含离子液体的复合溶剂萃取精馏分离苯和环己烷的研究
发布时间：2021-01-07 06:10
作为重要的石油化工基础原料,工业上对苯和环己烷的分离有很大的需求。但因为苯和环己烷结构类似,性质相近,且会形成共沸物,普通的分离技术不能满足分离要求,二者的分离一直是工业上的难题。而萃取精馏是工业上分离共沸体系的一种高效的特殊蒸馏方法,其中选取合适的分离剂是关键。鉴于工业上常用的有机溶剂溶剂比大、挥发性高的缺点,本论文提出在有机溶剂中添加一部分离子液体组成混合溶剂以发挥两者优势,并通过实验和模拟研究了不同配比混合溶剂的分离效果,同时从分子层面进行了分析和解释。本文应用COSMO-RS模型计算了溶解度和选择性,在48种常见离子液体中进行筛选。综合考虑溶解度和选择性后,结合离子液体的稳定性、腐蚀性、价格等基本性质,并就热稳定性和腐蚀性进行了实验分析和验证,最后选择了[EMIM]+[BF4]-与有机溶剂混合作为萃取剂。通过测定环己烷-苯-NMP（环丁砜）体系和环己烷-苯-NMP（环丁砜）-[EMIM]+[BF4]-体系全浓度范围内的汽液平衡数据,分析得到:四种萃取剂均能提高环己烷和苯的相对挥发度,打破共沸;相比纯溶剂,IL的加入一方面能够略微提高相对挥发度,另一方面能够有效降低气相中的传统溶...
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
学位论文数据集
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 苯和环己烷混合物的分离方法
1.2.1 液液萃取法
1.2.2 共沸精馏法
1.2.3 渗透蒸发法
1.2.4 萃取精馏法
1.3 萃取精馏分离苯和环己烷的萃取剂的选择
1.3.1 萃取剂的选择依据
1.3.2 萃取剂的选择方法
1.3.3 萃取剂的类型
1.4 热力学模型介绍
1.4.1 COSMO-RS模型
1.4.2 UNIFAC-Lei模型
1.5 Aspen Plus萃取精馏工艺流程模拟
1.6 量化计算分析萃取精馏机理
1.7 课题意义及研究内容
1.7.1 课题意义
1.7.2 研究内容
第二章 预测型热力学模型的应用
2.1 COSMO-RS模型筛选离子液体
2.1.1 COSMO-RS模型计算原理
2.1.2 COSMO-RS模型计算方法
2.1.3 COSMO-RS模型筛选结果
2.2 UNIFAC-Lei模型基团参数扩展
2.2.1 UNIFAC-Lei模型的基团划分方法
2.2.2 UNIFAC-Lei模型的计算
2.2.3 基团相互作用参数的关联
2.3 本章小结
第三章 汽液平衡实验
3.1 实验原料及性质分析
3.1.1 实验原料
+[BF4]-性质测定"> 3.1.2 离子液体[EMIM]+[BF4]-性质测定
3.2 实验装置、步骤和分析方法
3.2.1 实验装置
3.2.2 实验步骤
3.2.3 分析方法
3.3 实验数据处理
3.3.1 平衡温度的校正
3.3.2 活度系数的计算
3.3.3 相对挥发度的计算
3.4 实验装置可靠性验证
3.5 纯NMP和混合萃取剂（NMP+IL）分离苯和环己烷性能研究
3.5.1 NMP中IL的加入对相对挥发度的影响
3.5.2 NMP中IL的加入对萃取剂在气相中含量的影响
3.6 纯环丁砜和混合萃取剂（环丁砜+IL）分离苯和环己烷性能研究
3.7 四种萃取剂分离性能的比较
3.8 本章小结
第四章 萃取精馏流程模拟
4.1 流程建立
4.1.1 萃取精馏工艺流程
4.1.2 初始条件和参数的设置
4.2 工艺参数优化
4.2.1 溶剂回收塔的回流罐压力
4.2.2 萃取精馏塔的原料进料位置
4.2.3 萃取精馏塔的萃取剂进料位置
4.2.4 萃取精馏塔的溶剂比和回流比
4.2.5 萃取剂的温度
4.2.6 溶剂回收塔的回流比和进料位置
+[BF4]-）性能对比"> 4.3 NMP和混合萃取剂（NMP+[EMIM]+[BF4]-）性能对比
