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以环丁砜为溶剂的芳烃抽提体系相平衡研究及流程模拟

作　者: 黄垒
导　师: 刘宗章
学　校: 天津大学
专　业: 化学工艺
关键词: 芳烃抽提 环丁砜 汽液平衡 液液平衡 UNIFAC模型 流程模拟
分类号: O642.42
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


环丁砜液液抽提工艺多见于现代芳烃联合装置中,其工艺流程复杂,影响因素多,因此提供以环丁砜为溶剂的芳烃抽提体系的相平衡数据,并通过流程模拟计算分析影响液液抽提工艺的关键因素具有重要的研究意义。本研究利用Rose釜建立了一套汽液平衡实验系统,测定了不同温度下苯-环丁砜、甲苯-环丁砜、乙苯-环丁砜、对二甲苯-环丁砜、异丙苯-环丁砜、1,2,4-三甲基苯-环丁砜共六个二元体系的常压汽液平衡数据。液相分别采用NRTL和UNIQUAC活度系数模型对实验数据进行了关联,得到了上述六个体系的二元交互作用参数。利用自制液液平衡釜建立了一套液液平衡实验系统,测定了1,3-二甲基环己烷-环丁砜、正丙基环己烷-环丁砜两个二元体系的液液平衡数据。分别采用NRTL和UNIQUAC活度系数模型进行了关联,得到上述两个体系的二元交互作用参数。芳烃抽提体系所包含的物质种类繁多,本研究采用UNIFAC估算方法补充了芳烃抽提工艺相关体系的汽液和液液相平衡数据。利用实验测定的芳烃-环丁砜体系的汽液平衡数据,拟合并检验了CH2-TMS、ACH-TMS、ACCH2-TMS三对基团的UNIFAC-Dortmund交互作用参数,进而估算了丁基苯-环丁砜、1,2-二甲基-3-乙基苯-环丁砜、1-甲基-3-乙基苯-环丁砜三个二元体系的常压汽液平衡数据,并采用NRTL模型对估算数据进行了关联,得到模型的二元交互作用参数。利用文献报道的烷烃-环丁砜液液平衡数据,检验发现已有UNIFAC-LLE方法和参数不适合估算高温下烷烃-环丁砜体系的液液平衡数据,使用UNIFAC-Dortmund模型,采用文献数据数据拟合得到了CH2-TMS基团交互作用参数,估算效果较好,进而利用该方法和拟合参数估算了异戊烷-环丁砜、甲基戊烷-环丁砜、甲基己烷-环丁砜、甲基庚烷-环丁砜四个二元体系的液液平衡数据,采用NRTL活度系数模型对估算数据进行了关联,得到了模型的二元交互作用参数。利用实验和估算数据拟合得到的参数,采用Aspen Plus软件模拟了石科院专利《利用萃取和萃取精馏回收芳烃的方法》中芳烃抽提流程。模拟结果与专利所述接近,并对影响芳烃抽提装置稳定性的关键因素进行了分析。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
前言  9-10
第一章 文献综述  10-26
  1.1 芳烃抽提工艺  10-14
    1.1.1 芳烃抽提基本概念与分类  10-11
    1.1.2 液液抽提溶剂  11-13
    1.1.3 环丁砜为溶剂的液液抽提工艺  13-14
  1.2 相平衡理论和相平衡计算方法  14-18
    1.2.1 汽液平衡  14-15
    1.2.2 液液平衡  15-16
    1.2.3 活度系数模型  16-18
  1.3 相平衡数据的UNIFAC 估算  18-21
    1.3.1 原始UNIFAC 模型  19-20
    1.3.2 UNIFAC（Dortmund）模型  20-21
  1.4 流程模拟  21-26
    1.4.1 化工过程模拟技术的发展  21-22
    1.4.2 化工过程模拟技术的作用  22-23
    1.4.3 化工过程模拟软件-Aspen Plus 简介  23-24
    1.4.4 芳烃抽提工艺模拟  24-26
第二章 汽液平衡数据的测定与关联  26-50
  2.1 实验装置、试剂及实验方法  26-28
    2.1.1 实验装置  26
    2.1.2 实验试剂  26-27
    2.1.3 实验方法  27-28
  2.2 实验可靠性检验  28-29
  2.3 二元汽液平衡数据和相图  29-39
    2.3.1 实验数据  29-31
    2.3.2 实验数据的T-x-y 相图和y-x 相图  31-39
  2.4 热力学一致性检验  39-41
  2.5 二元汽液平衡数据的关联  41-48
    2.5.1 参数回归结果  41-43
    2.5.2 实验数据与模型计算值的比较  43-48
  2.6 本章小结  48-50
第三章 液液平衡实验数据的测定与关联  50-58
  3.1 实验装置、试剂及实验方法  50-52
    3.1.1 实验装置  50-51
    3.1.2 实验试剂  51
    3.1.3 实验方法  51-52
  3.2 二元液液平衡数据和相图  52-54
    3.2.1 实验数据  52-53
    3.2.2 实验数据的T-x-x 相图  53-54
  3.3 二元液液平衡数据的关联  54-57
    3.3.1 参数回归结果  54-56
    3.3.2 实验数据与模型计算值的比较  56-57
  3.4 本章小结  57-58
第四章 UNIFAC 方法估算相平衡数据  58-83
  4.1 汽液平衡数据估算  58-68
    4.1.1 基团拆分和基团参数  58-59
    4.1.2 基团交互作用参数的拟合及可靠性检验  59-64
    4.1.3 汽液平衡数据估算与关联  64-68
  4.2 液液平衡数据估算（UNIFAC-LLE 方法）  68-74
    4.2.1 基团拆分、基团参数和基团交互作用参数  68-70
    4.2.2 交互作用参数可靠性检验  70-74
  4.3 液液平衡数据估算（UNIFAC-Dortmund 方法）  74-81
    4.3.1 基团拆分和基团参数  74
    4.3.2 基团交互作用参数的拟合  74-77
    4.3.3 液液平衡数据估算与关联  77-81
  4.4 本章小结  81-83
第五章 芳烃抽提工艺计算机模拟  83-95
  5.1 工艺介绍  83-86
    5.1.1 工艺流程  83-85
    5.1.2 原料和操作条件  85-86
  5.2 芳烃抽提工艺全流程模拟  86-94
    5.2.1 流程的建立  86-87
    5.2.2 模拟结果及分析  87-94
  5.3 本章小结  94-95
第六章 结论  95-96
参考文献  96-100
附录  100-102
致谢  102

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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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