【摘要】：共沸物系的分離是精餾單元操作重要的研究方向。由于共沸點(diǎn)“瓶頸”的存在,普通精餾方法使用受到了制約,必須考慮特殊的精餾手段。加鹽精餾通過(guò)加入適當(dāng)?shù)名},打破原體系的汽液平衡,實(shí)現(xiàn)分離得到高濃度組分的目的。乙醇-水物系是典型的共沸物系,而且在現(xiàn)今環(huán)保低能耗的背景下,高濃度的乙醇應(yīng)用于清潔燃料具有良好的前景。本文正是研究能將過(guò)程強(qiáng)化的超重力技術(shù)應(yīng)用于加鹽精餾,分離乙醇-水物系探討其分離效果及傳質(zhì)性能。本研究搭建了適用于連續(xù)加鹽精餾的工藝多級(jí)超重力設(shè)備,分別填裝星型填料和絲網(wǎng)填料。在穩(wěn)定操作基礎(chǔ)上,不加鹽和加鹽(溶鹽量5-25g/L)條件下,考察了超重力因子20.9～130.6、進(jìn)料乙醇濃度15-45wt%、進(jìn)料流量20～45L/h、回流比1.0～4.0對(duì)乙醇-水體系分離效果的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,對(duì)于低純度(15-45wt%)的原料液,溶鹽的效果主要體現(xiàn)在：產(chǎn)品的質(zhì)量濃度提高,以及傳質(zhì)效果的提升和回收率的提高。而前者的提高程度受到恒沸點(diǎn)的制約,提升效果有限,回收率的提高效果則較為顯著。在原料液濃度較低時(shí),高效旋轉(zhuǎn)精餾床雖未打破其共沸點(diǎn),但分離效果得到了一定的提高(94.88wt%),接近了恒沸組成。對(duì)于分離效果：隨超重力因子和原料液流量先增加后減��；隨回流比、溶鹽量和原料液濃度的增加而提升。各因素對(duì)塔頂產(chǎn)品質(zhì)量濃度影響程度由大到小依次為：原料液濃度、進(jìn)料流量、溶鹽量、回流比、超重力因子；對(duì)于傳質(zhì)效果：隨著超重力因子、原料液流量和回流比的增大,理論塔板數(shù)NTP先增加后減��；隨溶鹽量、原料液濃度的增加而提升。各因素對(duì)理論塔板數(shù)NTP影響程度由大到小依次為：進(jìn)料流量、原料液濃度、溶鹽量、超重力因子、回流比。通過(guò)提高原料液濃度和溶鹽量研究打破乙醇-水的恒沸點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)條件。當(dāng)原料液濃度≥93.0%時(shí),其它實(shí)驗(yàn)條件設(shè)定為：超重力因子83.6、回流比3.5、進(jìn)料流量10L/h、溶鹽量20g/L,產(chǎn)品質(zhì)量濃度超過(guò)了常壓不加鹽時(shí)乙醇-水物系的恒沸組成(95.6%)；其它實(shí)驗(yàn)條件一定時(shí),原料液質(zhì)量濃度92.0%時(shí),溶鹽量為30g/L便突破恒沸點(diǎn)。在應(yīng)用研究方面,對(duì)果膠生產(chǎn)過(guò)程中的乙醇溶劑進(jìn)行回收,在最佳操作條件下,分離效果好(93.6%),分離成本低(鹽回收利用,0.45元/L),回收率得到了提高。綜合研究結(jié)果可以發(fā)現(xiàn),超重力萃取精餾的傳質(zhì)單元高度為9.3～36.1mm,可見(jiàn)利用超重力技術(shù)進(jìn)行加鹽精餾確實(shí)提升了傳質(zhì)性能。對(duì)于乙醇-水體系,超重力加鹽精餾技術(shù)操作可行安全,且傳質(zhì)性能和分離效果得到了提升。
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TQ028.8

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本文編號(hào)：2798109