【摘要】：鄰苯基苯酚(OPP)是一種常用的有機(jī)原料,可廣泛的用于合成殺菌劑、塑料熱穩(wěn)定劑和表面活性劑。二聚酮作為制備OPP的重要中間體,可通過(guò)環(huán)己酮自縮合反應(yīng)得到。在以A12O3為催化劑的環(huán)己酮自縮合反應(yīng)中,會(huì)產(chǎn)生大量A12O3固體廢棄物,其中廢棄物中含有環(huán)己酮等有機(jī)組分。為實(shí)現(xiàn)A12O3廢棄物的有效利用,需選擇不同的有機(jī)溶劑(乙醇/正丙醇/異丙醇/苯/甲苯/對(duì)二甲苯)溶解環(huán)己酮等有機(jī)組分,過(guò)濾得到A12O3,過(guò)濾后得到的母液主要由有機(jī)溶劑、環(huán)己酮及少量的二聚酮組成,對(duì)此母液進(jìn)行精餾可實(shí)現(xiàn)環(huán)己酮和有機(jī)溶劑的回收利用。精餾分離環(huán)己酮和有機(jī)溶劑需要含環(huán)己酮物系的汽液相平衡數(shù)據(jù),然而未有文獻(xiàn)對(duì)常壓下含環(huán)己酮物系的汽液相平衡數(shù)據(jù)進(jìn)行報(bào)道。本文采用汽液平衡釜測(cè)定了 101.3 kPa下,環(huán)己酮+(乙醇/正丙醇/異丙醇/苯/甲苯/對(duì)二甲苯)六組體系的汽液相平衡數(shù)據(jù)。選用Herington,van Ness和純組分一致性校驗(yàn)法對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的熱力學(xué)一致性進(jìn)行了校驗(yàn),選用NRTL、UNIQUAC和Wilson三個(gè)活度系數(shù)模型對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)計(jì)算,并回歸得到各模型的二元交互作用參數(shù)。模型關(guān)聯(lián)值與實(shí)驗(yàn)值進(jìn)行對(duì)比,各物系選用三個(gè)模型計(jì)算值和實(shí)驗(yàn)值間的RMSD(T)均小于 0.19 K,AAD(T)均小于 0.16 K,RMSD(y)均小于 0.0058,AAD(y)均小于 0.0033,表明各活度系數(shù)模型關(guān)聯(lián)結(jié)果和實(shí)驗(yàn)值吻合較好。同時(shí),選用UNIFAC模型對(duì)常壓下以上六組體系的汽液相平衡數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè),并與實(shí)驗(yàn)值進(jìn)行比較,各物系UNIFAC預(yù)測(cè)值和實(shí)驗(yàn)值間的RMSD(T)均小于0.22 K、AAD(T)均小于0.19 K,RMSD(y)均小于0.0055,AAD(y)均小于0.0041,表明六組實(shí)驗(yàn)體系的汽液相平衡數(shù)據(jù)可用UNIFAC模型預(yù)測(cè)。另外,計(jì)算了六組物系的相對(duì)揮發(fā)度,環(huán)己酮和乙醇物系的相對(duì)揮發(fā)度值高于其他五組體系,表明乙醇和環(huán)己酮最易實(shí)現(xiàn)分離,以此確定乙醇為溶解A1203中環(huán)己酮的最佳溶劑,以實(shí)現(xiàn)催化劑A1203的循環(huán)利用。在測(cè)定的汽液相平衡數(shù)據(jù)和關(guān)聯(lián)得到的物系模型交互作用參數(shù)基礎(chǔ)上,采用Aspen Plus軟件,選擇NRTL的物性方法,對(duì)環(huán)己酮和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%的乙醇物系的精餾分離過(guò)程進(jìn)行初步設(shè)計(jì)。以年度總費(fèi)用TAC為目標(biāo)方程對(duì)精餾過(guò)程的塔板數(shù)、回流比、進(jìn)料位置等進(jìn)行優(yōu)化,確定最佳工藝參數(shù),得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.999的環(huán)己酮和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.95的乙醇,在最佳工藝參數(shù)下TAC為9.77×105 ＄/年。在穩(wěn)態(tài)模擬基礎(chǔ)上,對(duì)環(huán)己酮和乙醇分離工藝進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制。根據(jù)Luyben斜率判據(jù)法對(duì)塔板溫度進(jìn)行分析,確定精餾塔T1和T2的溫度靈敏板。采用基礎(chǔ)動(dòng)態(tài)控制結(jié)構(gòu)、固定回流比的控制結(jié)構(gòu)和帶有QR/F+R/F的比例控制結(jié)構(gòu),在精餾操作穩(wěn)定后,施加進(jìn)料流量±20%的擾動(dòng),并進(jìn)行動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析。采用固定回流比的控制結(jié)構(gòu)相比于基礎(chǔ)動(dòng)態(tài)控制結(jié)構(gòu),產(chǎn)品恢復(fù)穩(wěn)態(tài)時(shí)間減少、產(chǎn)品純度提高,但產(chǎn)品純度與初始設(shè)定值具有一定偏差。在固定回流比基礎(chǔ)上的帶有QR/F+R/F的比例控制結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)精餾工藝的穩(wěn)健控制。
【圖文】：

