含溶剂多组元相平衡的研究及应用

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1、叫ＴＩＡＮＪＩＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ中国第一所现代大ｉＦＯＵＮＤＥＤＩＮＪ８９５’？．Ｍ＾■’ｒ：■，靡圓＿辛旦？－壬竺田主ｙ竺竺茸＿＾城：化学工程作者姓名鞠吉＾；■曾爱武副研究ＭＷ：指导教师；；，Ｊ企业导师；王吉钉高级工程师；＇接ｔｆｌＪＤ：遵天津大学研究生Ｂｊ２０１日年５月含溶剂多组元相平衡的研究及应用ResearchandApplicationonPhaseEquilibriumofMulti-componentswithSolvent领域：化学工程作者姓名：鞠吉指导教师：曾爱武副研究员企

2、业导师：王吉红高级工程师天津大学化工学院二零一五年五月独创性声明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Ｗ标注和致谢之处外，论文中不包含其他人己经发表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书而使用过的材料一。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。Ａｖ学位论文作者签名；签字日期；如５＞月巧日／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Ｗ将学位论文的全部或部分内容编入有关数

3、据库进行检索，并采用影印■。同意学校、缩印或扫描等复制手段保存、汇编ｙ供查阅和借阅向国家有关部口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；一，签字曰期：Ｊ／＾年＾月巧签宇曰期：年月摘要相平衡是分离工艺开发、设备设计及流程准确模拟的理论基础。相平衡数据给出了平衡分离过程进行分离操作的极限，是多组元分离计算的基础。对于相对挥发度接近于1的难分离物系工业上通常采用特殊精馏（萃取精馏或共沸精馏等）的手段进行分离，其原理都是往混合物中加入溶剂，以增大各组分间的相对挥发度。因而，含溶剂的多组元体系相平衡数据对于

4、此类难分离物系而言显得尤为重要。本研究中，利用汽液双循环相平衡仪，针对苯-噻吩和醋酸-水两组难分离物系，测定了加入相关溶剂后的多组元体系的汽液平衡数据，以期为其分离过程设计、工艺改进及流程模拟计算提供准确可靠的热力学基础数据。实验测定了101.33kPa下苯-噻吩、苯-二甲基亚砜(DMSO)和醋酸-醋酸仲丁酯(SBA)三个二元物系及苯-噻吩-二甲基亚砜、醋酸-醋酸仲丁酯-水两个三元体系的汽液平衡数据，丰富了苯-噻吩及醋酸-水两个待分离体系含溶剂的多元汽液平衡数据。测得的二元物系汽液相平衡数据均符合Herington面积法热力学一致性检验标准。选用NRTL和UNIQUAC活度系数模

5、型对不含醋酸的二元物系实验数据进行热力学关联；对于含醋酸的体系，考虑到醋酸的强缔合性质，采用化学理论和Hayden-O’Connell(HOC)相结合的方法对汽相的非理想性进行校正，选用NRTL-HOC和UNIQUAC-HOC模型进行关联；获得了相应的二元交互作用参数，温度偏差及组成偏差，结果表明两种模型均能较好的关联实验数据。利用二元物系UNIQUAC模型参数预测三元体系汽液平衡数据，预测值与实验值较为符合，平均偏差均在3%以内，获得了较好的预测结果，满足工程实际需求。此外，对醋酸-水体系的分离，在共沸精馏的基础上，提出一种萃取-共沸精馏集成的分离工艺。以醋酸仲丁酯为溶剂，通过

6、间歇萃取实验对萃取段的可行性及模型参数的准确性、可靠性进行了验证；应用AspenPlus流程模拟软件对集成分离工艺进行模拟优化，并以最低能耗为目标进行换热网络分析。在相同设备条件和设计规定下，分别以醋酸正丙酯和醋酸异丁酯为溶剂对分离过程进行模拟优化，得到最优能耗，进而对三种不同溶剂分离过程的能耗进行对比分析。关键词：相平衡苯噻吩二甲基亚砜醋酸水分离流程模拟ABSTRACTPhaseequilibriumtheoryisthebasisforseparationtechnology,equipmentdesigningandaccurateprocesssimulation.Equ

7、ilibriumdataimpliesthelimitationofseparation.Forthesystemrelativevolatilityiscloseto1,specialdistillationtechnologyisusuallyadoptedinindustry,suchasextractivedistillationandazeotropicdistillation.Thebasicprincipleistoaddsolventasathirdcompone