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生物乙醇基醇醚燃料分离过程的优化

作　者: 刘伟
导　师: 田恒水；张武平
学　校: 华东理工大学
专　业: 化学工艺
关键词: 乙基叔丁基醚乙醇脱水分离过程耦合多元相平衡流程模拟
分类号: TQ517
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 66次
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内容摘要

基于乙基叔丁基醚(ETBE)制备的工艺特点,结合水-乙醇-ETBE三元体系的多共沸物性质,本文提出了乙醇脱水和醇醚共沸物分离的耦合工艺流程,具体研究了三元相平衡、耦合分离精馏和萃取塔,并对精馏和萃取过程进行了分析,最后对ETBE全流程进行分析。通过对三元相平衡的研究确定了UNIQUAC方法作为流程模拟的物性方法,通过Aspen Plus对精馏塔操作参数进行优化,并对优化结果进行实验验证,二者取得了一致的结果,然后对萃取塔进行模拟研究；通过新流程获得了水含量小于0.5 wt%的无水乙醇和ETBE含量为99wt%以上的ETBE纯醚产品。与专利典型分离流程相比,本流程能耗降低30%以上,而且每获得1Kg ETBE可以实现0.94 Kg 92.5 wt%乙醇的脱水。此外,通过新流程分析,提出了采用稀乙醇和纯水作为ETBE的双萃取剂,计算结果显示：每1 KgETBE可以节约纯水用量0.24 Kg,每回收1 Kg乙醇能耗减少11.93 KJ。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
前言  11-13
第1章文献综述  13-30
  1.1 生物乙醇概述  13-14
    1.1.1 生物燃料  13
    1.1.2 生物乙醇  13
    1.1.3 醇醚燃料  13-14
    1.1.4 燃料乙醇制备能耗分析  14
  1.2 汽油清洁化  14
  1.3 汽油含氧化合物添加剂简介  14-16
  1.4 ETBE概述  16-17
    1.4.1 ETBE介绍  16
    1.4.2 ETBE的合成机理  16
    1.4.3 国内外工业化状况  16-17
  1.5 ETBE分离纯化过程及理论基础  17-24
    1.5.1 主要分离流程简介  17-22
    1.5.2 汽-液相平衡研究  22-23
    1.5.3 液-液相平衡研究  23-24
  1.6 流程模拟  24-28
    1.6.1 化工流程模拟  24-25
    1.6.2 化工过程模拟软件Aspen Plus介绍  25-27
    1.6.3 单元操作模拟模型  27-28
  1.7 流程模拟优化及灵敏度分析  28
  1.8 本课题的研究内容以及意义  28-30
第2章实验部分  30-40
  2.1 仪器、设备及试剂  30-32
    2.1.1 主要设备及仪器  30
    2.1.2 主要化学试剂  30
    2.1.3 主要试剂物化性质  30-31
    2.1.4 共沸数据  31-32
  2.2 三元物系的精馏塔分离模拟  32-33
    2.2.1 流程模拟的作用及步骤  32
    2.2.2 精馏塔模型的选取  32
    2.2.3 物系物性方法的选取  32-33
    2.2.4 较优工艺参数的选择  33
  2.3 三元物系的精馏分离实验  33-35
    2.3.1 实验方案  33-34
    2.3.2 实验装置图  34
    2.3.3 记录数据  34
    2.3.4 实验结果处理方法  34-35
  2.4 水/乙醇/ETBE三元汽液平衡  35-36
    2.4.1 实验方案  35
    2.4.2 实验装置图  35-36
  2.5 ETBE萃取塔的模拟  36-37
    2.5.1 萃取塔模型的选择  36
    2.5.2 萃取理论级数方法  36
    2.5.3 较优理论板数选择方法  36
    2.5.4 物性方法选择  36-37
  2.6 液液平衡实验  37-38
    2.6.1 液液平衡测定仪器  37
    2.6.2 实验方案  37-38
    2.6.3 分配系数的计算  38
  2.7 关键流程的模拟优化  38
  2.8 分析方法  38-40
    2.8.1 分析方法原理  38-39
    2.8.2 面积归一化法  39
    2.8.3 分析条件设定  39-40
第3章精馏塔模拟及实验研究  40-58
  3.1 精馏塔三元分离模拟探究  40-46
    3.1.1 模拟物性方法的选择以及验证  40-44
    3.1.2 精馏塔的进料组成选择  44
    3.1.3 精馏塔模型的选择  44
    3.1.4 精馏分离可能的理论探究  44-46
  3.2 精馏分离实验探究  46
    3.2.1 校正因子  46
    3.2.2 原料水-醚之比影响  46
  3.3 精馏塔模拟优化及结果  46-50
  3.4 优化条件分离实验研究  50-52
    3.4.1 实验条件选择  50
    3.4.2 精馏塔各出料物料的质量组成  50
    3.4.3 精馏塔物料衡算  50-52
    3.4.4 连续精馏流量衡算  52
  3.5 精馏实验与模拟结果比较  52-53
    3.5.1 精馏塔总衡算结果比较  52
    3.5.2 塔顶出料结果比较  52-53
  3.6 精馏过程的分析  53-57
    3.6.1 塔底流量对精馏的影响  53-54
    3.6.2 回流比对底部水含量的影响  54
    3.6.3 精馏塔内部组分分布  54-57
  3.7 本章小结  57-58
第4章萃取塔模拟研究  58-74
  4.1 萃取塔简介  58
  4.2 水-乙醇-ETBE三元液-液相平衡实验研究  58-61
    4.2.1 计算校正因子  58-59
    4.2.2 液-液相平衡实验数据  59-61
  4.3 物性方法选择  61-64
    4.3.1 水-乙醇-ETBE液-液相平衡的模拟  61-63
    4.3.2 选用方法模拟结果与专利数据比对  63-64
  4.4 萃取塔模拟研究  64-66
    4.4.1 理论级数图解法计算  64
    4.4.2 理论板数优化  64-65
    4.4.3 萃取塔模拟数据  65
    4.4.4 变换萃取剂研究  65-66
  4.5 萃取新流程的研究  66-67
    4.5.1 萃取塔流程模型  66
    4.5.2 萃取模拟结果  66-67
  4.6 萃取过程分析  67-73
  4.7 本章小结  73-74
第5章 ETBE流程改进的研究  74-79
  5.1 设计全流程的分析  74-75
  5.2 耦合分离过程分析  75-77
    5.2.1 关键模拟流程及参数  75-76
    5.2.2 与典型流程的能耗比较  76-77
  5.3 浓缩及萃取整合研究  77-78
  5.4 本章小结  78-79
第6章结论  79-81
参考文献  81-86
致谢  86

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