圖２．２邐１０１．３邋ｋＰａ下，乙醇（１）＋稀丙醇（２）汽液相平衡實(shí)驗(yàn)值與文獻(xiàn)值對(duì)比逡逑Ｆｉｇ邋２．２邋Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ邋ａｎｄ邋ｌｉｔｅｒａｔｕｒｅ邋ＶＬＥ邋ｄａｔａ邋ｆｏｒ邋ｅｔｈａｎｏｌ邋（ｌ）＋ａｌｌｙｌ邋ａｌｃｏｈｏｌ邋（２）邋ａｔ邋１０１．３邋ｋＰａ．逡逑由圖２．２可知，常壓下，乙醇和烯丙醇體系的汽液相平衡實(shí)驗(yàn)值與文獻(xiàn)值吻逡逑合較好，由此可以得出結(jié)論，乙醇＋烯丙醇體系的汽液平衡數(shù)據(jù)是可靠的，，因此逡逑確定實(shí)驗(yàn)裝置的可靠性。逡逑２．４含環(huán)己酮二元體系的汽液相平衡實(shí)驗(yàn)結(jié)果及關(guān)聯(lián)計(jì)算逡逑２．４．１折射率一組成標(biāo)準(zhǔn)曲線逡逑常壓下使用阿貝折射儀測(cè)定３０４．１５邋Ｋ下

Ａ＊ｉ逡逑（ｆ）環(huán)己酮（１）邋＋對(duì)二甲苯（２）逡逑圖２．３邋３０４．１５邋Ｋ下環(huán)己酮（１）邋＋有機(jī)溶劑（２）折射率－組成關(guān)系逡逑ｉｇ．邋２．３邋ｎ－ｘ＼邋ｃｕｒｖｅ邋ｏｆ邋ｃｙｃｌｏｈｅｘａｎｏｎｅ邋（１）邋＋邋ｏｒｇａｎｉｃ邋ｓｏｌｖｅｎｔ邋（２）邋ｓｙｓｔｅｍ邋ａｔ邋３０４．１５邋表２．５六組二元體系標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合方程逡逑Ｔａｂｌｅ邋２．５邋Ｔｈｅ邋ｆｉｔｔｉｎｇ邋ｑｕｅｓｔｉｏｎｓ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｓｔａｎｄａｒｄ邋ｃｕｒｖｅ邋ｆｏｒ邋ｔｈｅ邋ｓｉｘ邋ｂｉｎａｒｙ邋ｓｙｓｔｅｍｓ逡逑＼ｍ邐擬合方程式邐ｒ２逡逑酮邋＋邋乙醇邐《＝邐１．３５６７＋邋０．１６１７ｘ－０＿１０８１ｘ２邋＋邋０．０３５８ｘ３邐０．９９９酮邋＋邋正丙醇邐《＝邐１．３８０９邐＋邋０．０９２０ｘ邋－邋０．０３４０ｘ２邋＋邋０．００８０ｘ３邐０．９９９酮＋邋異丙醇邐１．３７１４＋邋０．１００８；ｃ－０．０３５６ｘ２邋＋邋０．００９４；ｃ３邐０．９９９酮邋＋邋苯邐《邋＝邐１．４９３邋］邐－邋０．０５５７Ｘ邋＋邋０．００９０ｘ２邋－邋０．０００７Ｘ３邐０．９９９酮邋＋邋甲苯邐１．４８９９－０．０４１６ｘ－０．００４８ｘ２邋＋邋０．００２０ｘ３邐０．９９９－－２３
【學(xué)位授予單位】：山東科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：O642.42;TQ028.13;TQ234.21

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本文編號(hào)：2616083