费托合成油中正构烷烃与α-烯烃的分离研究

发布时间：2020-07-06 19:15

【摘要】：费托合成法是煤制油的重要方法之一,对于费托合成法生成的高温油相产物中正构烷烃与α-烯烃的分离研究具有重要的应用价值。本文以C_(10)烃为原料,采用萃取精馏的方法分离正癸烷与1-癸烯。进行了萃取剂的筛选、汽液平衡数据的测定、分离流程模拟与分析及萃取精馏小试实验。首先根据溶剂筛选的定性规则筛选出几种萃取剂,通过汽液相平衡实验研究几种萃取剂的加入对原有物系相对挥发度的影响,全面比较和分析,最终确定适宜的萃取剂为邻苯二甲酸二甲酯。由于萃取精馏模拟分析过程中需要用到物系的二元交互作用参数,而这些参数软件本身没有,且文献中尚未见报道。所以用改进的Rose釜测定了体系的二元汽液平衡数据,实验数据通过了热力学的一致性校验,并回归得到了NRTL方程的模型参数。然后,使用化工流程模拟软件,首先模拟了普通精馏分离同碳正构烃的过程,然后模拟了邻苯二甲酸二甲酯作为萃取剂分离正癸烷与1-癸烯的过程,采用单因素设计的方法考察了理论塔板数、回流比、溶剂比、溶剂进料位置和料液进料位置对塔顶产品浓度的影响。结果表明,对于萃取精馏塔当理论塔板数为55块、溶剂的在第4块塔板进料、原料液在第25块塔板进料、萃取剂和原料的质量比为8和回流比为2的条件下萃取精馏的综合效果最好,塔顶产物正癸烷的质量含量达到99.1%;对于溶剂回收塔,当理论塔板数为27块,回流比为2时,塔顶可得到质量分数为99.2%的1-癸烯,同时塔底得到质量分数为99%的萃取剂邻苯二甲酸二甲酯,可以回收利用。最后,在单塔上做了正癸烷与1-癸烯体系的间歇萃取精馏小试实验。在回流比为2、溶剂与塔顶采出量比为8时,考察了塔顶馏分浓度随时间的变化规律,最终得到质量分数为95.96%的正癸烷和质量分数为99%的1-癸烯。结果表明,萃取剂邻苯二甲酸二甲酯对正癸烷和1-癸烯的分离起到了较好的分离效果。
【学位授予单位】：河北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ529.2
【图文】：

示意图,连续萃取,精馏,示意图

达到分离要求。操作方式包括间歇与连续两种分离方式。.1 间歇萃取精馏此精馏方法又称分批萃取精馏[7]。通过在精馏塔的上部加入适当流量的溶剂，共沸物系或近沸点物系之间的相对挥发度。整个过程是完全在单塔内实现原料剂的加入与回收。.2 连续萃取精馏在萃取精馏中原材料、溶剂的加入和回流在连续状态下进行的操作过程称为连精馏。连续萃取精馏塔由精馏段和提馏段组成，分离过程需要两个塔，一个是馏塔，一个是溶剂回收塔，如图 1.1 所示。待分离混合物 A+B 由萃取精馏塔的续加入塔内，萃取剂 S 从塔顶处连续加入，在萃取剂的作用下，轻组分 A 与萃重组分 B 分离开，其中重组分 B 和萃取剂 S 在塔底收集，轻组分 A 在塔顶收集分 B 和萃取剂 S 由萃取精馏塔的塔底进入溶剂回收塔内，其中重组分 B 从塔，溶剂 S 由塔底馏出泵入至萃取精馏塔，整个精馏过程基本是稳态运行。

汽液平衡测定,冷凝水

2.液相采样口，3.汽相采样口，4.冷凝管，5.冷凝水入口，6.冷凝水出口.缓冲罐，10.手动阀，11.温度计图 2.1 汽液平衡测定装置示意图Fig. 2.1 Sketch of the VLE determination system剂的选择步筛选结果与萃取剂选择有关的诸多因素，并结合文献报道，从中初步筛（NMP）、γ-丁内酯、邻苯二甲酸二甲酯（DMP）、环丁砜、取剂作为备选，其物性数据在表 2.1 中已经列出。NIFAC 基团贡献法计算相对挥发度NIFAC 模型

癸烯,正癸烷,萃取剂,相对挥发度

图 2.2 萃取剂与正癸烷-1-癸烯相对挥发度之间的关系The influence of solvent for n-decane and 1-decene on relat，在相同条件下，N-甲基吡咯烷酮对正癸烷-1-因此拟采用 N-甲基吡咯烷酮为萃取剂。由于在、正癸烷与萃取剂、1-癸烯与萃取剂的二元交互有的，且目前尚未见文献报道，所以就需要做汽数。平衡实验时会发现，正癸烷与 N-甲基吡咯烷酮共沸现象，再经过软件验证会发现 1-癸烯与℃（7.36kPa）会共沸，共沸组成 1-癸烯 0.875， 90.89℃，共沸组成正癸烷 0.727，NMP 0.273。所烯的萃取剂。中，仅次于 NMP 的为 2-吡咯烷酮，但是由于 2价廉易得的条件，所以也不予考虑，经过软件模二甲酯为分离混合物的萃取剂。

【参考文献】