利用活性填料分离共沸物系基础的研究

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1、中文摘要毛细管精馏是利用多毛细孔介质来分离液体混合物的一种新型精馏技术。毛细管精馏利用固液相互作用力来改变液体混合物的汽液平衡，它比传统的填料塔和板式塔精馏技术具有分离共沸物系的优势，主要是由于其独特的毛细管结构导致的共沸物系汽液两相流动的接触方式及汽液平衡关系的不同。在国内进行毛细管精馏的科学和技术问题研究，对降低现有共沸物分离装置的能耗，减少有机溶剂损耗和保护环境等方面将起到积极的作用，目前人们主要研究具有毛细管结构的塔板，对具有毛细管结构的活性填料研究很少，开展对活性填料进行研究，将会对了解这项先进

2、的分离技术起到积极作用。本文主要研究了具有毛细管结构的活性填料对乙醇一水共沸物系汽液平衡的影响，研究了毛细管活性填料内汽液两相的特殊流动方式及毛细管精馏的特殊操作方式，并对毛细管活性填料精馏分离共沸物系进行了理论的分析和研究。设计了一套改造的othmer循环平衡釜，测定了在1atm时的乙醇一水物系的汽液平衡数据，与文献值进行了比较，对平衡釜进行了适用性验证，并对实验数据进行了热力学一致性检验，验证了平衡釜所测实验数据的可靠性。对本实验所测数据及附加的文献中的部分数据分别用Wilson、NRTL、VanLa

3、ar、UNIQUAC模型方程进行了关联，用最大似然方法求出了它们的液相活度系数模型参数，将得到的模型参数进行了模拟分析，得到(y计算．y实验)，结果表明Wilson、NRTL、VanLaar、UNIQUAC能很好的预测乙醇一水物系的汽液平衡。测定了活性填料存在时(分别为活性炭、活性氧化铝瓷球)乙醇一水物系的汽液平衡数据，考察了活性填料对物系的相对挥发度、活度系数和饱和蒸气压等性质的影响及活性填料的量对汽液平衡的影响，并对活性填料存在时的乙醇一水物系的汽液平衡数据用NRTL进行了关联，采用barker’Sm

4、ethod，利用britt．1uecke算法得到活度系数模型参数。用所得的液相活度系数来计算不同条件时乙醇一水物系的过量吉布斯自由能GE／(RT)，并对不同活性填料时的汽液平衡数据进行了热力学一致性检验。通过实验研究了活性填料精馏过程作用原理以及汽液两相在活性填料内部的流动情况，考察了回流比、原料浓度、操作时间对分离效果的影响，结果表明活性填料精馏方式与传统填料精馏方式有着本质的差别。理论解释了活性填料分离共沸物系的原理，分析活性填料对物系饱和蒸汽压、活度系数、汽液平衡的影响，并对活性填料存在时的汽液平衡

5、的预测方法进行了研究。关键词：毛细管精馏活性填料汽液平衡数据关联ABSTRACTCapillarydistillationisarelativelynewseparationprocesswhichusescapillaryporousmediafortheseparationofmixture．Itutilizesthesolid-liquidinterfacialforcestoaltervapor-liquidequilibrium(VLE)ofmixtureinsidethecapillarypo

6、rousmedia．Capillarydistillationhasadvantagesoverconventionalplatecolumnandpackedcolumndistillationintheseparationofazeotropicsystem．Capillarydistillationhasuniquevapor-liquidtwo—phaseflowsanddifferentVLE，duetOthespecialcapillarystructureofactivepacking．It

7、willplayanactiveroleinreducingenergyconsumption，reducinglossoforganicsolventandenvironmentprotectiontodoresearchontheprincipleandmechanismofcapillarydistillation．Thecapillaryplatehasbeenmainlystudiedatpresent,butlittleresearchworkonactivepackingwithcapill

8、arystructurehasbeendoneabroad，andathometheresearchisblank．Sotakingthelead’instudyingtheactivepackingwouldhelpUSt0knowaboutthisadvancedtechnique．ThepapermainlystudiedtheeffectofactivepackingwithcapillarystructureonVL