發(fā)布時間：2017-08-15 04:02

  本文關鍵詞：離子液體對兩種共沸物系汽液相平衡的研究及萃取精餾工藝的計算機模擬優(yōu)化

  更多相關文章： 離子液體 汽液相平衡 共沸物 萃取精餾 模擬優(yōu)化

【摘要】：近年來,離子液體因其特殊的物理性質被用作萃取精餾萃取劑的研究日益增多,為甲醇-乙腈、甲醇-碳酸二甲酯等共沸物的分離提供了一種新思路。本文測定了甲醇-乙腈、甲醇-碳酸二甲酯兩種共沸物系的汽液平衡數(shù)據(jù),用三種雙三氟甲磺酰亞胺型離子液體：1-乙基-3-甲基咪唑雙三氟甲磺酰亞胺鹽([EMIM][NTf_2])、1-丁基-3-甲基咪唑雙三氟甲磺酰亞胺鹽([BMIM][NTf_2])、1-己基-3-甲基咪唑雙三氟甲磺酰亞胺鹽([HMIM][NTf_2])作為萃取劑對兩種共沸物系進行分離,利用三種活度系數(shù)模型(Wilson、NRTL、e-NRTL)回歸實驗測定的汽液相平衡數(shù)據(jù)。用Aspen Plus對聚乙烯醇生產(chǎn)回收一塔進行了模擬優(yōu)化。具體工作如下：1、甲醇-乙腈-離子液體的等壓汽液相平衡研究。測定了101.3 kPa下甲醇-乙腈的二元等壓汽液相平衡數(shù)據(jù),甲醇-乙腈-[EMIM][NTf_2]、甲醇-乙腈-[BMIM][NTf_2]、甲醇-乙腈-[HMIM][NTf_2]三元等壓汽液相平衡數(shù)據(jù),每組數(shù)據(jù)分離子液體摩爾分數(shù)0.05、0.10和0.15三個濃度系列。研究表明,三種離子液體的加入均對甲醇-乙腈產(chǎn)生明顯的鹽析效應,增大了甲醇對乙腈的相對揮發(fā)度,降低了乙腈的活度系數(shù),同時使得甲醇-乙腈體系的平衡溫度升高。離子液體摩爾分數(shù)0.05即可分離甲醇-乙腈體系,萃取效果[EMIM][NTf_2]優(yōu)于[BMIM][NTf_2]優(yōu)于[HMIM][NTf_2]。2、甲醇-碳酸二甲酯-離子液體的汽液相平衡研究。測定了101.3 kPa下甲醇-碳酸二甲酯的二元等壓汽液相平衡數(shù)據(jù),甲醇-碳酸二甲酯-[EMIM][NTf_2]、甲醇-碳酸二甲酯-[BMIM][NTf_2]兩個三元等壓汽液相平衡數(shù)據(jù)。研究表明,兩種離子液體的加入均對甲醇-碳酸二甲酯體系產(chǎn)生明顯的交叉鹽效應,同時使得甲醇-碳酸二甲酯體系的平衡溫度升高。離子液體摩爾分數(shù)0.05即可分離甲醇-碳酸二甲酯乙腈體系,萃取效果[BMIM][NTf_2]優(yōu)于[EMIM][NTf_2]。3、活度系數(shù)模型的關聯(lián)。用Wilson、NRTL和e-NRTL三種活度系數(shù)模型分別對甲醇-乙腈和甲醇-碳酸二甲酯的等壓汽液平衡數(shù)據(jù)進行關聯(lián),通過相對偏差分析,三種模型對二元數(shù)據(jù)均有較好的關聯(lián)效果,NRTL和e-NRTL模型效果優(yōu)于Wilson模型。對于含離子液體的三元實驗數(shù)據(jù),NRTL模型的關聯(lián)效果最好,計算值與實驗值基本吻合,Wilson和e-NRTL則不適于用來關聯(lián)離子液體的三元體系。4、聚乙烯醇生產(chǎn)回收一塔的模擬優(yōu)化。取Aspen Plus自帶模型數(shù)據(jù)與文獻對比選定NRTL模型作為甲醇-碳酸二甲酯-水物系的物性計算方法,并對文獻數(shù)據(jù)進行擬合回歸,得到對應的交互作用參數(shù)。對模擬優(yōu)化回收一塔,通過單因素分析和多因素分析,確定了最佳操作參數(shù)組合：理論板數(shù)N為30塊,回流比R為1.61,最佳進料位置NF為第8塊塔板,餾出比D/F為0.3345。同時分析選擇第14塊板作為靈敏板。
【關鍵詞】：離子液體 汽液相平衡 共沸物 萃取精餾 模擬優(yōu)化
【學位授予單位】：北京化工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TQ013.1;TQ325.9
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-16
• 符號說明16-18
• 第一章 文獻綜述18-38
• 1.1 分離過程簡介18-19
• 1.2 萃取精餾簡介19-20
• 1.2.1 連續(xù)萃取精餾19-20
• 1.2.2 間歇萃取精餾20
• 1.3 離子液體20-22
• 1.3.1 離子液體簡介20-21
• 1.3.2 離子液體的分類及性質21-22
• 1.3.3 離子液體萃取劑的研究進展22
• 1.4 萃取劑篩選原理及方法22-27
• 1.4.1 萃取劑的篩選原理及考慮因素22-23
• 1.4.2 其他因素23
