探析多组分萃取-精馏分离塔系的设计与节能研究

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1、青岛科技大学硕士学位论文多组分萃取-精馏分离塔系的设计与节能研究姓名：刘长才申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：李建隆20080612青岛科技人学研究生学位论文多组分萃取一精馏分离塔系的设计与节能研究摘要为了开发具有特殊性能和用途的低醇解度聚乙烯醇(简称PVA)，研究者提出可通过加入相变促进剂(简称PA)降低溶剂的溶解度参数，使聚合物在醇解度较低时即可变得不溶而固化，从而得到固相为低醇解度的PVA。与固相分离后的液相混合溶剂为乙酸甲酯、甲醇和PA，极难分离，需对混合溶剂的分离进行研究。萃取一精馏作为一种分离近沸点混合物的技术，在石油化工

2、领域得到应用。作者经分析萃取一精馏耦合过程的特点，提出以萃取一精馏耦合方式分离该混合溶剂，并建立了相关的平衡级数学模型。单级萃取实验的结果表明用水做萃取剂萃取混合溶剂中乙酸甲酯和甲醇是可行的。在萃取一精馏耦合的提纯过程中，由于多组分的分离其分离序列不唯一，可采用经验规则法通过总汽相流率的预测来确定分离序列。作者根据混合溶剂的分离要求，用Underwood方程计算总汽相流率，并设计了直接分离序列和间接分离序列。对总汽相流率的计算表明直接分离序列的总汽相流率大于间接分离序列，即直接分离序列能耗高于间接分离序列。本研究应用U]阿QU气C热力学模型，

3、采用单级萃取实验回归二元交互作用参数，对提出的分离序列进行模拟计算，优化了分离工艺中萃取塔、精馏塔的关键操作参数，对直接分离序列和间接分离序列中设备的能耗进行了计算，结果表明直接分离序列的总能耗为6605．67KW，间接分离序列总能耗为4159．07KW，与总汽相流率计算的直接分离序列能耗高于间接分离序列的结论相吻合。作者应用夹点技术分别对两种分离序列进行了用能诊断，且对冷热物流进行了合理匹配，以达到节能目的。通过经济性评价看出，直接分离序列、间接分离序列年公用工程分别为597．39251万元和382．42439万元，通过热集成后分别为586

4、．55138万元和337．80415万元，可见对间接分离序列进行热集成可获得显著的经济效益。关键词：萃取一精馏分离序列夹点热集成青岛科技大学研究生学位论文DESIGNANDENERGYSTUDYOFMU皿．COMPONENTSER鲥艮气TIONOFE)(TRACTION—DISTⅡ．I。ATIONABSTRACrInordertoexplorelowancoholdegreePVAwithparticularperformanceandusing，theauthorfindsswinginwithphase—accelarator(PAfor

5、short)Canreducethesolubilityofsolvent，makingthepolymerthawlessandsolidifyinginloweralcoholdegree，andgotlowancoholPVAinsolidphase．TheliquidphaseseparatedfromsolidiSM．acetate、methanOlandPA,andit'shardtoseparate．Separationofsolventmixtureneedstohestudied．·。Extraction·-distilla

6、tionisawell·-knowntechnologyforseparatingazeotropesandmixturesofcomponentshavingcloseboilingpoint．Anditisappliedwidelyinpetrochemistryareas．Featuresofextraction—distillationcouplingprocessWasanalyzedbytheauthor,amethodofextraction-distillationisputforward，andacorrespondinge

7、quilibriummodelisfound．ThroughsingalstageextractionvalidateswatercanextractM-acetateandmethanolfromthemixture．Inpurificationofextraction-distiUation，thereisnotonlyonewaytoseparatemulti-component．Theauthoradoptexperienceandregulationmethodthroughforecastingthetotalvaporflowo

8、fmixture8byUnderwoodequation，designsdirectseparationandindirectseparationsequence．