萃取精馏分离四氢呋喃/乙醇二元共沸物

论文摘要

四氢呋喃(THF)、乙醇是重要的有机合成助剂和有机溶剂,在化工制药等领域广泛使用。常压下,四氢呋喃和乙醇形成共沸物系,应用普通精馏方法难以对其进行有效的分离。本文研究以乙二醇为溶剂进行萃取精馏分离四氢呋喃/乙醇二元共沸物。首先根据汽液平衡实验数据采用UNIFAC法进行VLE关联。然后通过定性判断、基团贡献法定量估算选择该二元物系的合适萃取剂为乙二醇。通过汽液平衡实验对萃取剂的有效性进行验证,比较了不同溶剂比对四氢呋喃/乙醇相对挥发度的影响,当溶剂比为3时,相对挥发度为2.26。对四氢呋喃/乙醇二元共沸物,进行了间歇萃取精馏实验。标定了精馏塔的流体力学参数,测定了精馏塔的全回流理论塔板数,确定了操作回流比的范围。以乙二醇为萃取剂分离四氢呋喃/乙醇的间歇萃取精馏可以实现分离要求,得到塔顶馏分中四氢呋喃浓度随时间的变化曲线。实验中,回流比、溶剂流率对分离要求的影响显著,比较了不同回流比和不同溶剂流率下的塔顶浓度曲线。针对连续萃取精馏过程,采用Aspen Plus进行模拟,得到了精馏塔内的浓度分布曲线,温度分布曲线,汽液相流量分布曲线,对萃取精馏塔塔顶产品浓度与回流比和溶剂比的关系进行了灵敏度分析;针对间歇萃取精馏过程,采用ChemCAD进行模拟,得到了塔顶馏分浓度随时间的变化曲线,塔釜浓度随时间的变化曲线及塔顶储罐浓度随时间的变化曲线,所得模拟结果与实验结果相吻合。采用软件模拟该二元物系的分离过程是可行的。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 萃取精馏的操作方式
• 1.1.1 连续萃取精馏
• 1.1.2 间歇萃取精馏
• 1.2 萃取精馏萃取剂的选择
• 1.2.1 萃取剂优劣的评价因素
• 1.2.2 性质约束方法
• 1.2.3 计算机优化方法
• 1.3 间歇萃取精馏的模拟研究进展
• 1.3.1 概述
• 1.3.2 平衡级精馏模拟
• 1.3.3 间歇精馏过程的模拟
• 1.3.4 间歇精馏过程模拟的现存问题
• 1.4 本文研究内容
• 第二章 萃取剂的选择及实验
• 2.1 四氢呋喃/乙醇二元物系的汽液平衡
• 2.1.1 二元物系的汽液平衡数据
• 2.1.2 汽液平衡数据的关联
• 2.2 萃取剂的选择
• 2.2.1 定性判断
• 2.2.2 基团贡献法定量估算选择萃取剂
• 2.3 萃取剂乙二醇作用下的汽液平衡
• 2.3.1 实验装置
• 2.3.2 实验试剂及分析条件
• 2.3.3 实验步骤
• 2.3.4 实验结果
• 2.4 本章小结
• 第三章 间歇萃取精馏分离四氢呋喃/乙醇共沸物系
• 3.1 实验装置
• 3.1.1 流体力学性能的测定
• 3.1.2 理论塔板数的测定
• 3.1.3 操作回流比的确定
• 3.2 实验方法及操作步骤
• 3.2.1 实验方法
• 3.2.2 实验步骤
• 3.2.3 实验试剂
• 3.2.4 样品分析方法及条件
• 3.3 实验结果及讨论
• 3.4 本章小结
• 第四章 计算机模拟结果及对比
• 4.1 Aspen Plus模拟连续萃取精馏过程
• 4.1.1 连续萃取精馏模拟流程图
• 4.1.2 连续萃取精馏模拟结果
• 4.1.3 结论
• 4.2 ChemCAD模拟间歇萃取精馏过程
• 4.2.1 间歇萃取精馏工艺流程图
• 4.2.2 间歇萃取精馏模拟结果
• 4.2.3 结论
• 4.3 本章小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