本文關(guān)鍵詞：從玉米發(fā)酵處理液中分離乙二醇和1,2-戊二醇的工藝研究

  更多相關(guān)文章： 萃取劑 OD 共沸精餾 共沸劑 OTA MTD 乙二醇 1 2-戊二醇

【摘要】：隨著科技的創(chuàng)新和人類社會(huì)的快速發(fā)展,以石油為原料的化工生產(chǎn)在整個(gè)化工產(chǎn)業(yè)中占有很大的比重,在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮著重要作用。經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的同時(shí)也給環(huán)境帶來(lái)了巨大的污染。開發(fā)新能源,是未來(lái)社會(huì)持續(xù)健康快速發(fā)展的關(guān)鍵。生物質(zhì)能源開發(fā)成為綠色化工的重要研究領(lǐng)域�，F(xiàn)階段國(guó)內(nèi)外都在積極的探索利用玉米取代石油生產(chǎn)生物質(zhì)化工醇和各種化工材料。利用玉米化工產(chǎn)業(yè)來(lái)代替石油化工產(chǎn)業(yè)具有廣闊的前景。利用玉米代替石油為原料生產(chǎn)化工醇,不僅能降低生產(chǎn)成本,而且是利用可再生資源生產(chǎn)化工產(chǎn)品,從而能有效的解決能源危機(jī)和改善生態(tài)環(huán)境。我國(guó)作為農(nóng)業(yè)大國(guó),玉米資源豐富,發(fā)展玉米生產(chǎn)化工醇產(chǎn)業(yè)更具優(yōu)勢(shì)。本論文研究的主要內(nèi)容是從玉米發(fā)酵處理液(生物化多元醇混合物)中分離出合格的乙二醇和1,2-戊二醇產(chǎn)品;并探究出經(jīng)濟(jì)、合理、可連續(xù)化生產(chǎn)的分離工藝。本研究實(shí)際要解決的技術(shù)問(wèn)題為:玉米發(fā)酵處理液為復(fù)雜的多元醇混合物系,需通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)探究對(duì)其進(jìn)行處理,選擇合適的共沸劑,并提供一種生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單,生產(chǎn)成本低,可用于工業(yè)化連續(xù)生產(chǎn)的分離生物化多元醇混合物的分離工藝。該技術(shù)研究領(lǐng)域?qū)儆诨どa(chǎn)的分離工程。本論文的實(shí)驗(yàn)原料來(lái)源于玉米發(fā)酵處理液,其富含乙二醇、1,2-戊二醇等多元醇,把該混合物中的多元醇逐一分離出來(lái)需要克服許多技術(shù)難題。醇類物質(zhì)是化工生產(chǎn)過(guò)程中的重要基礎(chǔ)原料,對(duì)其混合物進(jìn)行分離在化工生產(chǎn)中占有重要作用。乙二醇的沸點(diǎn)為198℃,1,2-戊二醇的沸點(diǎn)為206℃,在常溫常壓對(duì)兩者的混合物加熱會(huì)形成具有最低恒沸點(diǎn)的二元共沸物系,因此不能采用普通精餾方法分離其混合物。要實(shí)現(xiàn)乙二醇和1,2-戊二醇的分離必須要探究新的分離工藝方法。本實(shí)驗(yàn)在混合物中加入經(jīng)濟(jì)且來(lái)源廣泛的共沸劑,采用減壓共沸精餾的方法使其分離。對(duì)于減壓共沸精餾分離操作:塔的操作回流比和塔內(nèi)壓力影響著混合物中各組分的氣液相分布,控制著塔頂和塔底各組分含量的變化。通過(guò)對(duì)減壓共沸精餾塔回流比和塔操作壓力的控制,可以使混合物達(dá)到理想的分離效果。采用減壓共沸精餾塔分離高沸點(diǎn)的多元醇混合物具有操作設(shè)備簡(jiǎn)單和可以實(shí)現(xiàn)多組分的分離的突出優(yōu)點(diǎn)。該方法實(shí)用性強(qiáng),方便靈活操作,通過(guò)合理的調(diào)節(jié)塔頂回流量和塔的操作壓力,可以實(shí)現(xiàn)混合物的有效分離,可以達(dá)到化工分離混合物的要求,適用于工業(yè)化連續(xù)生產(chǎn)。本論文選取了兩種不同的共沸劑對(duì)分離工藝進(jìn)行研究。通過(guò)對(duì)比、綜合考慮各種影響因素,從而確定更適宜的共沸劑。一種分離工藝為:選用OTA作為共沸劑和OD作為萃取劑,利用均相共沸精餾與萃取普通精餾相結(jié)合的分離方法對(duì)玉米發(fā)酵處理液進(jìn)行分離,獲得符合工業(yè)化生產(chǎn)要求的乙二醇與1,2-戊二醇產(chǎn)品。通過(guò)反復(fù)的實(shí)驗(yàn)探究確定了共沸精餾的最佳操作條件和萃取劑使用條件。該分離工藝要求的分離操作條件為:理論塔板至少為35塊,塔內(nèi)操作壓力為0.08MPa,控制回流比在20-30之間。多元醇混合液和共沸劑用蠕動(dòng)泵從塔底打入精餾塔,塔頂采出乙二醇和共沸劑的混合物,乙二醇在共沸混合物中的含量可達(dá)到20%,塔釜得到1,2-戊二醇產(chǎn)品。選取的萃取劑與共沸劑不互溶,但可以與乙二醇形成互溶物系。含萃取劑的乙二醇溶液可以用普通精餾的方法進(jìn)行分離,分離出的乙二醇產(chǎn)品可以達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。此生產(chǎn)工藝中的共沸劑和萃取劑可以回收循環(huán)使用,從而節(jié)省化學(xué)品消耗,降低分離成本。另一種分離工藝為:選取MTO為共沸劑和OD作為萃取劑,采用減壓共沸精餾、萃取、過(guò)濾、精餾等分離工藝,對(duì)玉米發(fā)酵處理液進(jìn)行分離。通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)操作確定的最佳分離操作條件為:共沸精餾塔在0.08MPa下操作,將共沸劑和混合物用蠕動(dòng)泵從提餾段送入精餾塔,操作回流比控制在25-35之間,理論塔板數(shù)至少為32。此分離工藝可以使乙二醇在塔頂共沸物中的含量達(dá)到50%以上。與前一種分離方法相比較,本方法遠(yuǎn)遠(yuǎn)提高了乙二醇在塔頂共沸物中的含量,降低了分離成本,提高了經(jīng)濟(jì)效益。塔釜得到含量達(dá)到產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的1,2-戊二醇。向塔頂采出的共沸物中加入萃取劑,萃取劑不溶于共沸劑但與乙二醇互溶,使用萃取劑萃取乙二醇并進(jìn)行減壓過(guò)濾操作即可實(shí)現(xiàn)共沸劑與乙二醇的有效分離。濾餅為共沸劑,濾液為萃取劑和乙二醇的混合液。濾液可以通過(guò)普通精餾塔精餾分離得到合格的乙二醇產(chǎn)品,產(chǎn)品純度達(dá)到99.5%以上。此工藝過(guò)程得到的共沸劑和萃取劑可以循壞使用。該分離工藝較前一種分離工藝所用共沸劑的量少,可以有效的減少共沸劑用量和共沸劑氣化、冷凝、循環(huán)和回收時(shí)所需的能量,節(jié)約能耗并達(dá)到理想的分離效果。
【關(guān)鍵詞】：萃取劑 OD 共沸精餾 共沸劑 OTA MTD 乙二醇 1 2-戊二醇
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ223.162;TQ028
【目錄】：

