基于醋酸稀溶液络合萃取过程研究

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1、南京工业大学硕士学位论文醋酸稀溶液络合萃取过程研究姓名：徐晨申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：管国锋20040501南京工业大学硕士论文摘要车间溶剂回收塔顶馏出物醋酸稀溶液，在综述了出采用具有高效性和高选择性的络合萃取法来分本文选用磷酸三丁酯(TBP)、三烷基胺(7301)为络合剂，煤油、甲苯、正辛醇、氯仿为稀释剂，在络合萃取平衡实验的基础上，筛选出合适的萃取剂组分。研究了水油相比、醋酸稀溶液初始浓度、三烷基胺和正辛醇的含量、平衡水相pH值、温度、盐析效应等因素对醋酸络合萃取平衡的影响，利用减压蒸馏法进行萃取剂再生，研究了再生条件并验证了再生效果。采用极差分析、统计分析软件和BP神经网

2、络分别对醋酸稀溶液络合萃取平衡正交试验结果进行了分析，确定了醋酸络合萃取过程的主要影响因素、三元混合萃取剂的最佳配比和最优操作条件，并对醋酸络合萃取过程的分配系数进行了预测，从而对操作条件进行优化分析。采用红外光谱探讨了萃取剂络合萃取醋酸稀溶液过程的机理，解释了稀释剂在络合萃取过程中的主要作用，在此基础上推导了有明确物理意义、同时考虑物理萃取的醋酸稀溶液络合萃取液-液平衡数学模型，并研究了极性稀释剂含量对络合比的影响。在研究醋酸稀溶液多级萃取特性和操作条件的基础上，探讨了转盘塔络合萃取醋酸工艺过程，用正交试验优化分析了操作条件。针对一定生产任务和分离要求，在一定操作条件下初步对转盘塔络合萃取醋

3、酸稀溶液整个工艺过程进行设计，并对其进行了经济评价。门开究结果表明：(1)综合考虑三烷基胺(7301)为萃取剂，正辛醇、煤油作为稀释剂效粜好，络合萃取剂的最佳配比为30％7301．50％正辛醇-20％煤油。(2)随着醋酸稀溶液初始浓度、水油相比、pH值和温度的增加，分配系数随之下降；随着一定范围内络合剂7301和极性稀释剂正辛醇含量的增加，分配系数随之升高；无机盐氯化钠、硫酸钠和硝酸钠的加入提高了分配系数。其影响强弱次序为：硝酸钠>氯化钠>硫酸钠。(3)高温反萃有较好的效果，且蒸馏釜温度控制在175～185。C是保证蒸出率的关键，再生的萃取剂多次萃取和反萃期间其萃取效果基本不变。(4)根据不同

4、胺酸比条件下负载醋酸的有机相红外光谱图，可以看出混合溶剂对醋酸的络合萃取是离子化和氢键缔合共同作用机理。根据醋酸络合萃取规律，推导出了同时考虑物理萃取的醋酸络合萃取液一液平衡数学模型和水相pH值对醋酸稀溶液萃取平衡影响的数学模型。随着极性稀释剂正辛醇含量的增加，醋酸和三烷基胺的络合比随之增大。(5)正交试验过程在所选因素水平范围内的最优条件为：O．2331moi-L一的醋酸、体积百分比为30％的三烷基胺和50％的正辛醇、温度25。C；最优条件下的分配系数实验值为4．80；在影响醋酸络合萃取过程的因素中，正辛醇的体积百分比最显著，其次为三烷基胺的体积百分比。(6)在试验研究范围内，随着醋酸稀溶液

5、初始浓度的降低、两相流量的增大，转盘塔萃取率随之增r，徐晨：醋酸稀溶液络合萃取过程研究2004年5月j／』，f(大；实验范围内转速的影响不明显，在250转／分时转盘塔萃取率较高；水油两相相比＼增大时，萃取率随之下降。在正交试验研究范围内，转盘塔络合萃取醋酸萃取率达到最佳值的操作条件为：醋酸浓度0．50％(姒，)、复合萃取剂流量为10．ooL-h～、水油相比为l：1。(7)针对处理量为20T／h的1％(wt．)(0．1617mol·L’1)的醋酸稀溶液，要求醋酸脱除率为95％，初步设计转盘塔塔径为1．02m，塔高为6．35m。用模拟软件HYSIS初步设计溶剂回收塔，塔径为O．61rn(精馏段)和

6、1．22～1．37m(提馏段)，塔高为7．92～9．14m。(8)设计了包括醋酸络合萃取转盘塔的整个工艺过程，绘制了带控制点的管道和仪表控制流程图并进行经济23，481，693元。收益约为4，342，400元，该项目周期内(10年)的净现值约为关键词：络台萃取分配系数三烷基胺醋酸转盘塔IJ年罗南京工业是擘硕士论文2004年5月ABSTRACTTheaceticacidfromdilutesolutionsoftopproductofsolventrecoverytowerinPTAworkshopofYPCwasaimedasthebackground．Onbasisofallkindsofs

7、eparativeways，thecomplexextractionwithhighcapacitiesandselectivitieswaschosentoseparatetheaceticacidfromdilutesolutions．Tributylphosphate(TBP)andtrialkylamine(7301)wereselectedaseomplexingagent，andker