精餾—蒸汽滲透進(jìn)行異丙醇脫水的響應(yīng)面優(yōu)化.pdf

1、異丙醇是一種常用的有機(jī)溶劑，廣泛應(yīng)用于化工和醫(yī)藥行業(yè)。常壓下與水形成共沸物，用普通精餾無(wú)法得到高純度的異丙醇產(chǎn)品。蒸汽滲透分離過(guò)程不受汽-液平衡的限制，特別適合共沸物的分離，但膜的滲透通量小、受溫度和機(jī)械強(qiáng)度的制約等，不適宜單獨(dú)用于工業(yè)分離。將蒸汽滲透與精餾相結(jié)合，不但使過(guò)程得到簡(jiǎn)化，還能節(jié)省設(shè)備投資和減少能耗，具有很好的應(yīng)用前景。但精餾-蒸汽滲透(D-VP)耦合系統(tǒng)參數(shù)眾多，且各參數(shù)之間有著較強(qiáng)的耦合關(guān)系，因此尋求一種實(shí)現(xiàn)多變量同時(shí)優(yōu)

2、化的方法十分必要。響應(yīng)面法(RSM)可通過(guò)相對(duì)較少的實(shí)驗(yàn)組數(shù)得到最優(yōu)響應(yīng)值，有效的實(shí)現(xiàn)多變量同時(shí)優(yōu)化。因此本論文選用RSM對(duì)D-VP耦合過(guò)程進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化，并對(duì)不同的分離流程進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性分析，得出最經(jīng)濟(jì)的工藝流程和過(guò)程參數(shù)。
　　(1)基于Unisim Design建立異丙醇脫水的分離模型。包括共沸精餾、D-VP耦合和精餾-蒸汽滲透-精餾(D-VP-D)耦合，其中D-VP、D-VP-D兩種耦合系統(tǒng)均分別選用了NaA型沸石分子篩膜和PV

3、A/PVDF復(fù)合有機(jī)膜。根據(jù)流程模擬得出各個(gè)分離過(guò)程的操作特點(diǎn)和物料組成，檢驗(yàn)?zāi)M結(jié)果的準(zhǔn)確性，用以較全面的考察耦合分離過(guò)程。
　　(2)響應(yīng)面法優(yōu)化D-VP耦合系統(tǒng)的操作參數(shù)。根據(jù)所建立的流程模型，首先通過(guò)Plackett-Burman(PB)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)篩選出對(duì)響應(yīng)值年度總費(fèi)用(TAC)具有顯著性影響的因素，然后通過(guò)最陡爬坡法確定響應(yīng)面分析的中心點(diǎn)，最后根據(jù)Box-Behnken中心組合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原理，擬合了TAC與各個(gè)因素的關(guān)聯(lián)方

4、程并進(jìn)行響應(yīng)面分析，得出精餾-無(wú)機(jī)分子篩膜耦合(HDCM)系統(tǒng)和精餾-PVA/PVDF有機(jī)膜耦合(HDPM)系統(tǒng)的最優(yōu)操作參數(shù)以使TAC最小，在此優(yōu)化條件下，TAC分別為48.54(ε)/t IPA和56.50t(ε)/t IPA。
　　(3)對(duì)不同分離過(guò)程進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性分析。計(jì)算操作費(fèi)用和投資費(fèi)用，從而得出分離過(guò)程的TAC，其中操作費(fèi)用包括公用工程費(fèi)用和設(shè)備的維護(hù)費(fèi)用;投資費(fèi)用包括精餾塔和VP膜組件的設(shè)備折舊費(fèi)用。首先對(duì)D-VP耦合