丙酮-庚烷共沸物萃取精馏分离研究

发布时间：2021-10-16 02:34

　　在化工生产过程中,会产生各种各样的共沸物,例如,丙酮-庚烷,甲醇-四氯化碳等,用普通的精馏分离方法在经济上是不太合适的。萃取精馏是化工精馏中的一种常用的方法,适合共沸物和近沸点物系的分离。方法是是向待分离物系中加入第三种组分,这样可以增大混合组分间的挥发度,从而能够达到分离混合物的目的。本文通过用苯为萃取剂,利用萃取精馏分离丙酮和庚烷混合物。首先,通过直接序列分离和间接序列两种不同的方式进行稳态模拟优化。在直接序列分离过程中,优化后的相关参数:萃取塔压强为0.83atm,塔板数为70块,原料和溶剂的进料位置分别为第63块和第37块。溶剂的进料温度为50℃,进料流量为30kmol/h。溶剂回收塔压强为0.40atm,塔板数为65块,进料位置为第55块,Total Annual Cost（TAC）的最优值为1.358x106$/year。在间接序列分离过程中,优化后的相关参数如下:萃取塔压强为0.55atm,塔板数为50块,原料和溶剂进料位置分别为第42块和第7块。溶剂的进料温度为50℃,进料流量为9kmol/h。溶剂回收塔压强为0.80atm,塔板数为55块,进料位置为第49块,Tota... 

【文章来源】：山东科技大学山东省

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．１萃取精馏的工艺流程??Ｆｉｇ．?１．１?Ｐｒｏｃｅｓｓ?ｆｌｏｗ?ｏｆ?ｅｘｔｒａｃｔｉｖｅ?ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ??

２．３丙嗣－庚烷共沸体系直接序列的研究??在本文的丙酮和庚烷的萃取分离中，原料（丙酮－庚烷混合物）的流率为??ｌＯＯｋｍｏｌ／ｈ，丙酮和庚院的摩尔分率都为０．５。米出的丙酮和庚烧的摩尔纯度为??９９．６ｍｏｌ％。在模拟过程中，涉及到很多变量，如：压强，温度，塔板数，进料??位置，最佳溶剂量等。这些变量都需要优化，从而找到最佳参数，使得在达到萃??取要求的前提下，全年总费用（Ｔｏｔａｌ?Ａｎｎｕａｌ?Ｃｏｓｔ）?Ｚ＾Ｃ达到最小。??在直接序列过程中，首先优化萃取塔的压强，得到使得全年总费用最低的??萃取塔压强Ｐ／。然后利用得到Ｐ／，改变回收塔压强乃，计算泣Ｃ。最小的??值对应的压强为回收塔的最佳压强。模拟中把压强改为最佳压强，然后优化萃??取塔的最佳塔板数和最佳进料位置。调整萃取塔塔板数和最佳进料位置为最佳??值，然后优化溶剂回收塔的塔板数，找到最小时对应的最佳溶剂量和最佳??进料位置。利用以上得到最佳参数，最后，再优化溶剂的进料温度。??Ｉ?ＥＨ???

０．３０?０．３５?０．４０?０．４５?０．５０?０．５５?０．６０??尸（ａｔｍ）??图２．３回收塔塔压强与Ｚ４Ｃ的关系??Ｆｉｇ．２．３?Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ?ｂｅｔｗｅｅｎ?ｐｒｅｓｓｕｒｅ?ｏｆ?ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ?ｃｏｌｕｍｎ?ａｎｄ?ＴＡＣ??图２．２提供了萃取塔压强变化时与ＭＣ的曲线图。从中可以看出，当萃取??塔压强为０．８３ａｔｍ，回收期（ｐａｙｂａｃｋ?ｐｅｒｉｏｄ）为３年时，ＴＡＣ的值最小，为??３．３９４ｘｌ〇６Ｓ／ｙｅａｒ。图２．３为回收塔塔压与ＷＣ的关系曲线图。从图中可以得出，??当回收塔的压强为０．４０ａｔｍ时，ＷＣ是最小的。??表２．３为相关的计算公式。另外，换热器和冷凝器的总传热系数都为??０．８５２ｋＷ／（Ｋ．ｍ２），冷凝器的传热温差Ａ丁采用经验值１３．９Ｋ。再沸器的总传热系数??为０．５６８ｋＷ／（Ｋ＿ｍ２），传热温差ＡＴ的经验值为３４．８Ｋ。公用工程中使用的蒸汽有??低压蒸汽（１６０。〇?


本文编号：3438980