含溶劑多組元相平衡的研究及應(yīng)用.pdf

1、相平衡是分離工藝開發(fā)、設(shè)備設(shè)計及流程準(zhǔn)確模擬的理論基礎(chǔ)。相平衡數(shù)據(jù)給出了平衡分離過程進行分離操作的極限，是多組元分離計算的基礎(chǔ)。對于相對揮發(fā)度接近于1的難分離物系工業(yè)上通常采用特殊精餾（萃取精餾或共沸精餾等）的手段進行分離，其原理都是往混合物中加入溶劑，以增大各組分間的相對揮發(fā)度。因而，含溶劑的多組元體系相平衡數(shù)據(jù)對于此類難分離物系而言顯得尤為重要。
　　本研究中，利用汽液雙循環(huán)相平衡儀，針對苯-噻吩和醋酸-水兩組難分離物系，測定

2、了加入相關(guān)溶劑后的多組元體系的汽液平衡數(shù)據(jù)，以期為其分離過程設(shè)計、工藝改進及流程模擬計算提供準(zhǔn)確可靠的熱力學(xué)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。實驗測定了101.33kPa下苯-噻吩、苯-二甲基亞砜(DMSO)和醋酸-醋酸仲丁酯(SBA)三個二元物系及苯-噻吩-二甲基亞砜、醋酸-醋酸仲丁酯-水兩個三元體系的汽液平衡數(shù)據(jù)，豐富了苯-噻吩及醋酸-水兩個待分離體系含溶劑的多元汽液平衡數(shù)據(jù)。測得的二元物系汽液相平衡數(shù)據(jù)均符合Herington面積法熱力學(xué)一致性檢驗標(biāo)準(zhǔn)。

3、選用NRTL和UNIQUAC活度系數(shù)模型對不含醋酸的二元物系實驗數(shù)據(jù)進行熱力學(xué)關(guān)聯(lián)；對于含醋酸的體系，考慮到醋酸的強締合性質(zhì)，采用化學(xué)理論和Hayden-O’Connell(HOC)相結(jié)合的方法對汽相的非理想性進行校正，選用NRTL-HOC和UNIQUAC-HOC模型進行關(guān)聯(lián)；獲得了相應(yīng)的二元交互作用參數(shù)，溫度偏差及組成偏差，結(jié)果表明兩種模型均能較好的關(guān)聯(lián)實驗數(shù)據(jù)。利用二元物系UNIQUAC模型參數(shù)預(yù)測三元體系汽液平衡數(shù)據(jù)，預(yù)測值與實驗

4、值較為符合，平均偏差均在3％以內(nèi)，獲得了較好的預(yù)測結(jié)果，滿足工程實際需求。
　　此外，對醋酸-水體系的分離，在共沸精餾的基礎(chǔ)上，提出一種萃取-共沸精餾集成的分離工藝。以醋酸仲丁酯為溶劑，通過間歇萃取實驗對萃取段的可行性及模型參數(shù)的準(zhǔn)確性、可靠性進行了驗證；應(yīng)用Aspen Plus流程模擬軟件對集成分離工藝進行模擬優(yōu)化，并以最低能耗為目標(biāo)進行換熱網(wǎng)絡(luò)分析。在相同設(shè)備條件和設(shè)計規(guī)定下，分別以醋酸正丙酯和醋酸異丁酯為溶劑對分離過程進行模