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超重力加盐精馏分离乙醇—水的实验研究

发布时间:2020-08-20 14:56
【摘要】:共沸物系的分离是精馏单元操作重要的研究方向。由于共沸点“瓶颈”的存在,普通精馏方法使用受到了制约,必须考虑特殊的精馏手段。加盐精馏通过加入适当得盐,打破原体系的汽液平衡,实现分离得到高浓度组分的目的。乙醇-水物系是典型的共沸物系,而且在现今环保低能耗的背景下,高浓度的乙醇应用于清洁燃料具有良好的前景。本文正是研究能将过程强化的超重力技术应用于加盐精馏,分离乙醇-水物系探讨其分离效果及传质性能。本研究搭建了适用于连续加盐精馏的工艺多级超重力设备,分别填装星型填料和丝网填料。在稳定操作基础上,不加盐和加盐(溶盐量5-25g/L)条件下,考察了超重力因子20.9~130.6、进料乙醇浓度15-45wt%、进料流量20~45L/h、回流比1.0~4.0对乙醇-水体系分离效果的影响。实验结果表明,对于低纯度(15-45wt%)的原料液,溶盐的效果主要体现在:产品的质量浓度提高,以及传质效果的提升和回收率的提高。而前者的提高程度受到恒沸点的制约,提升效果有限,回收率的提高效果则较为显著。在原料液浓度较低时,高效旋转精馏床虽未打破其共沸点,但分离效果得到了一定的提高(94.88wt%),接近了恒沸组成。对于分离效果:随超重力因子和原料液流量先增加后减小;随回流比、溶盐量和原料液浓度的增加而提升。各因素对塔顶产品质量浓度影响程度由大到小依次为:原料液浓度、进料流量、溶盐量、回流比、超重力因子;对于传质效果:随着超重力因子、原料液流量和回流比的增大,理论塔板数NTP先增加后减小;随溶盐量、原料液浓度的增加而提升。各因素对理论塔板数NTP影响程度由大到小依次为:进料流量、原料液浓度、溶盐量、超重力因子、回流比。通过提高原料液浓度和溶盐量研究打破乙醇-水的恒沸点的实验条件。当原料液浓度≥93.0%时,其它实验条件设定为:超重力因子83.6、回流比3.5、进料流量10L/h、溶盐量20g/L,产品质量浓度超过了常压不加盐时乙醇-水物系的恒沸组成(95.6%);其它实验条件一定时,原料液质量浓度92.0%时,溶盐量为30g/L便突破恒沸点。在应用研究方面,对果胶生产过程中的乙醇溶剂进行回收,在最佳操作条件下,分离效果好(93.6%),分离成本低(盐回收利用,0.45元/L),回收率得到了提高。综合研究结果可以发现,超重力萃取精馏的传质单元高度为9.3~36.1mm,可见利用超重力技术进行加盐精馏确实提升了传质性能。对于乙醇-水体系,超重力加盐精馏技术操作可行安全,且传质性能和分离效果得到了提升。
【学位授予单位】:中北大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TQ028.8

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本文编号:2798109


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