• 1.4.3 萃取劑篩選方法23-27
• 1.5 汽液平衡熱力學模型27-31
• 1.5.1 汽液相平衡的概念27-28
• 1.5.2 Wilson模型28-29
• 1.5.3 NRTL模型29-30
• 1.5.4 e-NRTL模型30-31
• 1.6 計算機模擬31-35
• 1.6.1 Aspen Plus簡介31-32
• 1.6.2 Aspen Plus精餾模擬過程的算法32
• 1.6.3 物性方法及模型的選擇32-33
• 1.6.4 精餾的節(jié)能優(yōu)化技術33-34
• 1.6.5 醇解廢液回收工藝研究進展34-35
• 1.7 本課題的研究意義及主要內(nèi)容35-36
• 1.7.1 本課題的研究意義35
• 1.7.2 本課題的研究內(nèi)容35-36
• 1.8 結語36-38
• 第二章 含離子液體的甲醇-乙腈體系汽液相平衡的研究38-60
• 2.1 引言38
• 2.2 實驗部分38-42
• 2.2.1 實驗試劑38
• 2.2.2 實驗儀器38-39
• 2.2.3 實驗裝置39-40
• 2.2.4 操作流程40-41
• 2.2.5 實驗樣品濃度測定41-42
• 2.3 實驗結果42-58
• 2.3.1 標準曲線42-43
• 2.3.2 儀器及方法可靠性檢測43-47
• 2.3.3 甲醇-乙腈-[EMIM][NTf_2]三元體系的實驗結果與討論47-50
• 2.3.4 甲醇-乙腈-[BMIM][NTf_2]三元體系的實驗結果與討論50-54
• 2.3.5 甲醇-乙腈-[HMIM][NTf_2]三元體系的實驗結果與討論54-57
• 2.3.6 比較三種陰離子為[NTf_2]~-的IL對體系的影響57-58
• 2.4 本章小結58-60
• 第三章 含離子液體的甲醇-碳酸二甲酯體系汽液相平衡的研究60-76
• 3.1 引言60
• 3.2 實驗部分60-62
• 3.2.1 實驗試劑60
• 3.2.2 實驗儀器60-61
• 3.2.3 實驗裝置61
• 3.2.4 操作流程61-62
• 3.2.5 實驗樣品濃度測定62
• 3.3 實驗結果62-75
• 3.3.1 標準曲線63-64
• 3.3.2 儀器及方法可靠性檢測64-66
• 3.3.3 甲醇-碳酸二甲酯-[EMIM][NTf_2]三元體系的實驗結果與討論66-70
• 3.3.4 甲醇-碳酸二甲酯-[BMIM][NTf_2]三元體系的實驗結果與討論70-74
• 3.3.5 比較兩種陰離子為[NTf_2]~-的離子液體對甲醇-碳酸二甲酯體系的影響74-75
• 3.4 本章小結75-76
• 第四章 熱力學模型對實驗數(shù)據(jù)的關聯(lián)回歸76-110
• 4.1 引言76
• 4.2 回歸方法76
• 4.3 熱力學模型對甲醇-乙腈體系的回歸76-95
• 4.3.1 熱力學模型對甲醇-乙腈二元體系的回歸77-80
• 4.3.2 熱力學模型對甲醇-乙腈-[EMIM][NTf_2]三元體系的回歸80-85
• 4.3.3 熱力學模型對甲醇-乙腈-[BMIM][NTf_2]三元體系的回歸85-90
• 4.3.4 熱力學模型對甲醇-乙腈-[HMIM][NTf_2]三元體系的回歸90-95
• 4.4 熱力學模型對甲醇-碳酸二甲酯體系的回歸95-108
• 4.4.1 熱力學模型對甲醇-碳酸二甲酯二元體系的回歸95-98
• 4.4.2 熱力學模型對甲醇-碳酸二甲酯-[EMIM][NTf_2]三元體系的回歸98-103
• 4.4.3 熱力學模型對甲醇-碳酸二甲酯-[BMIM][NTf_2]三元體系的回歸103-108
• 4.5 本章小結108-110
• 第五章 聚乙烯醇生產(chǎn)回收一塔的模擬優(yōu)化110-120
• 5.1 引言110
• 5.2 熱力學模型的選擇及二元交互參數(shù)的回歸110-112
• 5.3 回收一塔的模擬優(yōu)化112-118
• 5.3.1 理論板數(shù)N的靈敏度分析113-114
• 5.3.2 回流比R的靈敏度分析114
• 5.3.3 進料板位置的靈敏度分析114-115
• 5.3.4 餾出比D/F的靈敏度分析115-116
• 5.3.5 多因素分析116-118
• 5.4 靈敏板分析118
• 5.5 實際應用對比分析118-119
• 5.6 本章小結119-120
• 第六章 結論120-122
• 參考文獻122-130
• 致謝130-132
• 研究成果及發(fā)表的學術論文132-134
• 作者和導師簡介134-135
• 北京化工大學專業(yè)學位碩士研究生學位論文答辯委員會決議書135-136

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