4.4 本章小结
第五章 分子水平上的热力学研究
5.1 过剩焓分析
5.1.1 COSMO-RS模型在过剩焓分析上的应用
5.1.2 过剩焓计算细节
5.1.3 过剩焓结果分析
5.2 结合能分析
5.2.1 DFT密度泛函理论介绍
5.2.2 构型优化
5.2.3 优化结果分析
5.3 本章小结
第六章 结论
参考文献
附录
致谢
研究成果及发表的学术论文
作者和导师简介
附件
本文编号：2962061
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
学位论文数据集
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 苯和环己烷混合物的分离方法
1.2.1 液液萃取法
1.2.2 共沸精馏法
1.2.3 渗透蒸发法
1.2.4 萃取精馏法
1.3 萃取精馏分离苯和环己烷的萃取剂的选择
1.3.1 萃取剂的选择依据
1.3.2 萃取剂的选择方法
1.3.3 萃取剂的类型
1.4 热力学模型介绍
1.4.1 COSMO-RS模型
1.4.2 UNIFAC-Lei模型
1.5 Aspen Plus萃取精馏工艺流程模拟
1.6 量化计算分析萃取精馏机理
1.7 课题意义及研究内容
1.7.1 课题意义
1.7.2 研究内容
第二章 预测型热力学模型的应用
2.1 COSMO-RS模型筛选离子液体
2.1.1 COSMO-RS模型计算原理
2.1.2 COSMO-RS模型计算方法
2.1.3 COSMO-RS模型筛选结果
2.2 UNIFAC-Lei模型基团参数扩展
2.2.1 UNIFAC-Lei模型的基团划分方法
2.2.2 UNIFAC-Lei模型的计算
2.2.3 基团相互作用参数的关联
2.3 本章小结
第三章 汽液平衡实验
3.1 实验原料及性质分析
3.1.1 实验原料
+[BF4]-性质测定"> 3.1.2 离子液体[EMIM]+[BF4]-性质测定
3.2 实验装置、步骤和分析方法
3.2.1 实验装置
3.2.2 实验步骤
3.2.3 分析方法
3.3 实验数据处理
3.3.1 平衡温度的校正
3.3.2 活度系数的计算
3.3.3 相对挥发度的计算
3.4 实验装置可靠性验证
3.5 纯NMP和混合萃取剂（NMP+IL）分离苯和环己烷性能研究
3.5.1 NMP中IL的加入对相对挥发度的影响
3.5.2 NMP中IL的加入对萃取剂在气相中含量的影响
3.6 纯环丁砜和混合萃取剂（环丁砜+IL）分离苯和环己烷性能研究
3.7 四种萃取剂分离性能的比较
3.8 本章小结
第四章 萃取精馏流程模拟
4.1 流程建立
4.1.1 萃取精馏工艺流程
4.1.2 初始条件和参数的设置
4.2 工艺参数优化
4.2.1 溶剂回收塔的回流罐压力
4.2.2 萃取精馏塔的原料进料位置
4.2.3 萃取精馏塔的萃取剂进料位置
4.2.4 萃取精馏塔的溶剂比和回流比
4.2.5 萃取剂的温度
4.2.6 溶剂回收塔的回流比和进料位置
+[BF4]-）性能对比"> 4.3 NMP和混合萃取剂（NMP+[EMIM]+[BF4]-）性能对比
4.4 本章小结
第五章 分子水平上的热力学研究
5.1 过剩焓分析
5.1.1 COSMO-RS模型在过剩焓分析上的应用
5.1.2 过剩焓计算细节
5.1.3 过剩焓结果分析
5.2 结合能分析
5.2.1 DFT密度泛函理论介绍
5.2.2 构型优化
5.2.3 优化结果分析
5.3 本章小结
第六章 结论
参考文献
附录
致谢
研究成果及发表的学术论文
作者和导师简介
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本文编号：2962061
本文链接：https://www.wllwen.com/guanlilunwen/gongchengguanli/2962061.html
