《乙醇-乙腈混合物分离工艺研究及过程模拟（学位论文-工学）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《乙醇-乙腈混合物分离工艺研究及过程模拟（学位论文-工学）（65页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、乙醇 -乙腈混合物分离工艺研究及过程模拟Separation and Simulation forEthanol-Acetonitrile Mixture学 科 专 业 ： 化 学 工 程研 究 生 ： 赵 俊 彤指 导 教 师 ： 许 春 建 研 究 员天 津 大 学 化 工 学 院2013 年 6 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 以 标 注 和 致 谢 之 处 外 ， 论 文 中 不 包 含 其 他 人 已 经 发表 或 撰 写 过
2、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 。 与 我 一 同 工 作 的 同 志 对 本 研 究 所 做 的 任 何 贡 献 均 已 在 论文 中 作 了 明 确 的 说 明 并 表 示 了 谢 意 。学 位 论 文 作 者 签 名 ： 签 字 日 期 ： 年 月 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 以 将 学 位 论 文 的 全 部 或 部 分
3、内 容 编 入 有 关 数 据 库 进 行 检索 ， 并 采 用 影 印 、 缩 印 或 扫 描 等 复 制 手 段 保 存 、 汇 编 以 供 查 阅 和 借 阅 。 同 意 学校 向 国 家 有 关 部 门 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 ：签 字 日 期 ： 年 月 日 签 字 日 期 ： 年 月 日摘 要乙 醇 、 乙 腈 常 常 由 于 间 接 或 直 接 地 参 与 到 同 一 生 产 过 程 中 而 混 溶 ， 故 经 常需要
4、处理在一些制药和化工生产中产生的乙醇- 乙腈混合物，对乙醇、乙腈回收利用。然而，乙醇- 乙腈混合物常压下为最低共沸体系，普通精馏过程难以有效将 其 分 离 从 而 制 备 纯 度 较 高 的 产 品 。本文提出了双塔变压精馏分离精制乙醇- 乙腈混合物的工艺方法。在常压到500kPa 压 力 范 围 内 测 定 了 乙 醇 -乙 腈 混 合 物 的 共 沸 点 和 共 沸 组 成 ， 发 现 乙 醇 -乙 腈混 合 物 共 沸 组 成 中 乙 腈 的 含 量 随 着 系 统 压 力 的 增 大 而 显 著 减 小 ， 并 以 此 为 依 据确 定 了 采 用 变 压 精 馏 工 艺 分 离 该
5、体 系 的 可 行 性 。 采 用 加 压 -常压双塔变压精馏对分 离 乙 醇 -乙 腈 混 合 物 进 行 实 验 研 究 ， 得 到 了 纯 度 超 过 99.8%的 乙 醇 和 乙 腈 产 品 。同 时 重 点 考 察 了 不 同 回 流 比 对 实 验 分 离 效 果 的 影 响 ， 得 到 实 验 条 件 下 加 压 塔 和常 压 塔 的 适 宜 回 流 比 分 别 为 3 和 4。通 过 对 比 Aspen Plus 模 拟 软 件 中 Wilson、 NRTL、 UNIQUAC 三种物性方法下 乙 醇 -乙 腈 混 合 物 共 沸 组 成 的 计 算 值 与 实 验 值 ， 发
6、现 Wilson 方 程 的 计 算 结 果 与实 验 结 果 有 更 高 的 吻 合 度 ， 因 此 选 择 Wilson 方 程 作 为 变 压 精 馏 分 离 乙 醇 -乙 腈 过程 模 拟 的 物 性 方 法 。 应 用 Aspen Plus 模 拟 软 件 对 变 压 精 馏 分 离 乙 醇 -乙 腈 工 艺 进行 过 程 模 拟 ， 发 现 模 拟 计 算 结 果 与 实 验 结 果 相 吻 合 ， 验 证 了 使 用 变 压 精 馏 分 离该 体 系 过 程 模 拟 的 准 确 性 。 并 通 过 模 拟 优 化 ， 确 定 了 适 宜 的 操 作 参 数 ； 同 时 对比 了
7、热 集 成 变 压 精 馏 与 传 统 变 压 精 馏 的 能 耗 ， 发 现 热 集 成 变 压 精 馏 可 以 有 效 降低 能 耗 ， 节 能 效 率 可 达 35%。 提 出 了 热 集 成 变 压 精 馏 分 离 乙 醇 -乙 腈 混 合 物 的 工业 流 程 ， 并 通 过 Aspen Plus 计 算 了 该 过 程 中 的 具 体 工 艺 参 数 。关键词：乙醇- 乙 腈 ； 热 集 成 ； 变 压 精 馏 ； 模 拟 优 化 ； 节 能ABSTRACTEthanol and acetonitrile are very important organic solvents an
8、d synthesisadditives, which are widely used in chemical, pharmaceutical and textile industriesand so on. Ethanol and acetonitrile always exit as a mixture because of their directlyor indirectly involvment in same production process. So in some pharmaceutical andchemical production, wastewater contai
9、ning Ethanol and acetonitrile is often to betreated to recycle Ethanol and acetonitrile. But the mixture of Ethanol and acetonitrilecan not be separated by conventional distillation, as they form azeotrope atatmospheric pressure, which will have a bad effect on the accuracy of distillationsimulation
10、 to separate and purify the mixture.The pressure swing distillation of double columns was used to refineethanol-acetonitrile mixture and high purity products of ethanol and acetonitrile wereobtained simultaneously. Firstly, the azeotrope of Ethanol-acetonitrile mixture wasmeasured from 101 kPa to 50
11、0 kPa and the result indicated that the azeotrope ofEthanol-acetonitrile mixture changed obviously with the change of pressure, thecontent of acetonitrile declined when the system pressure increased. Secondly,Ethanol and acetonitrile were separated by a series tower of pressurized column andatmosphe
12、ric column under laboratory conditions, and the purity of ethanol andacetonitrile were more than 99.5% which were in accordance with the calculatedvalue by simulation. At the same time, reflux ratio was focused on to examine theinfluence on the experimental separation efficiency. The optimum reflux
13、ratio ofpressurized column and atmospheric column were 3 and 4 respectively.Furthermore, the simulation experimental data generated from Wilson, NRTLand UNIQUAC activity coefficient models was compared with the experimental data.The results show that the calculated values of boiling temperature by t
14、he Wilson,NRTL and UNIQUAC models have a good agreement with the experimental data,and the Wilson model gives a slightly better result.Finally, Aspen Plus software was applied to simulate the pressure swingdistillation process of Ethanol-toluene system. Sensitivity analysis was applied tooptimize th
15、e separation process in order to obtain the optimum process conditionssuch as operating pressure, theoretical plate number, reflux ratio, feeding position andcirculating ratio. The final product was obtained with satisfactory purity and yield.The heat integration pressure swing distillation with tra
16、ditional pressure swingdistillation was also compared to analyse the energy consumption. The results showthat the former saves power more than 35 percent.The industrial process ofethanol-acetonitrile mixture separation was designed. The specific parameters of theprocess were calculated through Aspen Plus.Key Words ： ethanol-acetonitrile; heat integration; pressure swing distillation;simulation and optimization; energy-saving目 录前 言 .
