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间歇共沸精馏提纯低浓度甲酸溶液的模拟与实验研究

作　者: 孙博
导　师: 许松林
学　校: 天津大学
专　业: 制药工程
关键词: 甲酸非均相共沸精馏 CHEMCAD 甲苯 1,2-二氯乙烷
分类号: TQ028.15
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

在药品与香料的生产以及纺织品与皮革的酸处理过程中,会有大量的低浓度的甲酸溶液产生,无实际应用价值。将低浓度甲酸回收并加以增浓,既可以减少环境污染,又可以创造可观的经济价值。常压下甲酸和水能形成共沸,应用普通精馏方法难以对其进行有效的分离,因此本课题选择采用不同压力下非均相共沸精馏的方法浓缩低浓度的甲酸水溶液。本文首先依据三角形相图对符合要求的夹带剂进行初步筛选,再结合CHEMCAD对采用不同夹带剂浓缩甲酸时的收率、浓缩程度以及能耗等方面进行比较,确定采用甲苯和1,2-二氯乙烷作为甲酸非均相共沸精馏的夹带剂。根据甲酸水溶液浓缩的特殊性,选定2种方法作为最终的浓缩方案,即分别采用甲苯和1,2-二氯乙烷作为夹带剂,先在常压下直接共沸精馏将甲酸浓缩到接近共沸组成,然后再在4个大气压下采用简单精馏的方法对其进行次级浓缩直到产品浓度符合要求。采用CHEMCAD对甲酸水溶液的浓缩过程进行了模拟,研究了回流比、理论板数以及夹带剂的加入量等操作参数对甲酸收率和浓缩程度的影响,并对参数进行优化,得到了塔釜各组分浓度分布曲线、温度分布曲线以及气液相流量分布曲线。对甲酸溶液在常压下进行了间歇非均相共沸精馏实验,比较了采用甲苯和1,2-二氯乙烷两种夹带剂下的甲酸收率和浓缩浓度的不同,并将该实验值与模拟值进行比较,结果基本吻合。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章文献综述  7-15
  1.1 共沸精馏概述  7-9
    1.1.1 共沸精馏的特点及分类  7
    1.1.2 共沸组成与压力的关系  7-8
    1.1.3 共沸剂的选择  8-9
  1.2 化工过程流程模拟技术进展  9-11
    1.2.1 化工过程流程模拟的内容和作用  9
    1.2.2 化工过程流程模拟的发展  9-10
    1.2.3 过程模拟软件CHEMCAD 及其在化工过程中的应用  10-11
  1.3 甲酸-水物系的几种分离方法  11-13
    1.3.1 共沸精馏法  11
    1.3.2 萃取精馏法  11
    1.3.3 萃取法  11-12
    1.3.4 膜蒸馏法  12
    1.3.5 渗析电解法  12
    1.3.6 离子交换法  12-13
    1.3.7 干燥剂脱水法  13
    1.3.8 低温脱水法  13
  1.4 本文研究意义及内容  13-15
第二章甲酸-水物系共沸剂的选择  15-25
  2.1 夹带剂的初步筛选  15-17
  2.2 根据相图筛选夹带剂  17-22
  2.3 稳态模拟选择夹带剂  22-24
  2.4 本章小结  24-25
第三章甲酸浓缩方案的确定  25-32
  3.1 普通精馏浓缩程度的确定  25-27
  3.2 常压浓缩方案的确定  27-28
  3.3 加压浓缩方案的确定  28-30
  3.4 方案10 可行性研究  30-31
  3.5 本章小结  31-32
第四章非均相共沸精馏稳态模拟  32-48
  4.1 缔合现象  32
  4.2 连续过程模拟  32-38
    4.2.1 甲酸浓缩程度的确定  33-34
    4.2.2 操作回流比的确定  34
    4.2.3 理论板数的确定  34-35
    4.2.4 夹带剂进料位置的确定  35-36
    4.2.5 原料进料位置的确定  36-37
    4.2.6 最终拟合的工艺参数  37-38
  4.3 间歇精馏过程模拟  38-43
    4.3.1 夹带剂加入量的确定  39-40
    4.3.2 回流比的确定  40
    4.3.3 操作回流比的优化  40-41
    4.3.4 模拟结果  41-43
  4.4 甲酸-水溶液的次级浓缩过程模拟  43-47
    4.4.1 操作回流比的确定  43
    4.4.2 总理论板数的确定  43-44
    4.4.3 参数优化  44-45
    4.4.4 最终拟合的工艺参数  45-47
  4.5 本章小结  47-48
第五章非均相共沸精馏浓缩低浓度甲酸溶液  48-54
  5.1 实验装置  48-49
  5.2 理论塔板数的测定  49-50
    5.2.1 实验操作  49
    5.2.2 全回流理论塔板数的计算  49-50
  5.3 实验方法及操作分析步骤  50-51
    5.3.1 实验试剂与方法  50
    5.3.2 样品分析方法及条件  50-51
  5.4 实验结果及讨论  51-53
  5.5 本章小结  53-54
第六章结论与展望  54-56
  6.1 结论  54-55
  6.2 问题与展望  55-56
参考文献  56-60
发表论文和科研情况说明  60-61
致谢  61

间歇共沸精馏提纯低浓度甲酸溶液的模拟与实验研究

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