盐效萃取与精馏耦合分离2-甲基-1-丙醇-水恒沸物

摘要

2-甲基-1-丙醇在化工中得到广泛应用,是一种非常重要的化学品和溶剂。常压下,2-甲基-1-丙醇与水部分互溶,可形成恒沸物,恒沸物中含有2-甲基-1-丙醇66.8％(质量分数)。采用普通蒸馏的方法,不能得到较高纯度的2-甲基-1-丙醇。目前工业上采用恒沸蒸馏和萃取精馏分离2-甲基-1-丙醇-水,该方法需要使用恒沸剂和萃取剂,能耗也较高。本文依据盐效应原理,采用盐效萃取与精馏耦合的方法分离2-甲基-1-丙醇-水二元恒沸物。
　　第一部分为文献综述,详细叙述了用于分离恒沸有机水溶液体系的方法,主要为恒沸精馏、萃取精馏、膜分离、盐效应等;分离2-甲基-1-丙醇-水溶液的主要方法,包括催化反应精馏法、萃取反应精馏法;盐效分离技术的研究进展及其在精馏、萃取、生物化工等领域中的应用。
　　第二部分为实验研究,将乙醇-水-无机盐体系两相组成的文献数据与实验测定值进行对比,筛选出对乙醇-水体系具有较好分离效果的盐析剂,为氟化钾和碳酸钾。在25℃条件下,系统测定了不同盐析剂浓度下的2-甲基-1-丙醇-水-氟化钾及2-甲基-1-丙醇-水-碳酸钾液-液相平衡数据,为采用盐效分离2-甲基-1-丙醇-水的工艺设计提供重要的基础数据。
　　第三部分为数学模型研究,建立 Pitzer的电解质溶液理论与 NRTL方程相结合的数学模型。根据Pitzer理论计算水的活度,用NRTL方程计算2-甲基-1-丙醇相的组成。将2-甲基-1-丙醇-水-盐析剂体系的液-液相平衡理论计算值与实验值相关联,关联结果较好,为实现盐效分离2-甲基-1-丙醇-水的工业化提供理论依据和计算依据。
　　第四部分为工业应用研究,论证采用易于回收及循环使用的浓盐水为盐析剂分离2-甲基-1-丙醇-水的可行性,确定采用浓盐水分离2-甲基-1-丙醇-水的工艺条件,并将该研究结果应用于分离2-甲基-1-丙醇-水体系,对比了盐效萃取和精馏耦合方法和恒沸精馏能耗大小。
　　第五部分为总结,实验结果表明在所选的盐析剂中,碳酸钾和氟化钾分离乙醇-水体系效果显著,将其用于分离2-甲基-1-丙醇-水体系,测定了体系的液-液相平衡数据;Pitzer模型与 NRTL方程相结合进行关联计算与实验值吻合较好;通过计算机模拟了盐效萃取和精馏耦合分离2-甲基-1-丙醇-水体系比传统的苯为夹带剂的恒沸精馏法节能50%,适于工业化生产。

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1文献综述

1.1 2-甲基-1-丙醇的理化性质及用途

1.2 国内外2-甲基-1-丙醇的发展概况

1.3 目前分离恒沸体系的主要方法

1.4 2-甲基-1-丙醇-水溶液分离方法

1.5 无机盐分离技术的研究进展及其应用

1.6 研究意义

1.7 主要研究内容及创新点

2 盐效分离2-甲基-1-丙醇-水体系的研究

2.1 盐效萃取的原理

2.2 无机盐选择的原则

2.3 盐效萃取分离2-甲基-1-丙醇-水体系盐的选择

2.4 实验研究

2.5小结

3数学模型研究

3.1液-液相平衡数学模型以及数据的计算

3.2计算结果

3.3小结

4 工业应用

4.1 引言

4.2碳酸钾水溶液分离2-甲基-1-丙醇-水恒沸物的工艺条件

4.3 新流程的建立

4.4节能计算

4.5 小结与讨论

5 结论

参考文献

致谢

附录Ⅰ 攻读硕士学位期间发表的学术论文

附录Ⅱ 作者简介

附录Ⅲ Pitzer与NRTL方程相结合计算程序

附录Ⅳ 符号表

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