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萃取精餾分離甲/乙醇—四氫呋喃的模擬與優(yōu)化

發(fā)布時(shí)間:2020-12-18 07:09
  甲醇和乙醇分別易與四氫呋喃形成最低共沸物,因此通過普通精餾難以實(shí)現(xiàn)分離。鑒于萃取精餾在工業(yè)上分離共沸物有較強(qiáng)的應(yīng)用性,本文以先進(jìn)的化工模擬軟件Aspen Plus作為工具,對甲醇-四氫呋喃和乙醇-四氫呋喃共沸物系的萃取精餾工藝進(jìn)行了模擬優(yōu)化與工藝改進(jìn)。借助Flash2模塊獲取汽液平衡數(shù)據(jù)。通過定性判斷選取了二甲基亞砜、二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、乙二醇四種萃取劑。通過比較不同萃取劑對甲/乙醇-四氫呋喃體系的相對揮發(fā)度的影響,確定了二甲基亞砜、乙二醇分別作為萃取精餾分離甲醇-四氫呋喃體系和乙醇-四氫呋喃體系的萃取劑。并研究了所選萃取劑在不同溶劑比的情況下對甲/乙醇-四氫呋喃體系的相對揮發(fā)度的影響。采用UNIQUAC模型對甲醇-四氫呋喃及乙醇-四氫呋喃二元體系分別進(jìn)行了萃取精餾的模擬與優(yōu)化。考察不同回流比、不同溶劑/進(jìn)料比以及不同溶劑進(jìn)料溫度下塔頂產(chǎn)品濃度及兩塔再沸器的熱負(fù)荷變化,確定回流比、溶劑流率是影響萃取精餾分離的最主要因素;谫M(fèi)用模型,通過分析年度總投資成本(TAC,即total annual cost)中設(shè)備投資和能耗成本,確定回流比、溶劑/進(jìn)料比、塔板數(shù)是影響TAC最主要... 

【文章來源】:青島科技大學(xué)山東省

【文章頁數(shù)】:104 頁

【學(xué)位級別】:碩士

【部分圖文】:

萃取精餾分離甲/乙醇—四氫呋喃的模擬與優(yōu)化


萃取精餾分離甲醇-四氫呋喃物系的流程圖

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第 2.3.2 節(jié)確定選擇 EG 作為萃取精餾分離乙醇-四氫呋喃的萃取劑,模擬的工藝流程圖如圖 3-18 所示:圖3-18 萃取精餾分離乙醇-四氫呋喃物系的流程圖Fig.3-18 Flowsheet of extractive distillation separating ethanol-THF system流程圖中,新鮮進(jìn)料物流流率假設(shè)為 100kmol/h,含 50mol%乙醇和 50mol%THF。Knight 和 Doherty[63]推薦進(jìn)料溫度應(yīng)比 T1 塔頂溫度低 5 K-15 K。因此暫設(shè)定初始進(jìn)料溫度為 320 K。兩塔的操作壓力均暫設(shè)定為 1atm。采用 UNIQUAC活度模型來描述液體的非理想性。表 3-3 出了由 Aspen Plus 獲得的乙醇-四氫呋喃-EG 物系的 UNIQUAC 模型參數(shù)。

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荷較第一塔的小很多。模擬的工藝流程圖如圖 4-9 所示,圖中 T1,T2,T3 分別為普通精餾塔、萃取精餾塔、溶劑回收塔。圖4-9 三塔萃取精餾分離乙醇-四氫呋喃物系的流程圖Fig.4-9 Flowsheet of extractive distillation with three columns separating ethanol-THF system由于甲醇-四氫呋喃的共沸點(diǎn)與純組分的沸點(diǎn)十分接近,即使被分離混合物的組成偏離共沸物組成(50.65mol%)很大,低理論板數(shù)的精餾塔也難以通過普通精餾實(shí)現(xiàn)塔底甲醇或四氫呋喃純產(chǎn)品的分離。因此三塔的萃取精餾方案對減少分離甲醇-四氫呋喃體系的工藝 TAC 無效。首先針對含 10mol%THF 的乙醇-四氫呋喃混合物的分離進(jìn)行三塔萃取精餾工藝的設(shè)計(jì)改進(jìn)。首先對普通精餾塔 T1 進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。4.2.2 普通精餾塔 T1 的優(yōu)化暫定塔板數(shù),設(shè)計(jì)規(guī)定塔底乙醇的純度為 99.5mol%,進(jìn)行物料衡算,調(diào)節(jié)


本文編號:2923588

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