萃取精馏法精制粗苯的助溶剂选择 ——含NFM和助溶剂的汽液相平衡数据测定

论文摘要

苯是重要的化工原料。粗苯精制是我国获得精苯的重要途径,目前广泛使用的抽提工艺是德国的Krupp-Koppers（K-K）法,其溶剂为N-甲酰吗啉（NFM）。N-甲酰吗啉（NFM）具有良好的选择性和热稳定性。但该抽提工艺出现了一个瓶颈,就是如何在降低萃取精馏塔顶非芳烃中的苯含量的前提下,进一步降低萃取精馏塔的溶剂比,提高精苯工艺的生产能力。当前复合萃取剂是萃取精馏研究的热点。通过使用复合溶剂,来改进萃取精馏相应的分离工艺条件,研究助溶剂含量、溶剂比等因素对萃取精馏效果的影响必然需要相应NFM的汽液相平衡数据。由于项目来源厂家的粗苯中可定量的组分就有九十多种,故选择其中较难分离,含量最多且具有代表性的苯和环己烷作为待分离组分进行实验测定。论文用改进的Rose釜测定了常压下的苯-环己烷-NFM三元物系汽液平衡数据,并对该数据进行了处理,得到液相溶剂比与环己烷和苯的相对挥发度,作为选取助溶剂的参考值。通过调研大量的文献,初步选取N,N-二甲基甲酰胺（DMF）、乙二醇、二甘醇、二甲基亚砜为助溶剂,测定了常压下助溶剂不同含量时的苯-环己烷-NFM-DMF、苯-环己烷-NFM-乙二醇、苯-环己烷-NFM-二甘醇、苯-环己烷-NFM-二甲基亚砜四元体系的汽液相平衡数据。对数据进行了处理,得出液相溶剂比与环己烷和苯的相对挥发度的关系,并与NFM单一溶剂时的环己烷和苯的相对挥发度作比较（液相溶剂的总质量不变）,结果表明含量为20 wt%的乙二醇或含量为10 wt%的二甲基亚砜适合作为助溶剂。为了补充数据,论文还测定了常压下乙二醇-NFM二元体系的汽液平衡数据,并采用NRTL活度系数模型方程对体系的汽液平衡实验数据进行了关联计算,得到了模型参数。此外,论文还采用NRTL模型方程及相应的二元体系NRTL模型参数对苯-环己烷-NFM-乙二醇四元体系汽液相平衡数据进行预测,并与实验数据进行比较,效果较好。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
• 第二章 文献综述
• 2.1 以N-甲酰吗啉（N-Formylmorpholine，NFM）为溶剂的芳烃抽提
• 2.1.1 芳烃抽提工艺背景
• 2.1.2 几种NFM 溶剂抽提工艺
• 2.1.3 NFM 的物性
• 2.1.4 NFM 溶剂回收芳烃的技术特点和技术指标
• 2.2 汽液相平衡
• 2.2.1 相平衡理论
• 2.2.2 汽液平衡的测定方法
• 2.2.3 汽液相平衡计算的经典热力学方法
• 2.2.4 计算汽-液相平衡的活度系数方程
• 2.2.5 汽液相平衡的估算方法- UNIFAC 法
• 2.3 助溶剂的筛选
• 第三章 复合溶剂中助溶剂的筛选
• 3.1 筛选方法
• 3.2 初步筛选后试剂
• 3.2.1 苯乙酮（acetophenone）和异佛尔酮（isophorone）
• 3.2.2 甘醇类（甘醇，ethylene glycol，简称EG；二甘醇，diethylene glycol，简称DEG）
• 3.2.3 二甘醇胺（diglycolamine）
• 3.2.4 2-甲基萘（2-methylnaphthalene）
• 3.2.5 N,N -二甲基甲酰胺（N,N-dimethylformamide，简称DMF）
• 3.2.6 EDA-1
• 3.2.7 二甲基亚砜（dimethyl sulfoxide，简称DMSO）
• 3.3 目前用于实验的助溶剂
• 第四章 汽液相平衡数据的测定
• 4.1 汽液平衡数据测定的实验方法
• 4.1.1 实验装置及仪器
• 4.1.2 实验试剂
• 4.1.3 实验方法
• 4.1.4 分析方法
• 4.1.5 实验可靠性检验
• 4.2 汽液相平衡数据的测定
• 4.2.1 二元汽液相平衡数据的测定
• 4.2.2 三元汽液相平衡数据的测定
• 4.2.3 四元汽液相平衡数据的测定
• 4.3 小结
• 第五章 汽液相平衡数据的计算
• 5.1 二元汽液相平衡数据的关联
• 5.2 三元及四元体系汽液相平衡数据处理
• 5.2.1 苯（1）-环己烷（2）-NFM（3）体系的汽液相平衡数据处理
• 5.2.2 四元体系汽液相平衡数据的处理
• 5.3 二元体系参数预测四元体系汽液相平衡数据
• 5.4 小结
• 第六章 结论及展望
• 结论
• 展望
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 附录 A
• 附录 B
• 致谢