变压精馏分离叔丁醇-甲醇-丙酮-丁酮共沸物系的工艺开发

摘要

叔丁醇(TBA)、甲醇(MEOH)、丁酮(MEK)和丙酮(ACE)均为重要的有机溶剂或化工原料，具有广泛的应用。然而，MEOH-MEK、MEOH-ACE和TBA-MEK在常压下为均相共沸物，采用普通精馏的方式无法在生产中对其进行合理有效地分离。本文力求开发研究节能且清洁的新型分离技术分离出高纯度 TBA、MEOH、MEK和ACE产品。
　　本文首先采用了高效填料精馏塔，在全回流的条件下，考察了操作压力的变化对三组二元共沸物系的共沸温度和共沸组成的影响。结果表明，三组共沸物系的共沸温度及共沸组成对操作压力变化敏感，可以运用变压精馏技术实现三组共沸物系的分离。
　　其次，运用Aspen Plus流程模拟软件，对试验压力范围内的三组物系进行UNIQUC、NRTL、WILSON等活度系数的分析与评选，优选出NRTL活度系数模型作为Aspen模拟相关工艺过程的物性方法。在此基础上，选用RadFrac精馏塔严格计算分离模块组建二元组分及多元组分的变压精馏分离流程，且分离纯度均能达到99.5％，同时对塔的进料位置、回流比、理论板数等各个参数进行模拟与优化，从而得出较优的操作条件、设计参数。
　　此外，运用Aspen Energy Analyzer能量分析软件分析了二元及多元组分变压精馏分离工艺的换热网络，考察了运用热集成技术对变压精馏能量消耗的影响。结果表明，运用热集成技术，使二元共沸物系的变压精馏分离工艺节能40%以上，使该四组元混合物系的变压分离工艺节能将近20%。
　　研究结果表明，本文开发的热集成变压精馏分离叔丁醇-甲醇-丙酮-丁酮四组元混合物的工艺是一种高效、节能的技术。

目录

声明

1 绪论

1.1 引言

1.2 变压精馏概述

1.3 MEOH-ACE、MEOH-MEK、TBA-MEK二元共沸物分离研究进展

1.4 热力学理论与模型

1.5 化工过程模拟软件Aspen Plus简介

1.6 研究目的与主要内容

2 试验研究与数据分析

2.1 试验药品和装置

2.2 试验步骤及分析方法

2.3 试验数据及分析

2.4 本章小结

3 变压精馏方式分离二元共沸物的模拟与优化

3.1 变压精馏分离MEOH-MEK的模拟与优化

3.2 变压精馏分离MEOH-ACE的模拟与优化

3.3 热集成变压精馏分离MEOH-MEK和MEOH-ACE的研究

3.4 本章小结

4 变压精馏分离叔丁醇-甲醇-丙酮-丁酮混合物的工艺开发

4.1 变压精馏分离四组元混合物的工艺流程设计

4.2 变压精馏分离四组元混合物工艺过程的模拟与优化

4.3 热集成变压精馏分离四组元混合物的节能分析

4.4 本章小结

5 结论与展望

5.1 结论

5.2 创新与不足

5.3 展望

参考文献

攻读硕士期间主要成果

致谢