精餾—蒸汽滲透進行異丙醇脫水的響應面優(yōu)化.pdf

1、異丙醇是一種常用的有機溶劑，廣泛應用于化工和醫(yī)藥行業(yè)。常壓下與水形成共沸物，用普通精餾無法得到高純度的異丙醇產(chǎn)品。蒸汽滲透分離過程不受汽-液平衡的限制，特別適合共沸物的分離，但膜的滲透通量小、受溫度和機械強度的制約等，不適宜單獨用于工業(yè)分離。將蒸汽滲透與精餾相結合，不但使過程得到簡化，還能節(jié)省設備投資和減少能耗，具有很好的應用前景。但精餾-蒸汽滲透(D-VP)耦合系統(tǒng)參數(shù)眾多，且各參數(shù)之間有著較強的耦合關系，因此尋求一種實現(xiàn)多變量同時優(yōu)

2、化的方法十分必要。響應面法(RSM)可通過相對較少的實驗組數(shù)得到最優(yōu)響應值，有效的實現(xiàn)多變量同時優(yōu)化。因此本論文選用RSM對D-VP耦合過程進行參數(shù)優(yōu)化，并對不同的分離流程進行經(jīng)濟性分析，得出最經(jīng)濟的工藝流程和過程參數(shù)。
　　(1)基于Unisim Design建立異丙醇脫水的分離模型。包括共沸精餾、D-VP耦合和精餾-蒸汽滲透-精餾(D-VP-D)耦合，其中D-VP、D-VP-D兩種耦合系統(tǒng)均分別選用了NaA型沸石分子篩膜和PV

3、A/PVDF復合有機膜。根據(jù)流程模擬得出各個分離過程的操作特點和物料組成，檢驗模擬結果的準確性，用以較全面的考察耦合分離過程。
　　(2)響應面法優(yōu)化D-VP耦合系統(tǒng)的操作參數(shù)。根據(jù)所建立的流程模型，首先通過Plackett-Burman(PB)實驗設計篩選出對響應值年度總費用(TAC)具有顯著性影響的因素，然后通過最陡爬坡法確定響應面分析的中心點，最后根據(jù)Box-Behnken中心組合實驗設計原理，擬合了TAC與各個因素的關聯(lián)方

4、程并進行響應面分析，得出精餾-無機分子篩膜耦合(HDCM)系統(tǒng)和精餾-PVA/PVDF有機膜耦合(HDPM)系統(tǒng)的最優(yōu)操作參數(shù)以使TAC最小，在此優(yōu)化條件下，TAC分別為48.54(ε)/t IPA和56.50t(ε)/t IPA。
　　(3)對不同分離過程進行經(jīng)濟性分析。計算操作費用和投資費用，從而得出分離過程的TAC，其中操作費用包括公用工程費用和設備的維護費用;投資費用包括精餾塔和VP膜組件的設備折舊費用。首先對D-VP耦合