能量节约型萃取精馏过程的研究：设计与优化

发布时间：2017-06-07 10:51

  本文关键词：能量节约型萃取精馏过程的研究：设计与优化，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：萃取精馏是一种经常使用的分离共沸物的方法。萃取精馏分离序列主要有两塔流程序列和带有预浓缩塔的三塔流程序列。为了提高萃取精馏的能量效率,本文分别针对两塔流程以及三塔流程进行了节能研究。采用Aspen Plus过程模拟软件对流程进行设计、模拟并以年度总费用TAC为经济优化目标函数对过程进行优化。针对带有预浓缩塔的萃取精馏过程(三塔流程),通过结合预浓缩塔与溶剂回收塔得到一个既具有较小能耗又具有较小设备投资的新流程,通过异丙醇/水(二甲基亚砜为萃取剂)和乙腈/水(乙二醇为萃取剂)两个案例去对常规流程和新流程进行分析比较,结果表明,新流程比常规流程分别减少能耗约13.7%和16.3%,并且新流程比常规流程分别减少TAC约12.1%和14.4%。基于三塔常规萃取精馏流程的一种特殊现象即萃取剂的加入逆转了组分之间的相对挥发度,通过结合预浓缩塔和萃取精馏塔得到了一种既具有较小能耗又具有较小设备投资的新流程。通过正丙醇/水(N-甲基吡咯烷酮为萃取剂)和乙醇/乙酸乙酯(糠醛为萃取剂)两个案例去对常规流程和新流程进行分析比较,结果表明,新流程比常规流程分别减少能耗约22.8%和17.3%,并且新流程比常规流程分别减少TAC约17.6%和15.2%。基于两塔常规萃取精馏流程,通过进料流股切割以及结合预浓缩塔和溶剂回收塔得到了一种既具有较小能耗又具有较小设备投资的新流程。通过异丙醇/水(二甲基亚砜为萃取剂)和乙腈/水(乙二醇为萃取剂)两个案例去对三塔、两塔常规流程和新流程进行分析比较,结果表明,两塔流程比三塔流程具有明显的优势,新流程比两塔流程分别减少能耗约14.0%和14.8%,并且新流程比常规流程分别减少TAC约11.5%和13.1%。
【关键词】：萃取精馏 节能 设计与优化 异丙醇/水 乙腈/水 正丙醇/水 乙醇/乙酸乙酯
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ028.3
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 文献综述9-22
• 1.1 特殊精馏概述9-15
• 1.1.1 变压精馏9-10
• 1.1.2 共沸精馏10-11
• 1.1.3 反应精馏11-13
• 1.1.4 萃取精馏13-15
• 1.2 萃取精馏节能概述15-19
• 1.2.1 热集成萃取精馏技术15-16
• 1.2.2 热耦合萃取精馏技术16-18
• 1.2.3 萃取精馏隔壁塔技术18-19
• 1.3 化工过程模拟19-20
• 1.4 本文的研究内容20-22
• 第二章 结合预浓缩塔及溶剂回收塔合成的新型萃取精馏过程22-45
• 2.1 问题陈述与系统合成22-24
• 2.1.1 问题陈述22
• 2.1.2 系统合成22-24
• 2.2 过程设计与经济优化24-28
• 2.2.1 过程设计25
• 2.2.2 经济优化25-28
• 2.3 案例分析 1：异丙醇-水28-36
• 2.3.1 稳态设计分析28-32
• 2.3.2 经济优化分析32-34
• 2.3.3 过程比较分析34-36
• 2.4 案例分析 2：乙腈-水36-45
• 2.4.1 稳态设计分析36-40
• 2.4.2 经济优化分析40-43
• 2.4.3 过程比较分析43-45
• 第三章 结合预浓缩塔及萃取精馏塔合成的新型萃取精馏过程45-64
• 3.1 问题陈述与系统合成45-47
• 3.1.1 问题陈述45
• 3.1.2 系统合成45-47
• 3.2 过程设计与经济优化47
• 3.3 案例分析 1：正丙醇-水47-55
• 3.3.1 稳态设计分析48-50
• 3.3.2 经济优化分析50-53
• 3.3.3 过程比较分析53-55
• 3.4 案例分析 2：乙醇-乙酸乙酯55-64
• 3.4.1 稳态设计分析55-58
• 3.4.2 经济优化分析58-61
• 3.4.3 过程比较分析61-64
• 第四章 针对两塔流程的新型萃取精馏过程的设计与优化64-89
• 4.1 问题陈述与系统合成64-66
• 4.1.1 问题陈述64
• 4.1.2 系统合成64-66
• 4.2 过程设计与经济优化66-69
• 4.3 案例分析 1：异丙醇-水69-79
• 4.3.1 三塔流程70-72
• 4.3.2 两塔流程72-74
• 4.3.3 新型两塔流程74-76
• 4.3.4 过程比较分析76-79
• 4.4 案例分析 2：乙腈-水79-89
• 4.4.1 三塔流程79-82
• 4.4.2 两塔流程82-84
• 4.4.3 新型两塔流程84-86
• 4.4.4 过程比较分析86-89
• 第五章 结论89-90
• 符号说明90-91
• 参考文献91-97
• 发表论文和参加科研情况说明97-98
• 致谢98-99

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