非均相共沸间歇精馏控制回流操作的研究

摘要

该文针对非均相共沸间歇精馏控制回流操作的特点,对非均相共沸间歇精馏体系进行深入的研究.提出将牛顿-拉普森法和两点隐含法相结合的计算模型.非均相共沸体系具有强非理想性,气液相平衡模型及液液相平衡均采用UNIFAC模型,采用切平面判据法对进入液体分层器的液体进行液相稳定性测试,提供液液相分离计算的初值,再结合牛顿-拉普森迭代法运算求得分层率,根据物料平衡求出各相组成,经循环迭代可以求得分层各组分相关数据,共沸间歇精馏模拟计算采用两点隐含法进行迭代计算.该文以乙醇-水-正己烷(夹带剂)所组成的共沸精馏体系为例进行研究.以实验室的操作数据为基础数据,用这套算法对该非均相共沸体系进行模拟计算,计算结果与实验数据基本吻合,证明了该算法的可靠性.同时可以得:随着塔顶共沸物回流温度的增加,水相中水的含量与乙醇的含量的比值先增加后减小,水相结束的时间先减小后增加,综合考虑各种因素,该实验物系的回流温度为27℃时,分离效果较好.通过调节塔顶共沸物的温度可以有效地控制共沸间歇精馏过程.通过对不同目标函数进行分析:随着塔顶共沸物温度的增加,分离效果先提高后降低.利用Visual-Basic语言的可靠性,对文中物性参数的拟合、液相稳定性测试、液液相平衡分离、模拟计算的程序进行了编写.

目录

文摘

英文文摘

沈阳化工学院学位论文独创性声明及沈阳化工学院学位论文使用授权声明

第一章文献综述

1.1间歇精馏

1.1.1间歇精馏操作策略的研究

1.1.2设备参数的研究

1.1.3设备结构的研究

1.1.4特殊精馏的研究

1.2共沸精馏

1.2.1共沸精馏的原理

1.2.2共沸点的热力学

1.2.3夹带剂的选择

1.3数学模拟

1.3.1数学模拟的优越性

1.3.2数学模型的分类

1.4精馏模拟的各种算法

1.4.1精馏的简捷算法

1.4.2精馏的严格算法

1.4.3非均相共沸精馏

1.4.4非均相共沸间歇精馏

1.5液液相平衡

1.5.1液液相平衡的热力学

1.5.2液相非理想性的校正

1.5.3液液相平衡计算

1.6本文工作

第二章非均相共沸间歇精馏的模拟计算

2.1非均相共沸间歇精馏塔的数学模型

2.1.1非均相间歇共沸精馏的模型塔

2.1.2数学模型的建立

2.2方程的数值解法

2.2.1三对角矩阵的建立与求解

2.2.2计算步骤

2.3热力学的分析与计算

2.3.1活度系数的计算

2.3.2焓值的计算

第三章非均相共沸间歇精馏操作模拟计算结果实验验证

3.1物系的选择

3.1.2决定精馏区

3.1.3夹带剂用量的确定

3.1.4夹带剂的加入方式

3.2实验装置概述及实验分析

3.2.1实验装置概述

3.2.2色谱分析

3.3预实验

3.3.1实验设备的安装

3.3.2流体力学特性及分离性能的测定

3.4精馏实验

3.4.1原料的配比

3.4.2实验的具体步骤

第四章结论

参考文献

符号说明

附录A

附录B

附录C

攻读学位期间所得的相关科研成果

致谢