基于gproms的分子蒸馏过程研究

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1、天津大学硕士学位论文基于gPROMS的分子蒸馏过程研究姓名：耿中峰申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：吕惠生20070101中文摘要分子蒸馏技术可以解决大量常规蒸馏技术不能解决的问题，尤其是对于高沸点、热敏性及易氧化物料的分离具有突出的优势，能够很好地保护热敏性物质的品质。目前分子蒸馏技术已经广泛应用于各个行业产品的分离。分子蒸馏操作过程中，液膜表面的温度和浓度等参数实验测量困难，直接采用液膜主体温度或是蒸馏器壁面温度计算蒸发速率等指标误差较大，因此，这些关键参数主要靠模拟计算间接获得。分子蒸馏

2、过程模型研究涉及到流体的流动、传热和传质等问题，描述这些问题的微分方程常常是一系列复杂的非线性偏微分方程，除了某些简单的情形以外，很难获得这些偏微分方程的解析解。gPROMS采用联立方程法，为复杂化工系统的模型化提供成熟先进的建模环境，可以较好地对动态模型和分布参数模型进行求解，为分子蒸馏过程的研究引入了新的研究手段。甘油是一种重要的化工原料。生物柴油的生产过程中会副产大量含有脂肪酸甲酯的甘油，采用适宜的工艺对甘油精制回收，既为国家节省了甘油资源，又能够降低生物柴油的价格。本文通过对刮膜式分子蒸馏过程

3、进行分析，在头波和液膜假设基础上，建立了刮膜式分子蒸馏过程数学模型。采用软件gPROMS对分子蒸馏分离甘油一油酸甲酯模拟物系过程进行求解，得到了较适宜的分子蒸馏操作条件：蒸馏器壁面温度为378K，刮板转速为300rpm和进料流量为0．099／s。通过甘油一油酸甲酯模拟物系分子蒸馏实验对模型及求解结果进行了验证t蒸馏器壁面温度、刮板转速和进料流量对蒸发速率、甘油收率和产品纯度等评价指标的影响计算值与实验值的变化趋势基本一致，评价指标的计算值与实验值吻合较好；表明刮膜分子蒸馏模型及其求解方法可靠。本研究对

4、进一步完善刮膜分子蒸馏模型和分子蒸馏器设计，促进分子蒸馏技术在各个行业产品分离的应用有积极的意义。关键词：分子蒸馏模型头波液膜gPROMS甘油ABSTRACTMoleculardistillationtechnologycansolve10tsofproblemsthatconventionaldistillationisunabletO，italsohasmanyadvantagessuchasseparationofmaterialswithhighboilingpoint，heatsensiti

5、ve，readilyoxidable．Itcallwellprotectthequalityoftheproduct．Presently,moleculardistillationtechnologyiswidelyusedfortheseparationofproductsinmanyindustries．Duringtheprocessofmoleculardistillation,thetemperatureandconcentrationonthesurfaceofthefilmarediff

6、iculttOmeasure．Iftheevaporatingrateiscaculatedusingthetemperaturesandconcentrationsatthewallandinthefilmbody,theresultwillgreatlydifferfromtheactualones．Therefore，thekeyparametersatthesurfacearegainedmainlybysimulation．Tllemodelformoleculardistillationi

7、nvolved．fluiddynamics，heattransferandmasstransfer．Todescribetheseissues，seriesofpartialdifferentialequationsareoftenemployed．Exceptforsomesimpleinstances，itisdifficulttogettheanalyticalsolutionofthesepartialdifferentialequations．Equationoreientedapproac

8、hisemployedingPROMStosolvecomplexproblems．gPROMSprovidesadvancedmodelingenvironmentandcaneasilysolvethedynamicanddistributionmodel．gPROMSisanewmethodtostudymoleculardistillation．Glyserol，whichcontainsfattyacidmethylester,isaindus