加氢焦化甲苯精制与分子模拟对气液相平衡的研究

摘要

本文首先用普通精馏的方法对加氢焦化粗甲苯进行了精制。精制过程采用双塔连续精馏的实验流程，通过AspenPlus模拟软件，运用NRTL的热力学方法对流程进行了模拟并对操作参数进行了优化，从而得到最佳模拟条件。之后依据此最优条件，运用实验室小型精馏装置进行了精馏实验。实验结果与模拟结果吻合良好，且最终得到了纯度较高的甲苯产品。
　　本文之后参照加氢焦化甲苯原料中所含物质，尝试采用分子模拟的方法对以一些烷烃及芳香烃所组成的一元物系与二元物系的气液相平衡关系进行了模拟预测，研究过程中均采用Gibbs系综下的MonteCarlo分子模拟方法，模拟中使用MCCCSTowhee分子模拟软件，选用了TraPPE-UA力场。纯组分的模拟采用NVT-Gibbs系综，通过模拟各物质的正色密度并估算其临界点来表征其平衡关系。在此基础之上，模拟了由烷烃-烷烃、芳香烃-芳香烃、烷烃-芳香烃构成的二元体系的气液平衡关系。二元物系的模拟采用NpT-Gibbs系综，通过模拟其P-x-y或T-x-y平衡关系来表征物系的气液平衡关系。通过将纯组分与二元组分的模拟结果与相应文献值进行比较，验证了本文中所选力场及模拟手段的模拟效果。
　　对于纯组分及二元组分的模拟均取得了良好的效果，从正色密度图与平衡组成相图中观察，虽然在一些组中模拟数据与文献数据存在一定偏差，但总体而言，模拟值与文献值吻合较为良好，证明了本文模拟中所采用的力场与具体模拟方法的准确性与可靠性。

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第一章 文献综述

1.1甲苯精制研究历程及现状

1.2焦化甲苯精制的方法

1.3气液平衡

1.4分子模拟简介

1.5分子模拟的分类

1.6 Monte Carlo分子模拟的介绍

1.7分子模拟在气液平衡方面的研究历程及进展

1.8本文研究的目的

第二章 加氢焦化甲苯的精制研究

2.1引言

2.2加氢焦化甲苯的基本性质

2.3研究方案

2.4精馏模拟与参数优化

2.5精馏实验过程

2.6本章小结

第三章 纯组分气液平衡模拟

3.1引言

3.2力场的选择

3.3模拟软件的介绍

3.4纯组分气液平衡的模拟方案

3.5简单直链烷烃的平衡模拟

3.6较长直链烷烃的平衡模拟

3.7芳香烃的平衡模拟

3.8本章小结

第四章 二元组分的气液平衡模拟

4.1引言

4.2模拟方案

4.3乙烷-丙烷体系的气液平衡模拟

4.4正己烷-正庚烷体系的气液平衡模拟

4.5苯-甲苯体系的气液平衡模拟

4.6正戊烷-苯体系的气液平衡模拟

4.7本章小结

第五章 结论与展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

附录

致谢