精餾作為重要的化工單元操作,在生產(chǎn)過(guò)程中能源利用率比較低,因此出現(xiàn)了一些不必要的能耗;多數(shù)醇類以其良好的溶解性,可作為溶劑應(yīng)用于各行各業(yè),而也正是其高溶解性使得生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)與水形成共沸物,難以分離。本文以水-乙醇-正戊醇共沸物系為研究對(duì)象,對(duì)醇水物系的特殊精餾及其節(jié)能性設(shè)計(jì)進(jìn)行研究,以全年經(jīng)濟(jì)總費(fèi)用（TAC）最低為優(yōu)化目標(biāo),運(yùn)用aspen軟件進(jìn)行穩(wěn)態(tài)流程的設(shè)計(jì)和優(yōu)化并提出合適控制方案。首先對(duì)正戊醇-水共沸物系的分離進(jìn)行研究,設(shè)計(jì)了常規(guī)兩塔萃取精餾流程對(duì)流程進(jìn)行優(yōu)化,最優(yōu)TAC為1.74×10⁶$/year。在此基礎(chǔ)上,對(duì)乙醇-正戊醇-水共沸物系提出了常規(guī)三塔萃取精餾分離方案,。對(duì)流程進(jìn)行優(yōu)化,得到最優(yōu)TAC為2.21×10⁶$/year。對(duì)最優(yōu)流程進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制研究,首先提出了固定回流比的控制結(jié)構(gòu)和帶有Qr/F前饋控制的雙溫控控制結(jié)構(gòu),在擾動(dòng)后產(chǎn)品純度無(wú)法回到期望值;對(duì)此提出了帶有Qr/F前饋控制的組成控制結(jié)構(gòu),擾動(dòng)結(jié)果表明各組分的抗擾動(dòng)能力增強(qiáng),響應(yīng)較為迅速,是較為理想的控制方案。在常規(guī)三塔萃取精餾流程基礎(chǔ)之上,進(jìn)一步進(jìn)行節(jié)能型集成工藝研究,... 

【文章來(lái)源】：青島科技大學(xué)山東省

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

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具有最低共沸點(diǎn)共沸物分離工藝流程

青島科技大學(xué)研究生學(xué)位論文5沸點(diǎn)萃取劑三乙胺分離甲醇-甲苯共沸物，與高沸點(diǎn)萃取劑相比可以顯著減少溶劑比和能耗，并且相對(duì)于配位化合物的液體，固體萃取劑擁有更低的熔點(diǎn)，根據(jù)二元?dú)庖浩胶鈹?shù)據(jù)，估算出所需的混合型萃取劑的用量配比。如在NRTL物性方法下，根據(jù)乙醇和水體系的二元平衡數(shù)據(jù)，加入幾種混合型弱轉(zhuǎn)溫混合萃取劑達(dá)到分離要求，便可以打破乙醇和水的共沸體系[39-41]。1.3.3變壓精餾有些共沸物系的共沸物組成可以隨著壓力的變化而發(fā)生較大的變化稱之為壓敏物系。這樣僅通過(guò)改變壓力的條件而不引入第三組分的情況下來(lái)跨越精餾邊界分離共沸物的方式成為變壓精餾[42]。圖1-2具有最低共沸點(diǎn)共沸物分離工藝流程Figure1-2Flowsheetofpressureswingdistillationprocessforminimumazeotrope圖1-3具有最高共沸點(diǎn)共沸物分離工藝流程Figure1-3Flowsheetofpressureswingdistillationprocessformaximumazeotrope圖1-2與圖1-3展示了利用變壓精餾分離共沸物的兩種工藝流程，對(duì)于不同的共沸物應(yīng)采取不同的工藝進(jìn)行分離。通過(guò)相圖可以得到兩種共沸物在改變操作壓力后都可以跨越共沸點(diǎn)進(jìn)行分離。但兩種的差異又在于由于沸點(diǎn)的不同，最低共沸物在塔頂?shù)玫焦卜薪M成，塔底得到純凈物質(zhì)；而最高共沸點(diǎn)共沸物則是在塔頂獲得純凈物質(zhì)，塔底得到共沸物。應(yīng)掌握分離物系的物理特點(diǎn)，才能選擇適合物系的變壓精餾流程。變壓精餾的優(yōu)勢(shì)在于沒(méi)有向系統(tǒng)加入夾帶劑，減少了由于夾帶劑所造成的環(huán)境的污染，而且對(duì)于變壓精餾的能耗方面，熱集成技術(shù)可以有效地降低能耗。最

水-乙醇-正戊醇共沸物系的節(jié)能型分離工藝優(yōu)化研究8(a)(b)(c)(d)圖1-5常見熱偶精餾塔方式Figure1-5Commonthermocoupledistillationcolumnmethod其中（a）是完全熱偶精餾塔由主塔和預(yù)分離塔所組成。（b）是隔壁塔使將塔的內(nèi)部加入了隔板，可以看成是將完全熱偶精餾塔的主塔和預(yù)分離塔進(jìn)行了合并。隔壁塔節(jié)能優(yōu)勢(shì)的原因有兩點(diǎn)，一是隔壁塔可以使反混現(xiàn)象減少，從而減少因反混造成的能量損失；二是經(jīng)隔壁塔的預(yù)分離段進(jìn)入主塔的物流也可以更好地匹配主塔進(jìn)料板組成。所以隔壁塔具有巨大的節(jié)能優(yōu)勢(shì)且被很多工廠所應(yīng)用，其不但可以應(yīng)用于常規(guī)物系分離，也可以應(yīng)用于反應(yīng)、共沸等特殊精餾[60-62]。(c)和(d)分別是帶有整流器和汽提塔的側(cè)線精餾塔，如圖1-6所示，精餾隔壁塔和帶有整流器的氣相側(cè)線精餾塔在熱力學(xué)上是等價(jià)的。同理，此種方式也可應(yīng)用于特殊精餾[63-65]。圖1-6隔壁塔模型與等價(jià)圖Figure1-6Integrationschemeandequivalentschemefordividing-wallcolumn1.5精餾動(dòng)態(tài)控制與分析通過(guò)對(duì)特殊精餾和節(jié)能方法的分析，對(duì)于不同類型的共沸混合物應(yīng)當(dāng)采用適宜的分離方法和節(jié)能技術(shù)以達(dá)到分離產(chǎn)品節(jié)能減耗的目的。但是在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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[3]特殊精餾分離乙酸乙酯-乙腈共沸物系的優(yōu)化與控制[D]. 田光珍.青島科技大學(xué) 2017
[4]基于分子模擬的共沸物形成與強(qiáng)化分離機(jī)理研究[D]. 張季.天津大學(xué) 2017
[5]特殊精餾分離乙腈—正丙醇共沸物系的工藝設(shè)計(jì)與控制研究[D]. 田鵬.青島科技大學(xué) 2016
[6]非均相間歇共沸精餾過(guò)程的研究[D]. 孫國(guó)秀.天津大學(xué) 2007



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