学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

磁场作用下乙酸—水体系分离过程的研究

作　者: 吴松海
导　师: 张凤宝
学　校: 天津大学
专　业: 化学工程
关键词: 磁场乙酸气液相平衡液液相平衡共沸精馏热力学模型
分类号: TQ028
类　型: 博士论文
年　份: 2007年
下　载: 216次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

乙酸-水体系的传统分离过程存在效率低、能耗大、成本高等缺点,本文将磁场处理技术引入乙酸-水体系的分离过程,以寻找能提高生产效率,降低能耗的分离方法,同时为建立磁场强化分离理论体系奠定必要的基础。主要研究内容如下:(1)在磁感应强度分别为0.165T、0.240 T、0.310 T和0.515 T的磁场作用下,测定了乙酸、乙酸乙酯和水的粘度、表面张力,并进行了数据回归。(2)在上述磁场作用下,分别对乙酸-水二元体系气液相平衡和乙酸-乙酸乙酯-水三元体系液液相平衡进行了研究。结果表明:外加磁场会对体系的气液和液液相平衡产生影响,总体上呈正效应,即外加磁场提高了体系的平衡常数,有利于体系的分离。但是,磁场对体系的影响并不呈简单的线性关系,磁感应强度和溶液浓度不同,磁场对气液相平衡和液液相平衡的影响也有所不同。论文同时将缔合理论引入乙酸的相平衡计算中,选用Wilson和NRTL方程对气液平衡数据进行了关联,选用NRTL方程对液液平衡数据进行了关联,并提出了磁场对乙酸-水体系气液和液液相平衡的影响因子。(3)为验证磁场对乙酸-水体系分离效果的影响,在上述磁场作用下,向乙酸-水体系添加共沸剂(乙酸乙酯)进行了共沸精馏实验。结果表明:外加磁场有助于体系的精馏分离,随着磁感应强度的增大,磁场对乙酸-水体系精馏的影响程度提高,但磁感应强度对体系的影响有一个极限值。在实验范围内,乙酸的含量最多提高4.42%,收率提高1.44%。(4)通过乙酸-水体系的吸光度和核磁共振的测试和分析,对磁场影响气液和液液平衡及精馏分离效果的机理进行了探讨,认为磁场是通过影响体系中的氢键来影响体系的物理性质和相平衡性质从而影响分离效果的,并对实验结果进行了合理的解释。(5)以外力场下的热力学模型为基础,构建了磁场作用下的相平衡热力学模型,以对不同体系的气液和液液平衡作出预测,并为进一步研究磁场对相平衡提供有益借鉴。

