苯甲腈与茚的汽液平衡及其共沸精馏分离研究

摘要

茚和苯甲腈都是重要的化工原料，茚在生物、化工、制药等领域具有广泛的应用，苯甲腈在医药、染料、农药、橡胶等领域也被广泛使用。茚主要来源于煤焦油中一个含茚的馏分，将这个馏分中的茚初步提纯后剩余杂质中含量最多、最难以分离的则是苯甲腈。由于茚和苯甲腈沸点接近，普通精馏难以对它们进行有效分离，而且已知文献中两者之间的汽液平衡数据没有报道，对茚-苯甲腈体系的理论研究和工业生产都有一定的影响。
　　本文研究的是低压条件下的汽液平衡，应用汽相冷凝循环法测定了苯甲腈与茚二元体系在22.0kPa、32.0kPa和42.0kPa下的汽液平衡数据，然后采用Herington建议的面积检验法以及 Van ness建议的微分检验法对实验数据进行热力学一致性检验，并采用Wilson，NRTL和UNIQUAC模型对实验数据进行了拟合，得到了这三个模型下的二元交互作用参数，发现三种模型下的拟合结果都与实验数据吻合较好。
　　然后，本文应用Aspen Plus软件，分别研究了苯酚为共沸剂的均相共沸精馏流程和以乙二醇为共沸剂的非均相共沸精馏流程分离苯甲腈与茚二元体系的可行性，然后对这两种流程进行了稳态设计，对这两种共沸精馏流程进行了以TAC为目标函数的经济优化并得到了相关的经济最优化参数。对优化的结果进行了讨论与分析，并由优化的结果对两种流程进行了对比，结果发现在同样的进料和产品纯度，产品收率的条件下，以苯酚为共沸剂的均相共沸精馏过程在能耗以及设备固定投资两个方面都要比以乙二醇为共沸剂的非均相共沸精馏过程高，非均相共沸精馏比均相共沸精馏在TAC上有显著优势。

目录

声明

第一章 文献综述

1.1研究背景

1.2汽液平衡数据的测定方法

1.2.1直接法测定汽液平衡

1.2.2间接法测定汽液平衡

1.3汽液平衡数据的回归计算

1.3.1状态方程法

1.3.2活度系数法

1.4热力学一致性检验

1.4.1积分检验法

1.4.2微分检验法

1.5共沸精馏

1.5.1残余曲线

1.5.2共沸精馏的分类

1.5.3共沸剂的选择

第二章 汽液平衡数据的测定与关联

2.1.1实验药品

2.1.2实验仪器及实验条件

2.1.3实验装置

2.1.4实验装置可靠性检验

2.1.5实验步骤

2.1.6实验结果

2.2热力学一致性检验

2.3实验数据回归

2.4本章小结

第三章 共沸精馏分离苯甲腈与茚

3.1间歇精馏实验分离苯甲腈与茚

3.2以苯酚为共沸剂的均相变压共沸精馏

3.2.1可行性分析及流程设计

3.2.2优化方法

3.2.3优化结果

3.3以乙二醇为共沸剂的非均相共沸精馏

3.3.1可行性分析及流程设计

3.3.2优化方法

3.3.3优化结果

3.4均相共沸精馏与非均相共沸精馏的对比

3.5本章小结

第四章 结论

符号说明

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