本文關(guān)鍵詞：從預(yù)處理后的甘油發(fā)酵液中精制1,3-丙二醇的實(shí)驗(yàn)與模擬研究

  更多相關(guān)文章： 甘油發(fā)酵液 1 3-丙二醇 汽液相平衡 間歇精餾 Aspen Plus

【摘要】：對(duì)于生物發(fā)酵生產(chǎn)1,3-丙二醇(PDO)過(guò)程中涉及的主要物質(zhì)：PDO、2,3-丁二醇(2,3-BD)和1,3-二甲氧基-2-丙醇,本文采用改進(jìn)的Ellis雙循環(huán)釜,自行設(shè)計(jì)和搭建了一套測(cè)定減壓汽液相平衡的裝置。首先測(cè)定純組分的沸點(diǎn)并與Antoine方程計(jì)算值比較,驗(yàn)證了裝置的可靠性；并實(shí)驗(yàn)測(cè)定了5.5 kPa下2,3-BD+PDO、1,3-二甲氧基-2-丙醇+PDO和1,3-二甲氧基-2-丙醇+2,3-BD三組二元物系的汽液相平衡數(shù)據(jù),通過(guò)Herington面積法進(jìn)行熱力學(xué)一致性檢驗(yàn),檢驗(yàn)結(jié)果表明實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可靠。然后以所測(cè)汽液相平衡數(shù)據(jù)為依據(jù),利用Aspen Plus中的Data Regress功能,分別采用Vilson、NRTL和UNIQUAC模型進(jìn)行回歸,確定相應(yīng)的二元交互作用參數(shù)；通過(guò)對(duì)比各模型泡點(diǎn)溫度和汽相組成的計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值的偏差,發(fā)現(xiàn)NRTL模型計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值最吻合。最后以某公司提供的預(yù)處理甘油發(fā)酵液為原料,采用減壓間歇精餾方法,進(jìn)行小試研究,結(jié)果表明：PDO質(zhì)量分?jǐn)?shù)可達(dá)到99.7%以上,因此采用該法精制PDO是可行的。基于Aspen Batch Distillation軟件,選定NRTL物性方法,輸入回歸獲得的二元交互作用能量參數(shù),以小試間歇精餾工藝參數(shù)為依據(jù),對(duì)預(yù)處理甘油發(fā)酵液精制PDO過(guò)程進(jìn)行模擬。模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)值基本吻合,驗(yàn)證了Aspen Plus模擬該過(guò)程的可靠性。在此基礎(chǔ)上,提出采用間壁式精餾塔(簡(jiǎn)稱間壁塔或DWC)提純預(yù)處理甘油發(fā)酵液中的PDO：在前人提出的“三塔等效流程”基礎(chǔ)上,將DSTWU和RadFrac模塊相結(jié)合,完成初步設(shè)計(jì)并為嚴(yán)格計(jì)算提供初值；嚴(yán)格計(jì)算采用PETLYUK模塊,結(jié)合Sensitivity Analysis和Design Specs等功能初步優(yōu)化,并基于Design-Expert軟件和Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法,利用響應(yīng)曲面法同時(shí)對(duì)進(jìn)料位置、側(cè)線出料位置、互連物流V12、L12流量進(jìn)行優(yōu)化。模擬結(jié)果表明：與傳統(tǒng)二塔流程相比,理論板數(shù)降為原來(lái)的一半,再沸器和冷凝器負(fù)荷分別降低15.7%、16.2%,且減少了再沸器和冷凝器的數(shù)量,從而節(jié)省了設(shè)備費(fèi)用和操作費(fèi)用,本模擬研究?jī)?nèi)容可為DWC流程的工藝設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供參考。
【關(guān)鍵詞】：甘油發(fā)酵液 1 3-丙二醇 汽液相平衡 間歇精餾 Aspen Plus
【學(xué)位授予單位】：華東理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ920.6;TQ223.162
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 前言11-13
• 1.1 研究背景11
• 1.2 研究?jī)?nèi)容11-12
• 1.3 研究目的與意義12-13
• 第2章 文獻(xiàn)綜述13-29
• 2.1 1,3-丙二醇概述13-15
• 2.1.1 1,3-丙二醇的物化性質(zhì)13
• 2.1.2 1,3-丙二醇的應(yīng)用13-14
• 2.1.3 1,3-丙二醇的合成14-15
• 2.2 汽液相平衡概述15-21
• 2.2.1 汽液相平衡的測(cè)定方法16-19
• 2.2.2 汽液相平衡理論19-21
• 2.3 精餾技術(shù)21-25
• 2.3.1 間歇精餾21-23
• 2.3.2 熱耦精餾23-25
• 2.4 模擬軟件概述25-29
• 2.4.1 Aspen Plus的起源與發(fā)展25
• 2.4.2 Aspen Plus簡(jiǎn)介25-26
• 2.4.3 精餾單元操作模塊介紹26-27
• 2.4.4 Aspen物性估算方法27
• 2.4.5 穩(wěn)態(tài)模擬和動(dòng)態(tài)模擬27-29
• 第3章 減壓條件下二元汽液相平衡研究29-43
• 3.1 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器29-30
• 3.2 汽液相平衡測(cè)定裝置與步驟30-31
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)裝置30-31
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)步驟31
• 3.3 分析方法31-35
• 3.3.1 色譜定量分析方法31-32
• 3.3.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線的測(cè)定32-35
• 3.4 二元體系汽液相平衡數(shù)據(jù)測(cè)定結(jié)果35-39
• 3.4.1 純物質(zhì)沸點(diǎn)的測(cè)定35-36
• 3.4.2 汽液相平衡數(shù)據(jù)測(cè)定36-38
• 3.4.3 T-y-x相圖和y-x相圖38-39
• 3.5 汽液相平衡數(shù)據(jù)的熱力學(xué)一致性檢驗(yàn)39-42
• 3.6 本章小結(jié)42-43
• 第4章 二元汽液相平衡數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)43-56
• 4.1 模型關(guān)聯(lián)43-52
• 4.1.1 Wilson模型關(guān)聯(lián)43-47
• 4.1.2 NRTL模型關(guān)聯(lián)47-50
• 4.1.3 UNIQUAC模型關(guān)聯(lián)50-52
• 4.2 二元汽液相平衡實(shí)驗(yàn)值與各模型模擬結(jié)果對(duì)比52-55
• 4.3 本章小結(jié)55-56
• 第5章 預(yù)處理甘油發(fā)酵液精制1,3-丙二醇的小試研究與模擬驗(yàn)證56-65
• 5.1 實(shí)驗(yàn)原理與裝置56-58
• 5.1.1 間歇精餾概述56
• 5.1.2 實(shí)驗(yàn)裝置與方法56-58
• 5.2 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備58-59
• 5.2.1 填料塔理論板數(shù)的測(cè)定58
• 5.2.2 填料塔操作壓降的測(cè)定58-59
• 5.3 實(shí)驗(yàn)方法59-60
• 5.4 結(jié)果與討論60-61
• 5.4.1 一次精餾結(jié)果與討論60-61
• 5.4.2 二次精餾結(jié)果與討論61
• 5.5 間歇精餾模擬驗(yàn)證61-64
• 5.5.1 間歇精餾模擬62-63
• 5.5.2 間歇精餾過(guò)程分析63-64
• 5.6 本章小結(jié)64-65
• 第6章 間壁塔精制預(yù)處理甘油發(fā)酵液中1,3-丙二醇的模擬研究65-85
• 6.1 間壁塔適用范圍分析65-66
• 6.1.1 間壁塔等效模型及適用場(chǎng)合65-66
• 6.1.2 間壁塔精制1,3-丙二醇可行性分析66
• 6.2 初步設(shè)計(jì)66-73
• 6.2.1 三塔等效流程66-67
• 6.2.2 理論板數(shù)初步優(yōu)化67-69
• 6.2.3 簡(jiǎn)捷計(jì)算調(diào)試69-73
• 6.3 嚴(yán)格模擬與優(yōu)化73-79
• 6.3.1 嚴(yán)格模擬73-74
• 6.3.2 主塔理論板數(shù)的優(yōu)化74-76
• 6.3.3 塔頂采出速率和側(cè)線采出速率的規(guī)定76
• 6.3.4 進(jìn)、出料位置和互連物流流量的優(yōu)化76-78
• 6.3.5 主塔回流比的優(yōu)化78-79
• 6.4 DWC流程與二塔串聯(lián)流程對(duì)比79-84
• 6.4.1 直接序列模擬與優(yōu)化79-81
• 6.4.2 間接序列模擬與優(yōu)化81-83
• 6.4.3 DWC序列與傳統(tǒng)二塔序列對(duì)比83-84
• 6.5 本章小結(jié)84-85
• 第7章 結(jié)論與建議85-87
• 參考文獻(xiàn)87-91
• 致謝91-92
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的成果92

