基于带有中间储罐塔的间歇萃取精馏的研究

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1、天津大学博士学位论文带有中间储罐塔的间歇萃取精馏的研究姓名：崔现宝申请学位级别：博士专业：化学工程指导教师：杨志才2001.12.1摘要本文通过理论分析和实验相结合的方法，主要研究了萃取精馏溶剂的选择以及带有中间储罐塔的间歇萃取精馏过程的操作性能和设计计算问题。溶剂的选择是萃取精馏的核心。本文通过正规溶液理论进行分析得到了运用溶解度参数初步选择溶剂的方法，并且推导出达到规定的选择性的溶剂的溶解度参数范围。该方法适用于被分离体系和溶剂不形成氢键的正偏差系统，不仅适用于单一溶剂，本文还将其推广到混合溶剂的选择中。本文还利_}fjUNIFAC方程并结合溶剂的选择

2、性定义进行理论推导，导出了溶剂选择的严格方法，即基团贡献法。将溶剂的选择性分成部分组合选择性和部分剩余选择性，部分组合选择性表示了溶剂与被分离关键组分分子大小和形状差别对选择性的贡献，部分剩余选择性表示了溶剂与被分离关键组分分子间作用力对选择性的贡献。分别研究了部分组合选择性和部分剩余选择性的影响因素，得到了使部分组合选择性大于I的条件。将被分离关键组分和溶剂基团所构成的基团交互作刖参数表分成四个区，其中被分离关键组分的基团所构成的区对溶剂的选择性没有影响，其余三个区对溶剂的选择性有影响，研究了这三个区中溶剂基团与被分离关键组分基团之间的交互作用参数对部分

3、剩余选择性的影响。(通过研究发现，在大多数情况下部分组合选择性的作用一般比较小，在选择溶剂时，可以主要考虑部分剩余选择性。提出了通过被分离关键组分基团在组分】和组分2中个数差值v：，并利用基团交互作用参数总表来选择溶剂的主要基团的方法。当v：为正值，则在基团交互作用参数总表中此基团所在的行或列中选择基团交互作用参数大的基团，作为溶剂的备选基团。反之，选择基团交互作用参数小的基团作为溶剂的备选基团。溶剂的备选基团选出后，结合分子结构可能性，确定溶剂分子结构。此外，还研究了溶剂与被分离体系的相溶性问题。利用无限稀释活度系数判断相溶性。带有中间储罐塔的间歇萃取精

4、馏过程具有带有中问储罐塔的间歇精馏和萃取精馏的各自优点，是近几年来刚刚兴起的研究课题。本文采用恒摩尔持液假设，提出了用于带有中间储罐塔的间歇萃取精馏过程的数学模型，并运用两点隐含法求解此数学模型。通过数学模拟求解计算研究了回流比，再沸比、溶剂与蒸汽量之比等操作参数对带有中间储罐塔的间歇萃取精馏过程操作性能的影响。此外，还研究了影响中间储罐持液量的因素，中间储罐的持液量受回流比，再沸比，溶剂与蒸汽量之比的综合影响，不同的开工过程也影响中间储罐的持液量。采用异丙醇．水(以乙二醇为溶剂)以及丙酮．甲醇(以水为溶剂)两个体系分别进行了带有中间储罐塔的间歇萃取精馏实

5、验，并采用恒摩尔持液模型对实验塔进行了模拟，实验结果和模拟计算结果吻合较好。在数学模拟计算和实验研究的基础上，进行了带有中间储罐的间歇萃取精馏塔的设计研究。首先，运用浓度曲线研究了带有中间储罐的间歇萃取精馏塔设计计算中的各种操作过程可行性问题。运用浓度曲线研究了各操作阶段的特性，得到了带有中间储罐塔的间歇萃取精馏在各操作阶段的可行性区域。通过浓度曲线的研究，提出了最小回流比，最小溶剂与蒸汽量之比的计算方法。提出了带有中间储罐的间歇萃取精馏塔的筒捷设计方法。即根据浓度曲线求最小溶剂与蒸汽量之比和最小回流比，根据中间储罐持液量的变化规律确定再沸比，利用Fens

6、ke方程求最小理论板数同流比，再沸比和溶剂与蒸汽量之比确定后间储罐的体积。V，，f然后利用Giltiand关联法求出理论板数。当求出中间储罐中的最大持液量，从而确定中f／111关键词：间歇萃取精馏，选择性(溶剂选择，剁，异丙醇，中间储罐，丙酮，甲醇，溶解度参数，基团贡献法ABSTRACTThesolventselectionandbatchextractivedistillationwithamiddlevessel(BEDM)werestudiedbytheoreticalanalysisandexperiment．Solventselectionist

7、hekeyproblemforextractivedistillation．AsolubilityparametermethodforsolventselectionwassetupbyScatchard—Hildebrandtheory．TheeffectivesolventsforextractivedistillationCanbeselectedbysolubilityparametersusingsuchatheory．TherangeofsolubilityparametersforeffectivesolventCallbecalculate

8、dbyourequation．ThistheoryCallbeus