萃取精馏分离乙酸乙酯复杂体系的模拟与优化

发布时间：2017-07-31 06:00

  本文关键词：萃取精馏分离乙酸乙酯复杂体系的模拟与优化

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【摘要】：乙酸乙酯、乙酸丙酯广泛应用于化工、涂料、纺织、食品等工业生产中,在使用过程中常需要混入其他常用溶剂,如水、乙醇等,生成了各种待分离回收的混合物,如乙酸乙酯-乙醇、乙酸乙酯-乙酸丙酯-乙醇-水等物系。乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙醇和水体系彼此间都存在多种二元共沸物和三元共沸物,因此,很难通过普通精馏进行有效分离。本文以乙酸乙酯-乙酸丙酯-乙醇-水四元物系为原料,以乙二醇为溶剂,采用萃取精馏工艺,得到乙酸乙酯-乙酸丙酯和乙醇-水-乙二醇两种混合物,然后对溶剂乙二醇进行有效回收;采用普通精馏方法,对乙酸乙酯-乙酸丙酯和乙醇-水混合物的进一步分离,得到高纯度产品乙酸乙酯和乙酸丙酯,回收乙醇-水混合物中的乙醇。采用化工流程模拟软件,建立模拟工艺流程,以产品分离要求为控制指标,以能耗最低为目标函数,采用灵敏度分析方法,针对分离乙酸乙酯复杂体系的萃取精馏工艺过程参数进行详细研究。建立萃取精馏工艺流程,考察了萃取精馏塔理论板数、溶剂比、回流比及溶剂进料位置对分离效果的影响,在优化的工艺条件下,塔顶乙醇-水的总含量低于10ppm,塔底乙酸乙酯-乙酸丙酯的总含量低于50ppm,乙酸乙酯-乙酸丙酯和乙醇-水的回收率均在99.5%以上;有效完成了乙酸乙酯-乙酸丙酯与乙醇-水的分离任务;同时,考察了溶剂回收塔理论板数、回流比、进料位置对分离效果的影响,在优化的工艺条件下,塔底乙醇-水混合物的总含量低于20ppm,塔顶乙二醇含量低于10ppm,乙醇-水混合物、乙二醇的回收率均在99.5%以上,达到了溶剂有效回收的目的。研究结果表明:以乙二醇为萃取剂,对乙酸乙酯-乙酸丙酯-乙醇-水复杂体系的萃取精馏分离工艺是可行的。建立乙酸乙酯-乙酸丙酯混合物和乙醇-水混合物分离流程,分别考察了理论板数、回流比和进料位置对分离效果的影响。在优化的工艺条件下,酯分离塔塔顶乙酸乙酯和塔底乙酸丙酯的含量均能达到99.8%以上,二者回收率均在99.5%以上,达到了乙酸乙酯-乙酸丙酯混合物有效分离目的;乙醇共沸塔塔顶乙醇含量达到94.9%以上,回收率在99.5%以上,达到了该塔的分离要求。
【关键词】：萃取精馏 乙酸乙酯复杂体系 乙二醇 流程模拟 优化
【学位授予单位】：上海师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ028.3
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 引言8-9
• 第1章 文献综述9-26
• 1.1 乙酸乙酯、乙酸丙酯及乙醇9-12
• 1.1.1 乙酸乙酯9-10
• 1.1.2 乙酸丙酯10-11
• 1.1.3 乙醇11-12
• 1.2 精馏技术12-13
• 1.3 特殊精馏技术13-21
• 1.3.1 共沸精馏13-16
• 1.3.2 变压精馏16-18
• 1.3.3 萃取精馏18-21
• 1.4 化工过程流程模拟21-25
• 1.4.1 化工流程模拟软件22-23
• 1.4.2 Aspen Plus软件23-25
• 1.5 本课题研究内容与意义25-26
• 第2章 工艺流程的建立及优化基础条件26-30
• 2.1 萃取剂的选择26-28
• 2.2 热力学方程的选择28
• 2.3 萃取精馏工艺流程的建立28-29
• 2.4 模拟优化基础数据29-30
• 第3章 萃取精馏工艺的模拟与优化30-42
• 3.1 萃取精馏塔的模拟与优化30-36
• 3.1.1 理论板数对萃取精馏分离效果的影响30-31
• 3.1.2 溶剂比对萃取精馏分离效果的影响31-33
• 3.1.3 回流比对萃取精馏分离效果的影响33-34
• 3.1.4 溶剂进料位置对萃取精馏分离效果的影响34-36
• 3.1.5 萃取精馏塔模拟优化结果36
• 3.2 溶剂回收塔的模拟与优化36-40
• 3.2.1 理论板数对溶剂回收分离效果的影响37-38
• 3.2.2 回流比对溶剂回收分离效果的影响38
• 3.2.3 进料位置对溶剂回收分离效果的影响38-39
• 3.2.4 溶剂回收塔模拟优化结果39-40
• 3.3 本章小结40-42
• 第4章 混合酯分离工艺的模拟及优化42-46
• 4.1 分离工艺条件的优化42-44
• 4.1.1 理论板数对混合酯分离效果的影响42-43
• 4.1.2 回流比对混合酯分离效果的影响43
• 4.1.3 进料位置对混合酯分离效果的影响43-44
• 4.2 酯分离塔模拟优化结果44-45
• 4.3 本章小结45-46
• 第5章 乙醇-水分离工艺的模拟与优化46-50
• 5.1 分离工艺条件的优化46-48
• 5.1.1 理论板数对乙醇-水分离效果的影响46-47
• 5.1.2 回流比对乙醇-水分离效果的影响47-48
• 5.1.3 进料位置对乙醇-水分离效果的影响48
• 5.2 乙醇共沸塔模拟优化结果48-49
• 5.3 本章小结49-50
• 结论50-51
• 参考文献51-55
• 致谢55

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本文编号：597697