加盐萃取精馏分离环己烷—四氢呋喃的研究

论文摘要

环己烷（C6H12）、四氢呋喃（THF）是重要的有机合成助剂,在涂料、胶粘剂等领域广泛使用。但是环己烷和四氢呋喃会形成共沸物,应用普通精馏方法难以对其进行有效的分离。本文将硫氰酸钠盐（NaSCN）溶于萃取剂N,N-二甲基甲酰胺（DMF）中,进行环己烷-四氢呋喃物系的加盐萃取精馏实验研究。本文先通过实验的方法测定了环己烷-四氢呋喃二元物系的汽液平衡,证实了该物系在环己烷质量浓度为15%时会形成共沸物;然后利用UNIFAC基团贡献法选择了适于对该物系进行萃取精馏的溶剂,通过汽液平衡实验进行了溶剂效果的验证,并考察了不同溶剂比对体系相对挥发度的影响。实验结果表明,所选萃取剂N,N-二甲基甲酰胺（DMF）可以在一定程度上增大环己烷-四氢呋喃的相对挥发度。本文选择了NaSCN、NaNO3、KI三种盐溶于DMF中进行体系的加盐汽液平衡实验,结果表明三种盐中加入NaSCN能最大限度地提高体系的相对挥发度;还考察了不同NaSCN浓度对汽液平衡的影响,结果表明在NaSCN浓度较低时相对挥发度随着盐浓度的升高而增大,当盐浓度较高时,体系相对挥发度反而减小,所以实验中NaSCN的适宜浓度为813%。本文还在实验室小试条件下进行了间歇加盐萃取精馏分离环己烷-四氢呋喃的实验研究,分别比较了不同溶剂加入速率和不同溶剂比的加盐萃取精馏效果的影响,结果表明盐浓度13%,溶剂比1:1,溶剂流率10 ml/min为适宜的实验操作条件。本文最后从理论上分析了DMF溶剂加盐的作用原理,运用实验所得环己烷-四氢呋喃体系的加盐汽液平衡数据,利用非稳态算法中的Rose松弛法模拟计算了加盐萃取精馏的过程,以第三章的实验为例子进行模拟,并与实验结果进行了比较,总体来说,模拟与实验结果吻合较好,证明该方法能用于加盐萃取精馏的模拟。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 研究背景
• 1.2 课题意义
• 1.3 加盐精馏过程简介
• 1.3.1 溶盐精馏过程
• 1.3.2 加盐萃取精馏过程
• 1.4 加盐萃取精馏的研究现状及前景
• 1.5 本文研究内容
• 第二章 加盐萃取精馏理论基础
• 2.1 萃取剂的选择
• 2.1.1 萃取剂的作用机理
• 2.1.2 萃取剂的选择方法
• 2.1.3 环己烷－四氢呋喃物系的萃取剂选择
• 2.2 盐效应
• 2.2.1 盐效应对汽液平衡及液液平衡的影响
• 2.2.2 盐效应机理
• 2.2.3 含盐体系相平衡模型
• 2.2.4 盐的选择
• 2.3 本章小结
• 第三章 加盐萃取精馏汽液平衡研究
• 3.1 实验仪器、试剂和分析条件
• 3.1.1 实验仪器
• 3.1.2 实验试剂
• 3.1.3 实验检测条件
• 3.2 环己烷－四氢呋喃二元物系汽液平衡的测定
• 3.2.1 环己烷－四氢呋喃色谱校正因子的测定
• 3.2.2 环己烷－四氢呋喃二元物系汽液平衡的测定
• 3.3 多元体系汽液平衡实验研究
• 3.3.1 加萃取剂DMF 后环己烷－四氢呋喃二元物系汽液平衡的测定
• 3.3.2 加盐后环己烷－四氢呋喃二元物系汽液平衡的测定
• 3.4 本章小结
• 第四章 加盐萃取精馏实验研究
• 4.1 实验装置
• 4.2 精馏塔流体力学参数的标定
• 4.2.1 流体力学参数的标定
• 4.2.2 理论塔板数的测定
• 4.2.3 实验条件的选择
• 4.3 实验操作步骤
• 4.4 实验结果分析与讨论
• 4.4.1 不同溶剂流率的影响
• 4.4.2 不同溶剂比的影响
• 4.5 本章小结
• 第五章 加盐萃取精馏理论模拟研究
• 5.1 溶剂加盐的理论分析
• 5.1.1 溶剂与组分的相互作用
• 5.1.2 盐与组分的相互作用
• 5.1.3 加盐的溶剂与组分的相互作用
• 5.2 加盐萃取精馏数学模拟
• 5.2.1 非稳态的物料衡算方程式
• 5.2.2 Rose 松弛方法的工作方程式
• 5.2.3 Rose 松弛法的计算过程
• 5.2.4 环己烷－四氢呋喃加盐萃取精馏的模拟
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论
• 附录
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