本文關(guān)鍵詞：稀醋酸脫水過程節(jié)能優(yōu)化與控制

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【摘要】：醋酸(HAc),是化學(xué)工業(yè)中極其重要的合成原料和有機(jī)溶劑,應(yīng)用相當(dāng)之廣泛。這些化工過程往往會產(chǎn)生大量的低濃度醋酸廢水,回收其中的醋酸具有相當(dāng)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。本研究以工業(yè)上產(chǎn)生的低濃度(10%)醋酸廢水的回收過程為研究對象,針對稀醋酸脫水提純過程的高能耗問題,依據(jù)預(yù)提濃的思想,先將稀醋酸廢水部分或全提濃,再精餾脫水以降低能耗,其中萃取劑與挾帶劑合二為一,減少一個萃取劑回收步驟。利用Aspen Plus和Aspen Dynamics建立萃取與精餾聯(lián)合工藝穩(wěn)態(tài)和動態(tài)模型進(jìn)行操作優(yōu)化與控制研究。采用醋酸正丁酯(NBA)和丁醇(BuOH)混合物作為萃取劑和共沸劑,采用醋酸進(jìn)料部分提濃的萃取與共沸精餾聯(lián)合工藝,優(yōu)化萃取劑與共沸劑中的丁醇比例和稀醋酸原料去萃取塔的比例,得出其中最佳的丁醇質(zhì)量含量為5.5%,稀醋酸原料去萃取塔最佳比例為23%,此時系統(tǒng)在能耗和設(shè)計要求之間達(dá)到一個最佳的平衡。運(yùn)用簡化Guthrie方程進(jìn)行經(jīng)濟(jì)核算驗(yàn)證,相比傳統(tǒng)精餾可節(jié)約14.68%的設(shè)備投資和22%左右的操作費(fèi)用。利用Aspen Dynamics進(jìn)行動態(tài)建模,選擇合適的塔板位置進(jìn)行雙溫度控制,設(shè)計三種可行控制方案并進(jìn)行擾動分析,測試表明調(diào)節(jié)再沸器負(fù)荷Q/進(jìn)料流量F比值和分相器水回流比例組成的塔板雙溫度控制方案效果最佳。采用甲基叔丁基醚(MTBE)作為萃取劑和挾帶劑,通過物性和剩余曲線分析了分離的可行性,建立稀醋酸進(jìn)料全提濃的萃取與精餾聯(lián)合工藝模型,優(yōu)化萃取塔和醋酸脫水精餾塔的操作條件,進(jìn)行經(jīng)濟(jì)核算并將之與普通精餾比較,可節(jié)省68.66%的設(shè)備投資,同時降低80%以上的能量消耗,且脫水塔底醋酸產(chǎn)品含量高達(dá)99%以上。建立動態(tài)模型,設(shè)計一個可行的控制方案,使得系統(tǒng)在進(jìn)料流量和組分?jǐn)_動下能很快恢復(fù)平穩(wěn)。
【關(guān)鍵詞】：醋酸脫水 醋酸正丁酯 甲基叔丁基醚 萃取 共沸精餾 控制
【學(xué)位授予單位】：華東理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ225.122;X783
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 前言9-17
• 1.1 課題背景9
• 1.2 醋酸分離方法9-11
• 1.3 醋酸脫水工藝研究現(xiàn)狀11-12
• 1.4 非均相共沸精餾技術(shù)的研究12-13
• 1.5 醋酸脫水動態(tài)研究13-14
• 1.6 流程模擬軟件介紹14-15
• 1.7 本文的主要研究內(nèi)容15-17
• 第二章 采用萃取與共沸精餾聯(lián)合工藝的稀醋酸脫水穩(wěn)態(tài)模型的建立17-24
• 2.1 熱力學(xué)性質(zhì)分析17
• 2.2 熱力學(xué)方程選擇17-19
• 2.3 萃取劑的選擇19
• 2.4 共沸劑的選擇19-22
• 2.5 穩(wěn)態(tài)模型建立22-23
• 2.6 工藝要求23
• 2.7 本章小結(jié)23-24
• 第三章 采用NBA和BuOH混合萃取共沸劑的稀醋酸脫水過程24-40
• 3.1 萃取劑與共沸劑中丁醇比例優(yōu)化24-25
• 3.2 原料去萃取塔比例優(yōu)化25-27
• 3.3 成本核算27-29
• 3.4 動態(tài)模型的建立29-30
• 3.5 控制方案設(shè)計30-34
• 3.5.1 靈敏板選擇30-32
• 3.5.2 三種具體控制方案32-34
• 3.6 流量與組分?jǐn)_動下動態(tài)響應(yīng)過程34-37
• 3.7 小結(jié)37-40
• 第四章 采用MTBE作萃取劑的稀醋酸脫水工藝40-61
• 4.1 萃取劑與挾帶劑選擇40
• 4.2 剩余曲線分析40-41
• 4.3 穩(wěn)態(tài)模型的建立41-43
• 4.4 萃取塔操作條件優(yōu)化43-46
• 4.4.1 萃取壓力的優(yōu)化43-44
• 4.4.2 萃取塔級數(shù)的優(yōu)化44
• 4.4.3 萃取塔溫度優(yōu)化44-45
• 4.4.4 萃取劑用量的優(yōu)化45-46
• 4.5 醋酸精餾塔操作條件優(yōu)化46-52
• 4.5.1 醋酸精餾塔總塔板數(shù)優(yōu)化46-48
• 4.5.2 醋酸精餾塔進(jìn)料位置優(yōu)化48-50
• 4.5.3 醋酸精餾塔回流比優(yōu)化50-52
• 4.6 萃取—精餾聯(lián)合工藝模擬52-53
• 4.7 成本核算53-54
• 4.8 動態(tài)模型建立54-56
• 4.9 擾動分析56-59
• 4.10 小結(jié)59-61
• 第五章 總結(jié)與展望61-62
• 參考文獻(xiàn)62-67
• 致謝67-68
• 作者在攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文68

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：786539