三種芳酸有機(jī)物固液相平衡的研究及PVA生產(chǎn)中回收工段的模擬與優(yōu)化.pdf

1、本文主要開展了三種芳酸有機(jī)物固-液相平衡的實(shí)驗(yàn)研究以及聚乙烯醇(PVA)生產(chǎn)中回收工段的模擬與優(yōu)化兩個(gè)方面的內(nèi)容。
　　芳酸有機(jī)物是一類極為重要的化工原料及醫(yī)藥中間體材料，廣泛應(yīng)用在了醫(yī)藥加工、染料生產(chǎn)、食品加工、殺菌劑及香料制備等領(lǐng)域。本文以對(duì)羥基苯甲酸，2，4-二羥基苯甲酸，對(duì)氨基水楊酸三種芳酸類固體有機(jī)物為研究對(duì)象，通過靜態(tài)分析法分別測(cè)定了對(duì)羥基苯甲酸在10種純?nèi)軇┲械娜芙舛龋?，4-二羥基苯甲酸在9種純?nèi)軇┖停ㄒ掖?醋酸甲

2、酯）混合溶劑中的溶解度，以及對(duì)氨基水楊酸在9種純?nèi)軇┖停ㄒ掖?苯）混合溶劑中的溶解度，分別繪制二元、三元體系的溶解度曲線，分析其溶解規(guī)律，并對(duì)混合溶劑的共溶效應(yīng)以及溶解過程熱力學(xué)進(jìn)行了相關(guān)的分析與討論。
　　本文分別采用了三種簡(jiǎn)化方程模型（Van't Hoff模型、Apelblat模型、λh模型）和三種活度系數(shù)模型(NRTL模型、Wilson模型、UNIQUAC模型)對(duì)目標(biāo)溶質(zhì)在純?nèi)軇┲械娜芙舛冗M(jìn)行了關(guān)聯(lián)擬合與模型參數(shù)計(jì)算，對(duì)目標(biāo)

3、溶質(zhì)在混合溶劑中的溶解度分別采用Apelblat模型、Van't Hoff模型和改進(jìn)的Jouyban-Acree模型進(jìn)行關(guān)聯(lián)擬合與參數(shù)計(jì)算。由回歸偏差可知，三種固體有機(jī)物在純?nèi)軇┲械娜芙舛染肁pelblat模型擬合最佳，擬合偏差分別為:0.60％，0.29％和1.34％。在混合溶劑中，2，4-二羥基苯甲酸在乙醇+醋酸甲酯中的溶解度用Apelblat模型擬合偏差最小，對(duì)氨基水楊酸在乙醇+苯中的溶解度用Van't Hoff方程模型擬合效果

4、較佳，二者偏差分別為0.45％和1.19％。
　　針對(duì)固-液相平衡數(shù)據(jù)模型化關(guān)聯(lián)過程中計(jì)算復(fù)雜、運(yùn)算量大、計(jì)算步驟重復(fù)性強(qiáng)的特征，本文對(duì)三種活度系數(shù)模型(NRTL模型、Wilson模型、UNIQUAC模型)進(jìn)行了Matlab計(jì)算程序設(shè)計(jì)，提出了可用于相平衡模型回歸、參數(shù)計(jì)算的函數(shù)原文件。此外，本課題進(jìn)一步探究了基于基團(tuán)貢獻(xiàn)思想的UNIFAC模型對(duì)本文所選芳酸類固體物系的擬合預(yù)測(cè)能力，分別運(yùn)用公式法及VB編程法完成了前文所涉及到的乙

5、醇+苯混合溶劑的活度系數(shù)γ的計(jì)算，提供了詳細(xì)的計(jì)算方法及步驟，以及相應(yīng)的計(jì)算機(jī)程序代碼，為今后混合溶劑活度系數(shù)的求解及UNIFAC模型在固-液相平衡領(lǐng)域的應(yīng)用帶來了方便。
　　本文另一個(gè)研究?jī)?nèi)容為PVA回收工段的模擬與優(yōu)化。PVA是一種性能優(yōu)良、用途極廣的聚合物材料，其回收工段的主要目的是對(duì)上游醇解工段產(chǎn)生的富含醋酸甲酯(MeOAC)、甲醇(MeOH)等化工原料的醇解廢液進(jìn)行回收處理，原過程能耗極高。本文采用Aspen Plus化

6、工流程模擬軟件對(duì)10萬t·a1 PVA回收工段中MeOAC與MeOH的分離提純過程進(jìn)行模擬優(yōu)化及方案設(shè)計(jì)，達(dá)到了節(jié)能降耗的生產(chǎn)目標(biāo)。
　　根據(jù)醇解廢液分離流程，本文針對(duì)MeOH-H2O體系以及MeOAc-MeOH-H2O體系分別進(jìn)行了熱力學(xué)方法的選擇，用回歸參數(shù)修正后的NRTL模型對(duì)回收工段的TQ-601、TQ-602、TQ-603及TQ-604精餾塔進(jìn)行了模擬與優(yōu)化。優(yōu)化后各塔最佳操作參數(shù)如下:理論板數(shù)N分別為29、15、25、

7、21塊，回流比R分別為1.90、0.10、2.05、0.70，進(jìn)料位置NF分別為第7、5、20、8/18塊理論板，餾出量D分別為23290、19240、4936、56500 kg·h-1。
　　為實(shí)現(xiàn)深度節(jié)能，本文在單塔模擬基礎(chǔ)上，將多效精餾技術(shù)應(yīng)用于PVA回收工段，將回收四塔塔釜流出作為回收三塔進(jìn)料，同時(shí)提升回收三塔塔壓至4.5 atm（表壓），選擇塔頂氣相采出甲醇，并依次用做回收四塔及回收一塔塔釜熱源，實(shí)現(xiàn)三塔共用同一熱源，構(gòu)