醇的汽液相平衡  26-27
  2.3 乙腈—水萃取精馏稳态过程的模拟  27-37
    2.3.1 总理论板数的影响  30
    2.3.2 回流比的影响  30-31
    2.3.3 溶剂比的影响  31-32
    2.3.4 萃取剂进料位置的影响  32-33
    2.3.5 原料进料位置的影响  33
    2.3.6 萃取剂和原料进料温度的影响  33-35
    2.3.7 最终拟合的工艺参数  35-37
  2.4 萃取剂乙二醇回收的稳态过程模拟  37-38
  2.5 本章小结  38-39
第三章乙腈—水体系变压精馏的过程模拟  39-54
  3.1 概述  39
  3.2 乙腈—水变压精馏稳态过程的模拟  39-51
    3.2.1 减压塔原料进料位置的影响  40-42
    3.2.2 减压塔循环物流进料位置的影响  42-44
    3.2.3 原料进料温度的影响  44
    3.2.4 循环物流进料温度的影响  44-48
    3.2.5 低压塔最终拟合的工艺参数  48-51
  3.3 常压塔最终拟合的工艺参数  51-53
  3.4 本章小结  53-54
第四章乙腈—水体系间歇变压精馏的实验研究  54-61
  4.1 实验原料的基本性质  54
  4.2 变压精馏低压塔实验部分  54-57
    4.2.1 实验原料  54-55
    4.2.2 实验装置  55-56
    4.2.3 实验步骤  56-57
  4.3 变压精馏常压塔实验部分  57-59
    4.3.1 实验原料  57-58
    4.3.2 实验装置  58
    4.3.3 实验步骤  58-59
  4.4 实验结果检测  59
    4.4.1 分析所用色谱型号和检测条件  59
    4.4.2 定量分析  59
  4.5 实验结果与讨论  59-60
  4.6 本章小结  60-61
第五章乙腈—水体系分离方法分析  61-65
  5.1 加盐变压精馏与原变压精馏分离乙腈—水体系的比较  61-63
  5.2 乙腈—水体系分离方法比较  63
  5.3 本章小结  63-65
第六章结论  65-66
参考文献  66-71
发表论文和科研情况说明  71-72
致谢  72

乙腈—水共沸物分离的模拟与实验研究

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