甲醇-甲缩醛-仲丁醇-仲丁氧基甲氧基甲烷-二仲丁氧基甲烷汽液相平衡及分离工艺的研究

摘要

仲丁氧基甲氧基甲烷(SMMB)和二仲丁氧基甲烷(DSBM)化合物可以作为医药及化妆品行业优良的有机溶剂和有机合成的重要中间体，更重要的是，它们可作为一种环境友好的燃料添加剂，改善油品的燃烧性能，降低汽车尾气对环境的污染。　　本文着重研究了甲醇-甲缩醛-仲丁醇-SMMB-DSBM五元物系的汽液相平衡。测定了SMMB与DSBM在对应温度下的饱和蒸气压，并回归得到了安托因方程参数。测定了：甲醇(1)-SMMB(2)、仲丁醇(1)-SMMB(2)、仲丁醇(1)-DSBM(2)和SMMB(1)-DSBM(2)四组二元体系等压(101.3 kPa)汽液平衡数据，并对二元体系汽液平衡数据用Herigton面积法进行了热力学一致性检验。选用Wilson、NRTL和UNIQUAC模型对四组二元数据进行了关联，获得了二元交互作用参数以及对应模型的偏差AAD(T, y1)和RMSD(T, y1)，结果表明三个模型都能较好地关联实验数据，其中NRTL模型的偏差最小。实验数据表明该物系在常压下存在共沸现象。本文还测定了：甲醇(1)-仲丁醇(2)-SMMB(3)和仲丁醇(1)-SMMB(2)-DSBM(3)三元体系的汽液平衡数据。用已得到的二元交互作用参数预测三元相平衡数据，计算值与实验值吻合良好。本文开发了N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)为萃取剂的萃取精馏工艺分离仲丁醇-SMMB共沸物。为此，研究了仲丁醇(1)-DMAC(2)、SMMB(1)-DMAC(2)二元汽液平衡和仲丁醇(1)-SMMB(2)-DMAC(3)三元汽液相平衡。同样选用Wilson、NRTL和UNIQUAC模型对数据关联并得到了二元交互作用参数和其偏差AAD(T, y1)和RMSD(T, y1)，结果表明三个模型都能较好地关联实验数据，并且二元体系汽液平衡数据关联得到的模型参数可以预测三元体系的汽液平衡数据。　　本文利用汽液相平衡研究成果，基于ASPENPLUS模拟软件开发了两种精馏分离工艺，力求实现共沸物的分离从而获得目标产物。考察了进料板位置、理论板数、回流比等对目标产物纯度、收率及分离能耗的影响。通过模拟优化获得了精馏塔的较佳工艺参数，目标产物的纯度达到99%(m/m)、收率98%，为工业装置的设计奠定了理论基础。

目录

声明

变量注释表

1 绪 论

1.1 引言

1.2 汽液相平衡研究

1.2.1 汽液平衡数据的研究现状与意义

1.2.2 汽液平衡的测定方法

1.2.5 汽液相平衡数据计算的活度系数模型

1.2.6 汽液平衡数据的热力学一致性校验

1.3 多组分混合物精馏分离方法

1.3.1 萃取精馏

1.3.2 共沸精馏

1.3.3 变压精馏

1.3.4 反应精馏

1.3.5 分离方法的确定

1.4 论文选题的意义和主要研究内容

1.4.1 论文选题的意义

1.4.2 主要研究内容

2 汽液平衡数据的实验测定与分析方法

2.1 实验仪器与实验试剂

2.1.1 实验仪器

2.1.2 实验试剂及基本物性参数

2.2 实验过程及原理

2.2.1 汽液平衡数据的测定

2.2.2 SMMB与DSBM饱和蒸气压的测定

2.3 组分分析方法

2.3.1 分析方法

2.3.2 校正因子的测定

2.4 汽液相平衡实验装置校核

3 甲缩醛-甲醇-仲丁醇-SMMB-DSBM物系汽液平衡数据测定与关联

3.1 二元等压汽液平衡实验数据的测定

3.1.1 甲醇（1）-SMMB（2）体系汽液平衡数据、x-y图与T-x-y图

3.1.2 仲丁醇（1）-SMMB（2）体系汽液平衡数据、x-y图与T-x-y图

3.1.3 仲丁醇（1）-DSBM（2）体系汽液平衡数据、x-y图与T-x-y图

3.1.4 SMMB（1）-DSBM（2）体系汽液平衡数据、x-y图与T-x-y图

3.2 二元汽液平衡数据的热力学一致性检验

3.3 二元体系汽液平衡数据活度系数模型的关联

3.4 三元等压汽液平衡实验数据的测定及三大模型的预测

3.4.1三元等压汽液平衡实验数据的测定

3.4.2 三大模型对三元体系汽液平衡数据的预测

3.5 本章小结

4 仲丁醇-SMMB-N,N-二甲基乙酰胺体系的汽液平衡研究

4.1二元等压汽液平衡实验数据的测定

4.1.1 仲丁醇（1）-DMAC（2）体系汽液相平衡数据、x-y图与T-x-y图

4.1.1 SMMB（1）-DMAC（2）体系汽液相平衡数据、x-y图与T-x-y图

4.2二元汽液平衡数据的热力学一致性检验

4.3 二元体系汽液平衡数据活度系数模型的关联

4.4 三元等压汽液平衡实验数据的测定及三大模型的预测

4.4.1 三元等压汽液平衡数据的测定

4.4.2 三大模型对三元体系汽液平衡数据的预测

4.5 本章小结

5 五元物系精馏分离工艺开发

5.1萃取精馏工艺研究

5.1.1 流程模拟信息

5.1.2萃取精馏模拟优化后的结果分析

5.2目标产物为DSBM的循环反应分离工艺的研究

5.2.1 流程模拟信息

5.2.2模拟优化后的结果分析

5.3 本章小结

6 结论

参考文献

作者简历

致谢

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