• 摘要4-7
• abstract7-12
• 第一章 緒論12-26
• 1.1 課題研究背景12
• 1.2 未來(lái)社會(huì)發(fā)展的主要能源12-14
• 1.3 玉米替代石油生產(chǎn)化工醇的發(fā)展戰(zhàn)略14-15
• 1.4 課題研究的主要內(nèi)容15
• 1.5 課題研究的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題15-16
• 1.6 多元醇的研究現(xiàn)狀16-18
• 1.6.1 生產(chǎn)乙二醇的技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r16
• 1.6.2 生產(chǎn) 1,2-戊二醇的技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r16-17
• 1.6.3 多元醇的制備研究現(xiàn)狀17-18
• 1.7 多元醇混合物分離工藝研究實(shí)例18-25
• 1.7.1 分離工藝實(shí)例 118-21
• 1.7.2 分離工藝實(shí)例 221-22
• 1.7.3 分離工藝實(shí)例 322-24
• 1.7.4 分離工藝實(shí)例 424-25
• 1.8 本章小結(jié)25-26
• 第二章 乙二醇和 1,2-戊二醇共沸精餾過(guò)程模擬26-34
• 2.1 化工模擬軟件簡(jiǎn)介26-27
• 2.2 利用化工模擬軟件模擬選擇共沸劑27-28
• 2.2.1 利用化工模擬軟件進(jìn)行二元交互作用參數(shù)的估算27
• 2.2.2 利用化工模擬軟件繪制二元相圖選擇共沸劑27-28
• 2.3 相圖模擬28-33
• 2.3.1 乙二醇和 1,2-戊二醇相圖模擬28-29
• 2.3.2 乙二醇和OTA二元共沸相圖29-31
• 2.3.3 乙二醇和MTO二元共沸相圖31-33
• 2.4 本章小結(jié)33-34
• 第三章 共沸精餾分離玉米發(fā)酵處理液的實(shí)驗(yàn)研究34-69
• 3.1 實(shí)驗(yàn)主要試劑的性質(zhì)34-35
• 3.1.1 乙二醇34
• 3.1.2 1,2-戊二醇34
• 3.1.3 萃取劑的選擇34-35
• 3.2 實(shí)驗(yàn)主要儀器和設(shè)備35-36
• 3.3 共沸精餾實(shí)驗(yàn)過(guò)程36-39
• 3.3.1 共沸精餾與萃取耦合實(shí)驗(yàn)流程圖36-37
• 3.3.2 精餾實(shí)驗(yàn)流程圖37-38
• 3.3.3 實(shí)驗(yàn)原理38
• 3.3.4 實(shí)驗(yàn)步驟38-39
• 3.4 氣相色譜分析儀檢測(cè)條件39-40
• 3.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論40-67
• 3.5.1 OTA作為共沸劑時(shí)回流比對(duì)塔頂組成的影響40-48
• 3.5.2 OTA作為共沸劑時(shí)操作壓力對(duì)塔頂組成的影響48-54
• 3.5.3 MTO作為共沸劑時(shí)回流比對(duì)塔頂組成的影響54-60
• 3.5.4 MTO作為共沸劑時(shí)操作壓力對(duì)塔頂組成的影響60-65
• 3.5.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析65-67
• 3.6 本章小結(jié)67-69
• 第四章 結(jié)論69-70
• 參考文獻(xiàn)70-75
• 作者簡(jiǎn)介及科研成果75-76
• 致謝76

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：949089