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甲醇和丙酮共沸物分离工艺的研究

作　者: 吴菲
导　师: 姜斌
学　校: 天津大学
专　业: 化学工程
关键词: 糠醛清洁生产萃取精馏模糊综合评判法能量优化
分类号: TQ202
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

本文在分析现有糠醛生产工艺的基础上,针对目前糠醛生产中普遍存在的废气污染严重,能量利用不充分的特点,对废气分离回收工艺进行了系统研究,筛选出适宜的萃取剂,获得适宜的工艺参数,为后续的中试提供指导,并在原有工艺的基础上,对能量的利用进行分析,提出了更为经济的能量利用工艺途径。废气冷凝液中主要含有甲醇和丙酮,甲醇和丙酮可形成共沸物,对于共沸物系的分离选择萃取精馏的方法。对于萃取精馏,萃取剂的选择是关键,本文采用模糊综合评判法,从影响萃取剂的主要因素如选择性、溶解性、沸点、黏度、比热容、毒性等出发,对几种萃取剂进行了分析,按照最大隶属原则,最后选择水为萃取剂。在给定的分离要求下,以水为萃取剂对糠醛生产中废气分离回收过程进行模拟计算,并对萃取精馏塔和溶剂回收塔的理论板数、原料进料位置、溶剂比、回流比、进料温度等进行了灵敏度分析,确定了最优工艺参数。在模拟计算的基础上,建立了萃取精馏装置和溶剂回收装置,对糠醛生产中废气分离回收进行了实验验证研究。结果表明模拟计算与实验结果吻合较好。说明该工艺可以实现甲醇丙酮的分离回收,并能达到分离要求及排放标准。在模拟常规流程的基础上,对糠醛精制系统的负荷进行分析。采用废热锅炉回收醛汽的大量热量,供给初馏塔和废气回收塔。将改进前后的能量利用率进行比较,醛汽热量的利用率由改进前的43.44%提高至61.5%,表明采用该法能提高能量的利用率,减轻初馏塔釜的酸腐蚀和堵塞问题,保证初馏塔顺利运行,同时实现废气零排放而无需额外增加塔釜供热。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章文献综述  7-20
  1.1 课题背景意义  7-12
    1.1.1 糠醛的发展史  7
    1.1.2 面临的问题  7-8
    1.1.3 国内外技术现状  8-12
  1.2 萃取精馏方法的选择  12-17
    1.2.1 共沸物分离概述  12-13
    1.2.2 萃取精馏的分类  13-15
    1.2.3 萃取精馏溶剂的分类  15
    1.2.4 萃取精馏溶剂的选择方法  15-17
  1.3 蒸馏过程的节能  17-18
  1.4 化工流程模拟计算的发展和应用  18-19
  1.5 研究的主要内容  19-20
第二章萃取剂的筛选  20-31
  2.1 萃取剂的选择依据  20-21
  2.2 萃取剂选择方法  21-23
    2.2.1 模糊决策的应用  21-22
    2.2.2 模糊综合评判法的应用  22-23
  2.3 模糊综合评判法选择萃取剂  23-30
    2.3.1 建立模糊综合决策数学模型  23-27
    2.3.2 模糊综合评判选择溶剂  27-30
  2.4 小结  30-31
第三章工艺流程的模拟优化  31-46
  3.1 流程简述  31-35
    3.1.1 工艺流程说明  31-32
    3.1.2 热力学方程的选择  32-35
  3.2 模拟计算结果  35-45
    3.2.1 萃取精馏塔灵敏度分析  35-41
    3.2.2 溶剂回收塔灵敏度分析  41-44
    3.2.3 最优工艺的确定  44-45
  3.3 小结  45-46
第四章萃取精馏实验研究  46-55
  4.1 实验方案  46-48
    4.1.1 实验流程及装置  46-47
    4.1.2 实验试剂  47-48
    4.1.3 分析方法  48
    4.1.4 实验物系  48
  4.2 实验结果讨论  48-54
    4.2.1 萃取精馏的实验结果  48-52
    4.2.2 溶剂回收的实验结果  52-54
  4.3 小结  54-55
第五章糠醛精制系统能量利用的优化  55-61
  5.1 现有糠醛精馏工艺的模拟  55-57
    5.1.1 糠醛精制系统的热力学方程  56
    5.1.2 现有工艺的模拟  56-57
  5.2 改进工艺的研究  57-60
    5.2.1 工艺的分析  57-59
    5.2.2 能量的核算  59-60
  5.3 小结  60-61
第六章结论  61-62
参考文献  62-65
发表论文和参加科研情况说明  65-66
致谢  66

甲醇和丙酮共沸物分离工艺的研究

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