含溶劑多組元相平衡的研究及應(yīng)用.pdf

1、相平衡是分離工藝開發(fā)、設(shè)備設(shè)計(jì)及流程準(zhǔn)確模擬的理論基礎(chǔ)。相平衡數(shù)據(jù)給出了平衡分離過(guò)程進(jìn)行分離操作的極限，是多組元分離計(jì)算的基礎(chǔ)。對(duì)于相對(duì)揮發(fā)度接近于1的難分離物系工業(yè)上通常采用特殊精餾（萃取精餾或共沸精餾等）的手段進(jìn)行分離，其原理都是往混合物中加入溶劑，以增大各組分間的相對(duì)揮發(fā)度。因而，含溶劑的多組元體系相平衡數(shù)據(jù)對(duì)于此類難分離物系而言顯得尤為重要。
　　本研究中，利用汽液雙循環(huán)相平衡儀，針對(duì)苯-噻吩和醋酸-水兩組難分離物系，測(cè)定

2、了加入相關(guān)溶劑后的多組元體系的汽液平衡數(shù)據(jù)，以期為其分離過(guò)程設(shè)計(jì)、工藝改進(jìn)及流程模擬計(jì)算提供準(zhǔn)確可靠的熱力學(xué)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)測(cè)定了101.33kPa下苯-噻吩、苯-二甲基亞砜(DMSO)和醋酸-醋酸仲丁酯(SBA)三個(gè)二元物系及苯-噻吩-二甲基亞砜、醋酸-醋酸仲丁酯-水兩個(gè)三元體系的汽液平衡數(shù)據(jù)，豐富了苯-噻吩及醋酸-水兩個(gè)待分離體系含溶劑的多元汽液平衡數(shù)據(jù)。測(cè)得的二元物系汽液相平衡數(shù)據(jù)均符合Herington面積法熱力學(xué)一致性檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。

3、選用NRTL和UNIQUAC活度系數(shù)模型對(duì)不含醋酸的二元物系實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行熱力學(xué)關(guān)聯(lián)；對(duì)于含醋酸的體系，考慮到醋酸的強(qiáng)締合性質(zhì)，采用化學(xué)理論和Hayden-O’Connell(HOC)相結(jié)合的方法對(duì)汽相的非理想性進(jìn)行校正，選用NRTL-HOC和UNIQUAC-HOC模型進(jìn)行關(guān)聯(lián)；獲得了相應(yīng)的二元交互作用參數(shù)，溫度偏差及組成偏差，結(jié)果表明兩種模型均能較好的關(guān)聯(lián)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。利用二元物系UNIQUAC模型參數(shù)預(yù)測(cè)三元體系汽液平衡數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)值與實(shí)驗(yàn)

4、值較為符合，平均偏差均在3％以內(nèi)，獲得了較好的預(yù)測(cè)結(jié)果，滿足工程實(shí)際需求。
　　此外，對(duì)醋酸-水體系的分離，在共沸精餾的基礎(chǔ)上，提出一種萃取-共沸精餾集成的分離工藝。以醋酸仲丁酯為溶劑，通過(guò)間歇萃取實(shí)驗(yàn)對(duì)萃取段的可行性及模型參數(shù)的準(zhǔn)確性、可靠性進(jìn)行了驗(yàn)證；應(yīng)用Aspen Plus流程模擬軟件對(duì)集成分離工藝進(jìn)行模擬優(yōu)化，并以最低能耗為目標(biāo)進(jìn)行換熱網(wǎng)絡(luò)分析。在相同設(shè)備條件和設(shè)計(jì)規(guī)定下，分別以醋酸正丙酯和醋酸異丁酯為溶劑對(duì)分離過(guò)程進(jìn)行模