萃取精馏分离甲乙醇—四氢呋喃的模拟与优化

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1、萃取精馏分离甲／乙醇一四氢呋喃的模拟与优化学位论文完成日期：指导教师签字：答辩委员会成员签字：青岛科技大学研究牛学位论文萃取精馏分离甲／乙醇一四氢呋喃的模拟与优化摘要甲醇和乙醇分别易与四氢呋喃形成最低共沸物，因此通过普通精馏难以实现分离。鉴于萃取精馏在工业上分离共沸物有较强的应用性，本文以先进的化工模拟软件AspenPlus作为工具，对甲醇．四氢呋喃和乙醇一四氢呋喃共沸物系的萃取精馏工艺进行了模拟优化与工艺改进。借助Flash2模块获取汽液平衡数据。通过定性判断选取了二甲基亚砜、二甲基甲酰胺、N．甲基吡咯烷酮、乙二醇四种萃取剂。通过比较不同萃取剂对

2、甲／乙醇．四氢呋喃体系的相对挥发度的影响，确定了二甲基亚砜、乙二醇分别作为萃取精馏分离甲醇．四氢呋喃体系和乙醇．四氢呋喃体系的萃取剂。并研究了所选萃取剂在不同溶剂比的情况下对甲／乙醇．四氢呋喃体系的相对挥发度的影响。采用UNIQUAC模型对甲醇．四氢呋喃及乙醇．四氢呋喃二元体系分别进行了萃取精馏的模拟与优化。考察不同回流比、不同溶N／进料比以及不同溶剂进料温度下塔顶产品浓度及两塔再沸器的热负荷变化，确定回流比、溶剂流率是影响萃取精馏分离的最主要因素。基于费用模型，通过分析年度总投资成本(TAC，即totalannualcost)中设备投资和能耗成本

3、，确定回流比、溶N／进料比、塔板数是影响TAC最主要因素。优化确定了萃取精馏的最优工艺参数，并针对最优工艺，分析了其精馏塔内的浓度、温度及汽液相流量分布曲线，反映了工艺的合理性。对不同组成的被分离混合物进行了萃取精馏分离工艺优化，通过分析比较不同组成的被分离混合物的最优萃取精馏工艺，确定了部分操作工艺参数变动的一般规律。在传统萃取精馏工艺的基础上，为降低萃取剂在溶剂回收塔中回收的能耗，本文提出了对溶剂回收塔实施减压操作的改进方案。针对低四氢呋喃组成的乙醇．四氢呋喃混合物，创新性的提出了三塔萃取精馏的分离方案，明显降低了分离工艺的TAC。关键词：甲／

4、乙醇．四氢呋喃汽液相平衡萃取精馏AspenPlus优化改进青岛科技大学研究生学位论文SIMULATIONAND0PTIMIZATl0NOFSEPARATl0NFORMETHANOL／ETHANOL—TETRAHYDROFURANWITHEXTRACTIVEDISTILLATl0NABSTRACTTheformationofminimumazeotropemakestheseparationofmethanol／ethanoIandTHFdifficultthroughcommondistillation．Inviewoftheapplicabili

5、tyofextractivedistillation‘inseparationofazeotropeinindustry,theresearchof’optimizationandimprovementfocusedonextracitivedistillationseparating。methanol-THFandethan01．THFiScarriedoutinthisarticlewithadvancedchemicalengineeringsoftwaretosimulate．Vapor-Liquidequilibriumdatawereo

6、btainedwiththeblockFlash2．Foursubstanceswerepreselectedassolvent，thatiSDMSO，DMF’NMPandEGThemostsutablesolventsforextractivedistillationofmethan01．THFandethan01．THFwerefinallyascertainedasDMSOandEGrespectively．Theeffectofsolvent／mixtureratioontherelativevotilityofmethanol／ethan

7、01．THFwasalsostudied．Simulationandoptimizationofextracitivedistillationseparatingmethan01．THFandethanol-THFwerecarriedoutapplyingUNIQUACmodel．Theeffectofrefluxratio，solvent／feedflowratioandsolventfeedtemperatureondistillateconcentrationandheatdutiesofreboilerswereinvestigated．

8、Theresultsshow．thatrefluxratioandsolventflowaremainfactorsaff