夹紧区变化规律及带侧线分批精馏过程研究

摘要

夹紧区是精馏研究的基本理论问题之一，对于精馏塔的操作和设计具有重要意义。连续精馏夹紧区研究较多，而关于间歇精馏夹紧区的研究还是一片空白。 本文主要进行了多组元分批精馏夹紧区的研究，在此基础上开发了带有侧线出料的分批精馏过程。 本文应用分批精馏恒摩尔持液模型对三元理想物系分批精馏过程进行了模拟计算，探讨了回流比、相对挥发度和原料组成对多元分批精馏过程夹紧区的影响，获得了多元分批精馏过程夹紧区的更替变化规律。 建立了带侧线出料分批精馏恒体积持液模型，并采用Gear方法进行求解，对带侧线出料分批精馏过程进行了模拟计算，并与常规分批精馏过程进行了比较。对于从轻重杂质中提纯中间组分的分离过程，与常规分批精馏过程相比，带侧线出料分批精馏过程可以从侧线提前采出产品，精馏时间较短，效率系数较高。研究了侧线出料位置、侧线回流比和塔顶回流比等操作参数对带侧线出料分批精馏过程的影响，研究结果表明，这些操作参数存在最优值。 本文采用苯、甲苯和对二甲苯三元物系对所建立的带侧线出料分批精馏恒体积持液模型进行了实验验证，试验结果与模拟结果吻合较好。通过带侧线出料分批精馏实验，验证了带侧线出料分批精馏过程节省蒸馏时间和节能的优点。

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论文说明：符号说明

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第一章文献综述

1.1间歇精馏概述

1.2间歇精馏操作研究进展

1.3间歇精馏过程模拟

1.3.1间歇精馏模拟的发展

1.3.2间歇精馏数学模型的解法简述

1.4夹紧区研究现状

第二章关于多元分批精馏夹紧区变化规律的研究

2.1恒摩尔持液模型及模拟计算条件

2.1.1模型的基本假设

2.1.2模型的建立

2.1.3模型的求解

2.1.4模型的适用条件和模拟条件

2.2分批精馏过程夹紧区的影响因素

2.2.1夹紧区宽度的定义

2.2.2回流比对分批精馏过程夹紧区的影响

2.2.3相对挥发度对分批精馏过程夹紧区的影响

2.2.4原料组成对分批精馏过程夹紧区的影响

2.2.5夹紧区的更替规律

第三章带侧线出料分批精馏过程模拟

3.1带侧线出料恒体积持液数学模型的建立

3.1.1模型的基本假设

3.1.2物料衡算方程

3.1.3能量衡算方程

3.2模型的求解

3.3模拟计算条件

3.4带侧线出料分批精馏过程操作步骤

3.5带侧线出料分批精馏与常规分批精馏的比较

3.6带侧线出料分批精馏过程的影响因素

3.6.1侧线出料位置的影响

3.6.2侧线回流比的影响

3.6.3塔顶回流比的影响

第四章带侧线出料分批精馏过程实验

4.1实验装置简介

4.2实验物系

4.3基础实验

4.3.1填料层持液量和上升蒸气量的测定

4.3.2填料层理论板数的测定

4.4实验步骤及原始实验数据

4.4.1实验步骤

4.4.2实验数据

4.5带侧线出料分批精馏过程恒体积持液模型的实验验证

第五章结论

参考文献

致 谢