萃取精馏分离乙腈-正丙醇二元共沸物

摘要

乙腈与正丙醇在精细化工和医药行业广泛用作溶剂，工业中存在大量的乙腈与正丙醇混合液，而两者在常压下能够形成最低共沸点的共沸物，用普通的精馏方法不能获得高浓度的乙腈。本文研究以N-甲基吡咯烷酮为萃取剂进行萃取精馏分离乙腈与正丙醇的二元共沸物。
　　首先通过定性筛选选择出乙二醇、N-甲基吡咯烷酮、丙三醇、DMF、DMSO作为预选的萃取剂，进一步采用基团贡献法定量选择出N-甲基吡咯烷酮为较优萃取剂。通过气液平衡实验对萃取剂N-甲基吡咯烷酮的有效性进行验证，做出萃取剂作用下乙腈与正丙醇的气液平衡图。
　　对乙腈与正丙醇二元共沸物，进行了间歇萃取精馏的模拟，通过ChemCAD模拟出了塔内温度分布曲线，气液相流量分布曲线，各组分浓度分布曲线，塔顶组成随时间的变化曲线，塔顶储罐以及塔顶累积罐中各组分随时间的变化曲线。
　　采用AspenPlus模拟了乙腈与正丙醇的连续萃取精馏过程，采用灵敏度分析功能确定了萃取精馏塔合适的回流比、溶剂比、原料进料位置、溶剂进料位置，得到了塔内温度分布曲线、气液相流量分布曲线、塔内各组分浓度分布曲线。最终确定萃取精馏塔的回流比为1.2、溶剂比为1:1、原料进料位置为第25块板、溶剂进料位置为第3块板，塔顶轻组分乙腈的浓度高达99％以上。溶剂回收塔经灵敏度分析后选择回流比为1、塔板数为7、进料位置为第3块板，塔釜溶剂的质量分数高达99%以上。
　　对乙腈与正丙醇二元共沸物，进行了间歇萃取精馏实验。标定了精馏塔的流体力学参数，确定了塔的操作压降为200-300Pa，测定了精馏塔的理论板数为28块。在不同的溶剂流率下进行间歇萃取精馏实验，达到了分离要求，与模拟结果吻合。

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第一章 文献综述

1.1乙腈与正丙醇

1.2萃取精馏

1.3萃取剂的选择

1.4本文研究内容

第二章 萃取剂的选择

2.1气液平衡

2.2萃取剂的选择

2.3 N-甲基吡咯烷酮作用下的气液平衡

2.4本章小结

第三章 间歇萃取精馏模拟

3.1间歇萃取精馏的模拟流程与操作参数

3.2间歇萃取精馏的模拟结果

3.3小结

第四章 连续萃取精馏的模拟

4.1连续萃取精馏模拟的工艺流程

4.2萃取精馏塔T1确定合适的工艺操作参数

4.3萃取精馏塔T1选择合适的工艺操作参数后的结果

4.4溶剂回收塔T2的模拟

4.5本章小结

第五章 间歇萃取精馏分离乙腈-正丙醇实验

5.1实验装置与分析条件

5.2萃取精馏塔流体力学性能的测定

5.3理论塔板的测定

5.4间歇萃取精馏实验

5.5本章小结

第六章 结论

参考文献

致谢