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脂肪酸甲酯混合物的分离及其溶解性能研究

作　者: 杨运财
导　师: 计建炳；陆向红
学　校: 浙江工业大学
专　业: 化学工程
关键词: 脂肪酸甲酯减压精馏过程模拟溶解度参数
分类号: TE667
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

随着二十一世纪碳水化合物时代的到来以及生物柴油产业链的不断完善,对脂肪酸甲酯深加工利用的研究正不断向前发展。本文通过自制减压间歇精馏装置对高芥酸菜籽毛油制混合脂肪酸甲酯进行精馏分离得到质量分数大于95%的C16、C1 8、C20和C22甲酯产品。讨论和分析了脂肪酸甲酯间歇精馏过程中回流比、操作压力、釜温对精馏效果的影响。进一步使用过程模拟软件Aspen Plus对以芥酸甲酯为目标产物的脂肪酸甲酯连续精馏的工艺流程进行了模拟,结果表明,通过连续精馏可以获得纯度高于99%的芥酸甲酯产品。通过多种因素对模拟结果影响的灵敏度分析获得了此工艺流程中最优的设计参数和操作条件,为脂肪酸甲酯连续精馏的工业化过程提供了有价值的参考数据。本文通过基团贡献等多种方法对单个脂肪酸甲酯和混合脂肪酸甲酯的Hildebrand溶解度参数和Hansen溶解度参数进行了计算,讨论了脂肪酸甲酯分子结构与其溶解度参数的变化关系。以脂肪酸甲酯的溶解度参数为基础对其溶解性能进行了比较全面的评估,认定脂肪酸甲酯和常规有机溶剂的溶解能力相当,是一种优良的绿色溶剂。因其挥发性低、闪点高、无毒可降解等本身优良的溶剂性质,脂肪酸甲酯在工业溶剂和废物处理方面具有较大的研究价值和广阔的应用前景。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
第一章文献综述  10-25
  1.1 引言  10
  1.2 脂肪酸甲酯的物性  10-12
    1.2.1 物性参数  10-11
    1.2.2 溶解性能  11-12
  1.3 脂肪酸甲酯的制备方法  12-13
  1.4 脂肪酸甲酯的用途  13-16
    1.4.1 生物柴油  13-15
    1.4.2 工业溶剂  15-16
    1.4.3 化工中间体  16
  1.5 脂肪酸甲酯的组成  16-17
  1.6 脂肪酸甲酯的分离纯化方法  17-21
    1.6.1 减压精馏  17-18
    1.6.2 尿素包合  18-19
    1.6.3 分子蒸馏  19-20
    1.6.4 柱层析  20-21
    1.6.5 超临界流体萃取法  21
  1.7 甲酯连续精馏过程模拟  21-23
    1.7.1 Aspen Plus简介  21-22
    1.7.2 甲酯精馏过程模拟  22-23
  1.8 选题背景  23-24
  1.9 研究内容  24-25
第二章脂肪酸甲酯的精馏分离及其模拟  25-32
  2.1 减压精馏工艺流程  25
  2.2 分析方法  25-26
    2.2.1 分析仪器  25
    2.2.2 分析试剂  25
    2.2.3 分析方法  25-26
  2.3 减压精馏脂肪酸甲酯  26-29
    2.3.1 原料  26-27
    2.3.2 实验装置  27-28
    2.3.3 实验方法和过程  28
    2.3.4 相对挥发度的实验测定  28-29
  2.4 脂肪酸甲酯连续精馏过程的稳态模拟  29-32
    2.4.1 纯组分热力学性质的计算  29-30
    2.4.2 热力学模型选择  30-31
    2.4.3 以芥酸甲酯为目标产物的酯精馏模拟工艺流程  31-32
第三章精馏与模拟结果讨论  32-45
  3.1 脂肪酸甲酯间歇精馏结果  32-35
    3.1.1 精馏实验结果  32-33
    3.1.2 回流比对精馏效果的影响  33-34
    3.1.3 真空度对精馏效果的影响  34
    3.1.4 塔釜温度对精馏效果的影响  34-35
    3.1.5 二次精馏  35
  3.2 脂肪酸甲酯精馏过程的稳态模拟结果  35-45
    3.2.1 纯组份热力学物性参数的估算  35-36
    3.2.2 模拟结果分析  36-38
    3.3.3 对B1模块的灵敏度分析  38-41
      3.3.3.1 回流比对精馏效果和热负荷的影响(N=12,N_F=4)  38-39
      3.3.3.2 理论塔板数对精馏效果和热负荷的影响(N_F=4,R=0.3)  39-40
      3.3.3.3 进料位置对精馏效果和热负荷的影响(N=12,R=0.3)  40-41
    3.3.4 对B2模块的灵敏度分析  41-43
      3.3.4.1 回流比对精馏效果和热负荷的影响(N=7,N_F=3)  41-42
      3.3.4.2 进料位置对精馏效果和热负荷的影响(N=7,R=0.1)  42-43
    3.3.5 模拟结果和实验结果对比  43-45
第四章脂肪酸甲酯的溶解度参数  45-58
  4.1 溶解度参数的概述  45
  4.2 溶解度参数的发展  45-47
    4.2.1 Hildebrand溶解度参数  45-46
    4.2.2 Hansen溶解度参数  46
    4.2.3 Bagley溶解度参数  46-47
  4.3 溶解度参数的测定和计算  47-49
    4.3.1 实验测定  47
    4.3.2 物性关联计算  47-48
      4.3.2.1 Hansen溶解度参数的色散项δ_d  47-48
      4.3.2.2 Hansen溶解度参数的极性项δ_p  48
      4.3.2.3 Hansen溶解度参数的氢键项δ_h  48
    4.3.3 基团贡献法计算  48-49
  4.4 脂肪酸甲酯的溶解度参数计算  49-51
    4.4.1 脂肪酸甲酯的Hildebrand溶解度参数  50
    4.4.2 脂肪酸甲酯的Hansen溶解度参数  50
    4.4.3 植物油甲酯的溶解度参数  50-51
  4.5 结果与讨论  51-54
    4.5.1 单个脂肪酸甲酯的Hildebrand溶解度参数  51-52
    4.5.2 单个脂肪酸甲酯的Hansen溶解度参数  52-53
    4.5.3 植物油甲酯的溶解度参数  53-54
  4.6 FAME的溶解度参数法和贝壳松脂丁醇值  54
  4.7 脂肪酸甲酯溶解度参数的应用  54-56
    4.7.1 脂肪酸甲酯溶剂  54-55
    4.7.2 脂肪酸甲酯用作废水废气处理  55-56
  4.8 小结  56-58
第五章结论与展望  58-60
  5.1 研究结论  58
  5.2 研究展望  58-60
参考文献  60-66
发表论文与科研情况  66-67
致谢  67

脂肪酸甲酯混合物的分离及其溶解性能研究

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