全文目录

摘要  2-3
Abstract  3-9
第一章前言  9-11
第二章文献综述  11-35
  2.1 乙酸-水体系分离的研究现状  11-18
    2.1.1 乙酸-水体系分离方法  11-17
      2.1.1.1 普通精馏法  11
      2.1.1.2 共沸精馏法  11-12
      2.1.1.3 萃取精馏法  12-13
      2.1.1.4 液液萃取法  13-14
      2.1.1.5 酯化法  14
      2.1.1.6 中和法  14-15
      2.1.1.7 膜分离法  15
      2.1.1.8 吸附法  15-16
      2.1.1.9 联合法  16-17
    2.1.2 乙酸缔合体系的相平衡研究  17-18
      2.1.2.1 乙酸-水体系的非理想性  17
      2.1.2.2 缔合体系状态方程的发展  17-18
      2.1.2.3 液相非理想性校正  18
  2.2 磁场处理技术  18-24
    2.2.1 磁化处理技术的开发历史  18-19
    2.2.2 磁场处理对物质物理性质的影响  19-21
      2.2.2.1 磁场对水的影响  19
      2.2.2.2 磁场对原油的影响  19
      2.2.2.3 磁场对燃油的影响  19-20
      2.2.2.4 磁场对有机物的影响  20-21
    2.2.3 磁场处理技术在化工分离领域应用  21-24
      2.2.3.1 磁场处理在萃取上的应用  21
      2.2.3.2 磁场处理在精馏上的应用  21-22
      2.2.3.3 磁场处理在结晶上的应用  22
      2.2.3.4 高梯度磁场分离技术  22-24
  2.3 磁场处理机理研究现状  24-27
    2.3.1 洛仑兹力理论  24
    2.3.2 赛曼效应作用论  24-25
    2.3.3 质子迁移理论  25-26
    2.3.4 磁力键理论  26
    2.3.5 分子动力学模拟理论  26-27
    2.3.6 氢键磁化共振理论  27
  2.4 VLE 的测定及关联计算方法  27-31
    2.4.1 VLE 的测定方法  27-30
      2.4.1.1 直接法测VLE  28-29
      2.4.1.2 直接法测VLE  29-30
    2.4.2 乙酸-水体系VLE 数据  30
    2.4.3 VLE 数据的关联计算  30-31
  2.5 LLE 的测定及关联计算方法  31-33
    2.5.1 LLE 的测定方法  31-32
    2.5.2 乙酸-乙酸乙酯-水体系的LLE 数据  32
    2.5.3 LLE 数据的关联和推算方法  32-33
  2.6 本文研究的内容  33-35
第三章磁场对物质物理性质的影响  35-44
  3.1 实验部分  35-38
    3.1.1 实验试剂及精制  35
    3.1.2 磁场  35-36
    3.1.3 实验仪器  36-37
    3.1.4 磁化方式  37
    3.1.5 实验装置和方法  37-38
      3.1.5.1 粘度测量  37-38
      3.1.5.2 表面张力测量  38
  3.2 实验结果  38-41
    3.2.1 粘度的实验数据  38-40
    3.2.2 磁场的实验数据  40-41
  3.3 结果分析与讨论  41-43
    3.3.1 磁场对粘度的影响  41-42
    3.3.2 磁场对表面张力的影响  42-43
  3.4 小结  43-44
第四章乙酸-水体系VLE 的研究  44-76
  4.1 理论分析  44-45
    4.1.1 VLE 的热力学表达式  44
    4.1.2 计算方法  44-45
  4.2 实验部分  45-50
    4.2.1 实验试剂及精制  45
    4.2.2 磁场  45
    4.2.3 实验仪器  45-46
    4.2.4 磁化方式  46
    4.2.5 实验装置与流程  46-47
    4.2.6 VLE 数据及相关参数的测定  47-50
      4.2.6.1 温度测定  47
      4.2.6.2 压力测定  47-48
      4.2.6.3 样品分析  48-50
  4.3 实验结果及讨论  50-54
    4.3.1 实验结果  50-53
    4.3.2 结果讨论  53-54
  4.4 逸度系数和活度系数的计算方法  54-60
    4.4.1 乙酸的缔合作用  54-55
    4.4.2 气相的非理想性校正  55
    4.4.3 活度系数的计算方法  55
    4.4.4 计算结果  55-60
  4.5 热力学一致性检验  60-68
    4.5.1 积分校验  61-62
    4.5.2 微分校验  62-68
  4.6 VLE 体系的模型参数回归  68-69
    4.6.1 目标函数及回归方法  68
    4.6.2 Wilson 和NRTL 方程的参数回归  68-69
  4.7 VLE 的预测  69-73
    4.7.1 VLE 的预测方法  69
    4.7.2 VLE 的预测结果  69-73
  4.8 磁场影响因子F  73-75
    4.8.1 磁场影响因子F 的计算  73-75
    4.8.2 磁场影响因子F 的讨论  75
  4.9 小结  75-76
第五章乙酸-水体系LLE 的研究  76-97
  5.1 理论分析  76-79
    5.1.1 LLE 的热力学表达式  76
    5.1.2 热力学判据  76-78
    5.1.3 温度、压力的影响  78-79
  5.2 实验部分  79-80
    5.2.1 实验试剂及精制  79
    5.2.2 磁场  79
    5.2.3 实验仪器  79
    5.2.4 磁化方式  79
    5.2.5 实验装置  79-80
    5.2.6 LLE 数据的测定  80
    5.2.7 色谱条件  80
  5.3 实验结果及讨论  80-87
    5.3.1 互溶度测定结果  80-81
    5.3.2 实验结果  81-85
    5.3.3 结果讨论  85-87
  5.4 LLE 体系的模型参数回归  87-89
  5.5 LLE 的预测  89-94
    5.5.1 LLE 的预测方法  89
    5.5.2 LLE 的预测结果  89-94
  5.6 磁场影响因子F  94-96
    5.6.1 磁场影响因子F 的计算  94-95
    5.6.2 磁场影响因子F 的讨论  95-96
  5.7 小结  96-97
第六章乙酸-水体系共沸精馏研究  97-103
  6.1 理论分析  97-98
    6.1.1 共沸精馏的热力学表达式  97-98
    6.1.2 共沸剂作用热力学判据  98
  6.2 实验部分  98-100
    6.2.1 实验试剂及精制  98
    6.2.2 磁场  98-99
    6.2.3 实验仪器  99
    6.2.4 磁化方式  99
    6.2.5 实验装置  99
    6.2.6 实验步骤  99-100
    6.2.7 色谱条件  100
  6.3 实验结果及讨论  100-102
    6.3.1 实验结果  100
    6.3.2 收率计算  100
    6.3.3 结果讨论  100-102
  6.4 小结  102-103
第七章磁场影响相平衡机理的探讨  103-113
  7.1 理论分析  103-106
    7.1.1 物质在磁场中的受力分析  103-105
      7.1.1.1 色散力  103
      7.1.1.2 洛仑兹力  103-104
      7.1.1.3 分子的磁矩  104-105
    7.1.2 乙酸-水体系的氢键  105-106
  7.2 实验部分  106
    7.2.1 实验试剂及精制  106
    7.2.2 磁场  106
    7.2.3 测试仪器  106
    7.2.4 磁化方式  106
    7.2.5 实验方法  106
  7.3 实验结果及讨论  106-110
    7.3.1 磁场处理对乙酸-水体系吸光度的影响  106-108
    7.3.2 磁场处理对乙酸-水体系核磁共振谱图的影响  108-110
  7.4 磁场对VLE 和LLE 及精馏过程影响的机理探讨  110-112
    7.4.1 磁场对VLE 影响机理探讨  110-111
    7.4.2 磁场对LLE 影响机理探讨  111-112
    7.4.3 磁场对精馏过程影响机理探讨  112
  7.5 小结  112-113
第八章磁场作用下相平衡热力学模型的建立  113-119
  8.1 理论分析  113-114
  8.2 磁场作用下相平衡热力学模型的建立  114-118
    8.2.1 基本模型的推导  114-117
    8.2.2 热力学模型的建立  117-118
  8.3 小结  118-119
第九章结论及展望  119-120
附录  120-123
主要符号说明  123-124
参考文献  124-134
发表论文及参加科研情况说明  134-136
致谢  136

磁场作用下乙酸—水体系分离过程的研究

内容摘要

全文目录

相似论文