正丁醇—乙酸丁酯—甲基异丁基酮三元混合体系分离过程研究

发布时间：2017-05-09 05:51

  本文关键词：正丁醇—乙酸丁酯—甲基异丁基酮三元混合体系分离过程研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：化工分离过程是化工生产中的重要组成部分,当待分离物系中存在共沸物系的时候,分离难度会大大增加,普通精馏难以完成。变压精馏、共沸精馏、萃取精馏这些特殊的精馏方式可以对共沸物进行有效的分离。本论文以工业上某体系(含正丁醇、乙酸丁酯、MIBK的质量分数分别为34%、38%和28%)为原料,对正丁醇-乙酸丁酯-MIBK三组分分离工艺进行探究。对三角相图中的剩余曲线进行了研究,分析了不同进料组成下分离得到的塔顶和塔釜中的产品组成,由于所研究原料为三组分,加入萃取剂或新物质作为共沸剂会增大分离难度,因此考虑使用原料中的物质作为共沸剂,经过对正丁醇-乙酸丁酯-MIBK剩余曲线分析研究,把MIBK定为共沸剂。在三角相图中找到最佳的进料组成,使精馏塔顶得到正丁醇和MIBK共沸物,塔釜得到乙酸丁酯纯组分,实现混合物的初步分离。正丁醇-MIBK的共沸温度和共沸组成均随压力的变化而变化,找到合适的压力,通过变压精馏分离正丁醇-MIBK共沸物。通过小试精馏塔进行实验初步验证了分离方案的可行性,并对初步分离塔的回流比和共沸剂配比进行了优化,得到了最佳的共沸剂配比为1.6,较优的操作回流比为5。通过使用ASPEN PLUS软件来模拟整套的工艺流程,得到了比较适宜的操作条件:1)初步分离塔经过优化之后的操作条件为:最佳理论板数55块,最佳物流进料位置为32块理论板,最佳共沸剂配比为1.6,最佳回流比为5。2)低压塔经优化之后的操作条件为:操作压力30kPa,最佳理论板数40块,回流比为4,物流进料位置为25块理论板。3)高压塔经优化之后的操作条件为:操作压力200kPa,最佳理论板数50块,回流比为5,物流进料位置为25块理论板。
【关键词】：剩余曲线 共沸精馏 变压精馏
【学位授予单位】：河北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ028.3
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 符号说明10-11
• 第一章 绪论11-31
• 1.1 前言11
• 1.2 物料的主要物理化学性质11-12
• 1.3 精馏概述12-22
• 1.3.1 萃取精馏13-15
• 1.3.1.1 萃取精馏的工艺流程13-15
• 1.3.1.2 萃取剂的选择15
• 1.3.2 共沸精馏15-20
• 1.3.2.1 共沸现象以及共沸物16
• 1.3.2.2 共沸精馏的流程16-19
• 1.3.2.3 共沸剂的选择19-20
• 1.3.2.4 共沸剂用量的确定20
• 1.3.3 变压精馏20-22
• 1.4 剩余曲线与精馏边界22-30
• 1.4.1 剩余曲线23-26
• 1.4.2 精馏曲线26-27
• 1.4.3 精馏曲线的构造27
• 1.4.4 剩余曲线和精馏曲线的对比27-28
• 1.4.5 可行的分离产品组成28-30
• 1.5 本论文主要研究内容30-31
• 第二章 混合物系分析及分离方案初步设计31-39
• 2.1 物性参数31
• 2.2 正丁醇-乙酸丁酯-甲基异丁基酮的剩余曲线分析31-34
• 2.2.1 剩余曲线分析33
• 2.2.2 最佳共沸剂的选择33
• 2.2.3 确定最佳共沸剂配比33-34
• 2.3 正丁醇-乙酸丁酯-MIBK分离方案初步设计34-35
• 2.4 二元混合物分离方案初步设计35-37
• 2.5 正丁醇-乙酸丁酯-MIBK分离工艺设计37-38
• 2.6 本章小结38-39
• 第三章 正丁醇-乙酸丁酯-MIBK分离过程实验研究39-53
• 3.1 系统预分析39-45
• 3.1.1 实验试剂及仪器39-40
• 3.1.1.1 实验试剂39
• 3.1.1.2 实验仪器39-40
• 3.1.2 实验装置40-41
• 3.1.3 分析方法41
• 3.1.4 定量计算方法41-42
• 3.1.5 校正因子测定42-43
• 3.1.6 精馏塔流体力学参数测定43-45
• 3.1.6.1 实验步骤43
• 3.1.6.2 实验结果分析43-45
• 3.2 原料液间歇精馏实验45-48
• 3.2.1 实验装置及实验步骤45-46
• 3.2.1.1 实验装置45
• 3.2.1.2 实验步骤45-46
• 3.2.2 原料液间歇精馏实验46-48
• 3.3 初部分离塔实验分析48-51
• 3.3.1 料液初步分离小试实验48-49
• 3.3.2 回流比对塔顶和塔釜中乙酸丁酯含量的影响49-50
• 3.3.3 共沸剂配比对塔顶和塔釜中乙酸丁酯含量的影响50-51
• 3.4 本章小结51-53
• 第四章 正丁醇-乙酸丁酯-MIBK分离工艺过程模拟53-71
• 4.1 ASPEN PLUS简介53-54
• 4.1.1 ASPEN PLUS主要部分53-54
• 4.1.2 ASPEN PLUS特性54
• 4.2 初步分离塔的模拟计算54-61
• 4.2.1 理论板对初步分离塔结果的影响55-56
• 4.2.2 进料位置对初步分离塔结果的影响56-58
• 4.2.3 共沸剂配比对初步分离塔结果的影响58-59
• 4.2.4 回流比比对初步分离塔结果的影响59-60
• 4.2.5 初步分离塔分离结果60-61
• 4.3 正丁醇-MIBK二元混合物变压精馏流程模拟分析61-68
• 4.3.1 变压精馏模拟流程图61
• 4.3.2 两塔压力的选择61-62
• 4.3.3 低压塔操作参数优化62-65
• 4.3.3.1 低压塔理论板数对分离结果的影响63-64
• 4.3.3.2 低压塔进料位置对分离结果的影响64
• 4.3.3.3 低压塔进回流比对分离结果的影响64-65
• 4.3.4 高压塔操作参数优化65-67
• 4.3.4.1 高压塔理论板数对分离结果的影响65-66
• 4.3.4.2 高压塔进料位置对分离结果的影响66-67
• 4.3.4.3 高压塔回流比对分离结果的影响67
• 4.3.5 变压精馏系统参数优化67-68
• 4.3.6 变压精馏系统分离正丁醇-乙酸丁酯优化条件下分离结果68
• 4.4 正丁醇-乙酸丁酯-MIBK分离流程优化结果及各流股组成68-69
• 4.5 本章小结69-71
• 第五章 结论71-73
• 参考文献73-79
• 致谢79

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本文编号：351867