熔融结晶法纯化对二甲苯研究

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1、熔融结晶法纯化对二甲苯研究StudyonthePurificationofPara-xylenebyMeltCrystallization学科专业：化学工程作者姓名：沈澍指导教师：李士雨教授天津大学化工学院2017年5月万方数据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

2、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：年月日万方数据摘要对二甲苯（PX）是工业上重要的有机化工原料，吸附法分离混合二甲苯是生产对二甲苯的主要方法。一般经吸附分离后得到的对二甲苯中含有少量甲苯，传统分离方法是采用精馏法来生产高纯对二甲苯

3、，但是精馏塔设备较为复杂，固定投资及维修成本高，还存在塔釜炭化、结焦等问题。针对精馏分离法存在的一些不足，本文采用新型熔融结晶法分离对二甲苯与甲苯混合物，主要工作如下：（1）采用差示扫描量热法（DSC）测量了对二甲苯与甲苯之间的固液平衡相图，结果表明该二元物系为低共熔型物系，并利用NRTL活度系数模型对固液平衡进行了关联。（2）建立了液膜结晶动态过程数学模型，可以较为准确地计算实验过程。利用模型分别研究了进料过热度、降温速率、喷淋密度对晶层生长的影响，为工业设计提供指导。（3）在热力学和动力学研究的基础上，对液膜结晶分离对二甲苯实验过程进行研究。分别考察

4、了结晶和发汗过程中各个参数对产物分离效果的影响。采用优化工艺可分离得到纯度为99.5%以上的对二甲苯产品，证明熔融结晶法分离对二甲苯与甲苯是可行的。（4）分别对熔融结晶和精馏分离过程进行成本核算，结果表明结晶过程固定投资相比精馏低很多，且操作工况稳定，易于得到高纯产品，但能耗略高，因此结晶适用于小批量生产，精馏适用于大批量生产。本文研究的对二甲苯与甲苯熔融结晶分离工艺，操作简单，绿色环保，可得到高纯对二甲苯产物，具有重要的工业实际应用价值。关键词：对二甲苯，熔融结晶，固液相平衡，建模，成本核算I万方数据II万方数据ABSTRACTPara-xylene(

5、PX)isanimportantorganicchemicalrawmaterialinindustry.Adsorptionseparationofmixedxyleneisthemainmethodtoproducep-xylene.Generally,thep-xyleneobtainedbyadsorptionseparationcontainsasmallamountoftoluene.Thedistillationistraditionalseparationmethodtoproducehighpurityp-xylene,butitsto

6、werequipmentismorecomplex.Thefixedinvestmentandmaintenanceofequipmentcostsarehigh.Distillationprocessalsocontainscarbonization,cokingandotherissues.Duetosomeproblemsindistillationseparation,anewmeltcrystallizationmethodisusedtoseparatep-xyleneandtoluenemixtureinthispaper.Themainw

7、orkisasfollows:(1)Thesolid-liquidequilibriumphasebetweenp-xyleneandtoluenewasmeasuredbydifferentialscanningcalorimetry(DSC).Theresultsshowthatthebinarysystemisaloweutecticsystem.UtilizingNRTLactivitycoefficientmodelestablishedsolid-liquidequilibriumcorrelations.(2)Thedynamicmathe

8、maticmodelofliquidfilmcrystallizationwas