探究加盐萃取精馏分离醋酸甲酯-水物系的研究

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1、湘潭大学硕士学位论文加盐萃取精馏分离醋酸甲酯－水物系的研究姓名：谢中权申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：刘跃进;李群生20070429摘要聚乙烯醇是一种具有优良性能的水溶性高分子聚合物，其用途十分广泛，除了作合成维尼龙当纤维用外，还用于纺织浆料、粘合剂、涂料、薄膜、土壤改良剂、食品包装、建材、医药、造纸等，特别是水溶性和优良的成膜性是其它聚合物难以相比的。聚乙烯醇生产中有大量醋酸甲酯废液产生，需要对其中的醋酸甲酯加以回收利用。醋酸甲酯是无色、有芳香气味的液体，易挥发、易燃烧，能与乙醇、乙醚等混溶，蒸气与空气形成爆炸性混合物，爆炸极限4.1-1

2、4.0％（体积）。醋酸甲酯－水物系是一个具有共沸点的物系，共沸组成92-94%，需采用特殊精馏才能经济有效地分离出高纯醋酸甲酯，达到工业应用的要求（浓度99%以上）。加盐萃取精馏兼具了萃取精馏和溶盐精馏的优点，在减少了溶剂比的同时还增大了物质间的相对挥发度，是一种高效节能的分离技术。在借鉴类似物系研究成果的基础上，本文拟采用加盐萃取精馏对醋酸甲酯－水物系进行分离研究，通过AspenPlus软件模拟计算和实验研究相结合的方法，确定加盐萃取精馏分离醋酸甲酯－水物系的最佳工艺参数，提纯出符合工业标准的高纯醋酸甲酯。首先，运用德拜静电理论、范德华力理论、Mc

3、Deyit－Long内压力理论和定标粒子理论盐效应理论对盐破坏共沸点的原因进行了探讨，并用定标粒子理论对加盐萃取精馏醋酸甲酯与水的相对挥发度进行了计算。采用AspenPlus软件结合改进的LIQUIC模型和平衡级理论模型，对醋酸甲酯－水物系加盐萃取精馏进行了模拟计算，表明加盐萃取精馏能提纯出符合工业标准的高纯醋酸甲酯。实验测量了醋酸甲酯－水物系在加盐萃取精馏条件下的汽液平衡数据和相对挥发度，证实了萃取剂和盐添加剂的使用对分离醋酸甲酯－水物系具有较好分离效果，与模拟结果表现出了较好的一致性。通过加盐萃取精馏正交实验以及对实验结果的方差分析和直观分析，得

4、出了加盐精馏分离醋酸甲酯－水物系的最佳工艺条件为：乙二醇用量为100ml/100ml物料，醋酸钾用量为3g/100ml物料，回流比为1.2，乙二醇入塔温度为20℃，塔顶醋酸甲酯的含量可达99.1％以上。实验结果证实了定标粒子盐效应理论在加盐萃取精馏醋酸甲酯-水物系相对挥发度的成功预测和加盐萃取精馏醋酸甲酯－水物系模拟计算的正确性。关键词：加盐萃取精馏；盐效应；醋酸甲酯；汽液平衡；相对挥发度IABSTRACTInthispaper,theoptimizedconditionstoseparatemethylacetatefromwaterinmethy

5、lacetate-watersystembyextractivedistillationwithsaltwereobtainedusingbothsimulatingandexperimentalmethods.Severalsalteffecttheories,includingtheDebyeelectrostatictheory,VanderWaalsforces’theory,McDeit-LongPressuretheoryandScaledparticletheory,wereusedtoprobeintothemechanismthat

6、thesaltadditivecouldenhancetherelativevolatilityofmethylacetatetowaterinextractivedistillationwithsalt.TheAspenPlussoftware,mendedLIQUICmodelandequilibriummodelwereusedtosimulatetheprocessofextractivedistillationofmethylacetate-watersystemwithsalt.Theresultsofsimulateshowedthat

7、highpuremethylacetatecanbeeffectivelyobtainedfrommethylacetate-watersystembythemethodofextractivedistillationwithsalt.Besides,vapor-liquidequilibriumdataweremeasuredintheprocessofextractivedistillationofmethylwithsalt.Theobtainedvapor-liquidequilibriumdataofmethylacetate-waters

8、ystemprovedtheeffectsofboththesaltaddictiveandtheextra