引入共沸夹带剂的变压精馏过程的研究

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1、引入共沸夹带剂的变压精馏过程的研究StudyonaNewPressure-SwingDistillationProcessviaIntroducingAzeotropicEntrainer学科专业：化学工程作者姓名：安逸指导教师：许春建研究员天津大学化工学院2017年5月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志

2、对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要变压精馏是一种在工业上被广泛采用的的分离共沸物的方法，然而

3、普通变压精馏只适用于共沸组成随压力的变化具有明显改变的体系的分离。为了拓宽变压精馏的应用范围，本文针对一些非压力敏感共沸体系的分离，提出了一种引入共沸夹带剂的三塔变压精馏流程以及两塔变压精馏流程，并基于年度总费用为目标函数对其进行全局优化。脱除并回收甲苯中的吡啶是一个值得研究的课题。将开发的引入共沸夹带剂的变压精馏工艺应用到甲苯-吡啶体系的分离上，筛选出合适的夹带剂即乙醇、异丙醇和叔丁醇，分别针对这三种不同的夹带剂进行三塔及两塔变压精馏流程的设计与优化，进行比较分析。通过对比分析得出针对这三种夹带剂，两塔变压精馏

4、序列与三塔变压精馏序列相比，均具有明显的优势。此外，对三塔流程及两塔流程进行部分热集成可以显著的降低能耗及年度费用。针对甲苯-吡啶的分离最优方案为使用叔丁醇为夹带剂的部分热集成两塔变压精馏工艺，具有最小的能耗以及年度总费用。以正丙醇和水这一特殊体系的分离为例，筛选出四氢呋喃这一可行的共沸夹带剂。对四氢呋喃这一夹带剂分别进行三塔以及两塔变压精馏流程的设计与优化，并与萃取精馏分离流程进行比较。通过对比分析得出，使用四氢呋喃为夹带剂时，两塔流程在能耗以及年度总费用方面均具有明显的优势。此外，对三塔流程及两塔流程进行部分

5、热集成可以显著降低能耗及年度费用。与萃取精馏分离流程相比，部分热集成两塔变压精馏流程可以降低年度总费用约34.2%。关键词：变压精馏，共沸夹带剂，甲苯-吡啶，正丙醇-水I天津大学硕士学位论文IIABSTRACTPressure-swingdistillationisacommonlyusedmethodforseparatingazeotrope.However,conventionalpressure-swingdistillationisonlyfeasiblefortheseparationofpressu

6、resensitivesystems.Inthispaper,inordertobroadentheapplicationrangeofpressure-swingdistillation,athree-columnandatwo-columnpressure-swingdistillationprocesswithazeotropicentrainerweredevelopedfortheseparatingofnon-pressuresensitiveazeotropesystems.Aglobaloptim

7、izediterativesequencebasedontotalannualcostswasproposed.Howtoremoveandrecoverpyridinefromtolueneisasubjectworthofstudy.Thenewdevelopedpressure-swingdistillationprocessviaintroducingazeotropicentrainerwasappliedtotheseparationoftoluene-pyridinesystem.Theapprop

8、riateentrainerssuchasethanol,isopropanolandtert-butanolwerescreened.Forthesethreeentrainers,design,optimizationandcomparativeanalysisofthethree-columnpressure-swingdistillationprocessandt