间歇萃取精馏分离环戊烷—四氢呋喃—环己烷的研究

摘要

环戊烷(CP)、四氢呋喃(THF)、环己烷(CH)是重要的有机合成助剂，在涂料、胶粘剂等领域广泛使用，同时它们又是性能优良的重要有机溶剂，在合成生产中需要分离回收利用，以降低生产成本。本论文结合环戊烷-四氢呋喃-环己烷混合物的汽液平衡特点，采用萃取精馏方法进行分离。 本文首先采用数学计算和汽液平衡釜实验相结合的方法确定环戊烷一四氢呋喃一环己烷的汽液平衡关系，提出了采用同一溶剂分离改三元混合物的间歇萃取精馏方法，其次应用模糊数学法选择萃取精馏溶剂，计算了溶剂比对相对挥发度的影响，并进行了实验室小试研究。实验结果表明，所选溶剂N，N-二甲基甲酰胺可以增大环戊烷-四氢呋喃的相对挥发度，同时也可使四氢呋喃-环己烷共沸物的共沸现象消失，实验室萃取精馏小试可以得到纯度高于99％的环戊烷和环己烷产品。 本文针对该间歇萃取精馏过程进行模拟计算，把溶剂视为一种特殊的惰性组分，不参加精馏塔内的传质，仅改变被分离组分的相对挥发度，简化给定溶剂比下的汽液平衡关系，以此建立间歇萃取精馏的数学模型，并进行求解，为实验塔的建立和实验参数的确定提供计算方法，将实验数据和模拟数据进行比较，对模型的可靠性进行了考核。实验数据与模拟结果基本吻合，从而说明模型的可靠性，利用该模型对工艺进行了全流程模拟，模拟结果用于工业塔的生产和设计。 最后本文在某药厂的工业塔上以N.N-二甲基甲酰胺为溶剂成功的完成了环戊烷-四氢呋喃-环己烷的问歇萃取精馏分离，先将环戊烷从三元混合物中分离出来，停止溶剂加入采出过渡馏分后，改变溶剂比分离出环己烷。溶剂DMF经过普通精馏提纯后可回收重复利用。

目录

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第一章文献综述

1.1间歇萃取精馏的分类

1.1.1常规间歇萃取精馏

1.1.2带储罐的问歇萃取精馏

1.1.3双再沸器间歇萃取精馏

1.2汽液平衡相图

1.2.1二元物系汽液平衡相图

1.2.2三元物系汽液平衡相图

1.3萃取剂的选择

1.3.1萃取剂的选择方法

1.3.2萃取剂选择的研究进展

1.4间歇萃取精馏过程的模拟研究

1.4.1问歇萃取精馏模拟概述

1.4.2优化操作研究

1.5本文的研究内容：

第二章间歇萃取精馏分离环戊烷—四氢呋喃—环己烷混合物的实验研究

2.1三元物系汽液平衡数据的测定

2.1.1三元物系汽液平衡的计算

2.1.2剩余曲线图的应用

2.2二元物系汽液平衡的测定

2.2.1实验装置

2.2.2实验方法

2.2.3汽液平衡结果及讨论

2.3萃取剂的选择

2.3.1选择萃取精馏溶剂的模糊数学方法

2.3.2采用模糊数学方法选择溶剂

2.3.3萃取剂选择的实验验证

2.4间歇萃取精馏分离过程

2.4.1实验装置

2.4.2精馏塔流体力学参数的标定

2.4.3理论塔板数的测定

2.4.4试验条件的选择计算

2.4.5试验操作步骤

2.4.6实验结果及讨论

2.4.7间歇萃取精馏操作参数的研究

第三章间歇萃取精馏过程的模拟计算

3.1间歇萃取精馏过程的数学模型

3.1.1模型中的假设

3.1.2数学模型的建立

3.1.3计算过程

3.2间歇萃取精馏模拟计算

3.3工业塔的模拟计算

第四章间歇萃取精馏分离环戊烷—四氢呋喃—环己烷的工业试验研究

4.1装置与流程

4.2操作步骤

4.3实验结果及讨论

第五章结论

参考文献

发表论文和科研情况说明

致 谢