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 趙培;張輝;張秋香;;間壁塔提純甘油發(fā)酵液中1,3-丙二醇的模擬研究[J];現(xiàn)代化工;2016年02期

2 尹海英;舒明勇;;化工熱力學(xué)中氣液平衡和汽液平衡的應(yīng)用[J];廣州化工;2015年20期

3 孫啟梅;王領(lǐng)民;王崇輝;高大成;;發(fā)酵液中1,3-丙二醇分離提取的研究進(jìn)展[J];化工進(jìn)展;2015年10期

4 姚新武;張霖;樊亞超;;甘油生產(chǎn)1,3-丙二醇發(fā)酵工藝優(yōu)化研究[J];當(dāng)代化工;2015年08期

5 胡雨奇;方靜;李春利;;用于分離三氯氫硅合成過(guò)程中主副產(chǎn)品的隔壁塔模擬[J];化工進(jìn)展;2015年05期

6 陳衛(wèi)航;李清亞;蔣元力;王訓(xùn)遒;蔣登高;;乙二醇-1,4-丁二醇二元物系6.67kPa下汽液平衡研究[J];高�；瘜W(xué)工程學(xué)報(bào);2015年01期

7 趙陽(yáng);;化工期刊中的“氣-液平衡”與“汽-液平衡”辨析[J];編輯學(xué)報(bào);2014年05期

8 許立信;徐艷艷;李曉峰;孫傳峰;李杰;陳光遠(yuǎn);;間歇精餾分離喹啉和異喹啉的模擬[J];安徽工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2014年04期

9 韓冰;高凌云;齊鳴齋;;甲基肼-水二元體系汽液平衡數(shù)據(jù)的測(cè)定及回歸[J];上海化工;2014年02期

10 劉桂英;王樹江;石秀敏;;小型雙循環(huán)氣液平衡實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J];廣東化工;2013年19期

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 孫宗偉;熱耦合精餾的適應(yīng)性及其熱力學(xué)效率[D];大連理工大學(xué);2008年

2 李佳新;多組元全熱耦合精餾分離的模擬研究[D];天津大學(xué);2006年

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本文編號(hào)：865714