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乙二醇-1，2-丁二醇汽液相平衡及分离的研究

作　者: 朱连天
导　师: 肖文德
学　校: 上海交通大学
专　业: 化学工程与技术
关键词: 乙二醇 1,2-丁二醇 汽液平衡 精馏 AspenPlus
分类号: O642.42
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


由煤或天然气经由草酸酯制取乙二醇是一条重要的替代石油生产大宗化学品的路线。合成气制乙二醇路线由CO偶联合成草酸二甲酯(DMO),再由DMO催化加氢制备得到。在草酸二甲酯加氢制乙二醇的过程中,由于过度加氢会产生副产物1,2-丁二醇。现有的文献中缺乏设计分离过程所需要的乙二醇和1,2-丁二醇汽液平衡的基础数据。本课题利用改进的Ellis汽液平衡釜采用动态循环法测定了乙二醇-1,2丁二醇二元体系常压下汽液平衡数据,并根据Herington规则对实验数据进行验证,结果表明实验数据符合热力学一致性。对实验数据用AspenPlus软件进行热力学关联,得到了Wilson模型和NRTL模型的相关参数,并预测了该二元体系的共沸点组成。Wilson模型利用拟合的参数代入Wilson模型方程和NRTL模型方程计算的汽相组成的计算值,与实验值的最大相对偏差分别为0.89%和0.74%,平均为0.19%和0.18%,拟合结果理想。常压下共沸点组成为EG47.0%1,2-丁二醇53.0%,共沸点温度465.91K。为工业分离工艺的设计提供了参考数据。应用AspenPlus化工软件模拟,对草酸酯过度加氢生成的乙二醇及及其副产物的分离过程进行了模拟计算。对于1,2-丁二醇和乙二醇的分离过程,采取合理的塔板数并加大回流比可以完成分离任务,塔底产物为质量浓度0.999的乙二醇,塔顶为EG和1,2-BDO的共沸物。对于塔顶混合物的共沸精馏分离做了初步的夹带剂筛选,为后续研究提供了参考。

全文目录


摘要  3-5
Abstract  5-9
第一章 前言  9-11
  1.1 课题研究背景与意义  9-10
  1.2 本课题研究的目的及内容  10-11
第二章 文献综述  11-25
  2.1 乙二醇的性质与用途  11-12
  2.2 乙二醇生产技术概述  12-15
    2.2.1 石化路线合成乙二醇方法概述  12-13
    2.2.2 非石油产品为原料的途径  13-15
  2.3 草酸酯加氢合成乙二醇的反应机理  15-16
  2.4 汽液平衡理论  16-23
    2.4.1 相平衡理论  16-17
    2.4.2 相平衡的测定  17-19
    2.4.3 相平衡的热力学及关联方法  19-20
    2.4.4 活度系数模型  20-22
    2.4.5 汽液平衡的估算法  22-23
  2.5 本研究的主要工作和特色  23-25
第三章 乙二醇和1,2-丁二醇二元汽液平衡数据的测定  25-42
  3.1 引言  25
  3.2 实验前期工作  25-35
    3.2.1 减压蒸馏测沸点  25-31
    3.2.2 静态法简介  31-35
  3.3. 动态法测汽液平衡  35-42
    3.3.1 实验装置  35
    3.3.2 循环法测量原理  35
    3.3.3 实验原料及设备  35-37
    3.3.4 实验操作步骤  37-38
    3.3.5 系统测量值的校正  38-39
    3.3.6 样品分析方法  39-42
第四章 乙二醇和1,2-丁二醇汽液平衡数据的测定结果及关联  42-51
  4.1 汽液平衡数据的实验结果  42-43
  4.2 汽液平衡数据的热力学一致性检验  43-44
  4.3 乙二醇（1）-1,2 丁二醇（2）汽液平衡数据的关联  44-50
  4.4.本章小结  50-51
第五章 草酸酯加氢制乙二醇产物的分离方案模拟  51-64
  5.1 关于Aspen Plus  51-54
    5.1.1 Aspen Plus 功能和特点简介  51-52
    5.1.2 Aspen Plus 的使用  52
    5.1.3 Aspen Plus 中精馏单元操作模块  52-54
  5.2 草酸酯加氢制乙二醇产物分离流程模拟任务  54-59
    5.2.1 分离目标  54-55
    5.2.2 热力学计算方法选择  55
    5.2.3 精馏塔模型  55-56
    5.2.4 精馏过程的模拟  56-59
  5.3 共沸物的分离讨论  59-63
    5.3.1 基于Aspen Plus 软件的共沸剂初步筛选  60-63
    5.3.2 各共沸剂的比较  63
  5.4 本章小结  63-64
第六章 全文总结  64-66
参考文献  66-71
致谢  71-72
攻读硕士期间发表或录用的论文  72-74

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中图分类: > 数理科学和化学 > 化学 > 物理化学（理论化学）、化学物理学 > 化学热力学、热化学、热力学平衡 > 热力学平衡 > 相平衡
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