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节能型燃料乙醇浓缩及脱水集成工艺研究

作　者: 李学刚
导　师: 李鑫钢
学　校: 天津大学
专　业: 化学工程
关键词: 燃料乙醇分离工艺集成工艺节能
分类号: TQ223.122
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

在生物基燃料乙醇生产过程中,浓缩及脱水过程能耗最大。本文围绕乙醇浓缩和脱水两个过程展开研究,借助化工模拟软件等工具,对目前各种可应用于这两个过程的工艺方法进行比较、评价,在此基础上提出了节能型集成工艺流程。通过对乙醇浓缩过程的精馏及双效精馏、水蒸汽气提、惰性气体气提、萃取、疏水性分子筛吸附和渗透蒸发工艺进行比较后发现,传统精馏方法在这一过程具有不可逾越的优势。而其它方法则存在能耗偏高、过程复杂、操作不稳定、设备投资成本高等问题。通过对乙醇脱水过程的亲水性分子筛吸附、共沸精馏、萃取精馏、渗透蒸发和蒸汽渗透工艺进行比较后发现,亲水性分子筛吸附工艺技术最为成熟,已经实现大规模工业化,但存在再生能耗高、操作复杂等缺陷;共沸精馏和萃取精馏能耗过高且需引入第三组分,已很少被采用;基于膜分离技术的渗透蒸发和蒸汽渗透工艺最具节能优势,且设备简单易于操作,但膜组件的成本稍高。本文通过将各种乙醇浓缩及脱水方法优化组合,提出了A、B、C三种集成工艺流程,并以传统精馏-分子筛吸附(D型)集成工艺为基准,对上述四种集成工艺进行评价。结果表明,精馏-蒸汽渗透集成工艺节能效果显著,应用优势明显,有望成为传统乙醇浓缩及脱水工艺的替代工艺。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章文献综述  7-26
  1.1 燃料乙醇的概念及其应用  7
  1.2 燃料乙醇浓缩及脱水过程特点  7-10
  1.3 燃料乙醇浓缩和脱水的方法及其原理  10-25
    1.3.1 精馏和双效精馏  10-13
    1.3.2 液－液萃取  13-15
    1.3.3 萃取精馏  15-16
    1.3.4 渗透蒸发和蒸汽渗透  16-19
    1.3.5 惰性气体气提  19-21
    1.3.6 水蒸汽气提  21-22
    1.3.7 分子筛吸附  22-23
    1.3.8 共沸精馏  23-25
  1.4 本文研究的主要内容  25-26
第二章乙醇浓缩方法过程模拟研究  26-36
  2.1 精馏和双效精馏  26-29
  2.2 液－液萃取  29-30
  2.3 渗透蒸发  30-32
  2.4 惰性气体气提  32-33
  2.5 水蒸汽气提  33-34
  2.6 分子筛吸附  34-35
  2.7 本章小结  35-36
第三章乙醇脱水方法过程模拟研究  36-45
  3.1 分子筛吸附乙醇脱水工艺  36
  3.2 共沸精馏乙醇脱水工艺  36-39
  3.3 萃取精馏乙醇脱水工艺  39-40
  3.4 渗透蒸发和蒸汽渗透乙醇脱水工艺  40-44
  3.5 本章小结  44-45
第四章节能型乙醇浓缩及脱水集成工艺  45-54
  4.1 并流型双效精馏－单级渗透蒸发集成工艺（A 型）  46-47
    4.1.1 工艺简介和流程  46-47
    4.1.2 工艺模拟  47
  4.2 单塔预处理－两级蒸汽渗透集成工艺（B 型）  47-48
    4.2.1 工艺简介和流程  47-48
    4.2.2 工艺模拟  48
  4.3 回流段无水乙醇共沸精馏－分子筛吸附集成工艺（C 型）  48-51
    4.3.1 回流段无水乙醇共沸精馏技术  48-49
    4.3.2 工艺简介和流程  49-50
    4.3.3 工艺模拟  50-51
  4.5 各种集成工艺的评价  51-53
    4.5.1 传统精馏－分子筛吸附集成工艺（D 型）介绍  51-52
    4.5.2 几种工艺与传统工艺的比较  52-53
  4.6 本章小结  53-54
第五章结论与展望  54-55
  5.1 结论  54
  5.2 展望  54-55
参考文献  55-59
发表论文和参加科研情况说明  59-60
致谢  60

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