间歇萃取精馏分离二氯甲烷-乙醇-水体系的模拟及实验研究

基于NRTL模型,以乙二醇为萃取剂,用Aspen Plus软件对二氯甲烷-乙醇-水三元体系间歇萃取精馏过程进行模拟,分别考虑了溶剂比、回流比、塔板数、溶剂进料位置和溶剂进料温度对整个精馏过程的影响.原料为100 kg含95％二氯甲烷(质量分数)、3％水、2％乙醇的混合溶液,利用模拟结果对各工艺参数进行分析和优化,得出了最佳的操作条件:精馏塔塔板数为20块、溶剂进料位置在第2块塔板、溶剂进料温度为38℃、回流比为2.5、溶剂比为0.575.在该操作条件下,塔顶的二氯甲烷的质量分数可达99.8％以上,回收率为96.65％,满足溶剂回收再利用的要求.通过实验对该模拟结果进行验证,得到的二氯甲烷质量分数高达99.8％,回收率为90％左右,与模拟结果基本一致.     

食用级醋酸异丁酯精制工艺模拟与优化

采用AspenPlus流程模拟软件,以1,3–丁二醇为溶剂,通过对三元剩余曲线特征的分析,建立双塔萃取精馏醋酸异丁酯精制工艺流程.考察理论板数、溶剂进料位置、原料进料位置、溶剂比和回流比对分离效果的影响.模拟结果表明:在满足产品醋酸异丁酯纯度达到99.9%,以上的条件下,优化工艺条件为萃取精馏塔理论板数50块、溶剂进料位置第8块板、原进料位置第36块板、溶剂比2.4、回流比2.6;溶剂回收塔理论板数10块、进料位置为第5块板、回流比0.7.在此工艺条件下,产品醋酸异丁酯纯度达到0.999,5(质量分数),回收率99.95%,单位产品热负荷32.509,GJ/t.     

微量反应对异戊二烯萃取分离过程的影响

为了提高异戊二烯萃取精馏装置的工艺设计精度,在运用化工流程模拟软件Aspen Plus,对二甲基甲酰胺法分离异戊二烯的工艺流程进行模拟计算时,引入反应精馏和反应萃取精馏技术,考察各塔内双烯烃微量反应对分离过程的影响。模拟结果与实验数据和传统模拟方法得到的结果进行了比较。结果表明:含反应的流程模拟计算结果更符合实际生产情况;精馏塔内微量反应对脱重塔的出料组成影响较大,使产品中异戊二烯的质量分数和质量收率分别降低了0.4%、0.5%,无法达到原定设计要求。通过调整脱重塔塔顶出料量,可以使含反应精馏过程的异戊二烯的质量分数和质量收率重新达到设计要求。     

丙烯醛脱水萃取精馏工艺的模拟与优化

以二甲基亚砜（DMSO）作为萃取剂,选用UNIQUAC热力学模型对丙烯醛精馏脱水工艺进行模拟研究与优化。利用Aspen plusV9.0流程模拟软件进行模拟计算,基于全年总费用（TAC）最低原则,采用迭代优化法分别对萃取精馏塔（T-101）、溶剂回收塔（T-102）的理论板数（N_T）、进料位置（N_F）、回流比（R）等参数进行了优化,最终模拟结果为：萃取精馏塔总理论塔板数30,进料位置第25块理论板,回流比0.249,萃取剂进料位置第4块理论板,溶剂比0.183;溶剂回收塔的理论塔板数22,回流比0.232,进料位置第11块理论板;通过优化得到TAC最低为340万元/a。本文的模拟结果可以为丙烯醛脱水工艺的设计提供理论参考。     

丙酮-氯仿混合物萃取精馏分离过程模拟

为增大关键组分的相对挥发度以有利于分离,用苯作为溶剂对流量为78.788 88 kmol/h的丙酮-氯仿混合物进行萃取精馏过程的模拟计算。精馏流程采用两塔结构,即萃取精馏塔和溶剂回收塔,前者塔顶馏出产物为丙酮,塔底产物为氯仿、苯和微量丙酮的混合物;后者塔顶馏出产物为氯仿,塔底为溶剂苯和少量氯仿,此塔底产物作为回流与补充溶剂合并返回萃取精馏塔。萃取精馏塔总共65块理论板(包括塔顶全凝器和塔底再沸器),补充溶剂(0.410 76kmol/h)和新鲜进料合并从萃取塔第30块理论板加入(从上往下数),回流比为10,塔顶产物42.84kmol/h;溶剂回收塔共有70块理论板(包括塔顶全凝器和塔底再沸器),进料位置为第30块,回流比为15,塔顶产物与进料流量比设为0.11。模拟计算结果收敛,结果萃取精馏塔顶产物中丙酮纯度为99.95%,溶剂回收塔顶氯仿含量达到97.87%。     

萃取精馏分离异丁醇与环己烷的模拟研究

异丁醇与环己烷是二元共沸物系，经过萃取剂的筛选，采用以苯胺为萃取剂的萃取精馏工艺分离异丁醇与环己烷，基于全年总费用（TAC）最小的原则，利用Aspen plus对工艺流程进行模拟与优化，得到优化后的工艺参数：萃取精馏塔理论板数38块，进料位置第31块板，萃取剂用量39 kmol/h，萃取剂进料位置第9块板，回流比0.517；溶剂回收塔理论板数20块，进料位置第13块板，回流比0.246。结果表明，全年总费用比变压精馏更经济，TAC降低了31.15%。本方法可为异丁醇与环己烷的工业分离提供理论依据。     

丙酮-甲醇混合物萃取精馏分离过程合成与模拟

当混合物组分之间的挥发性相近并且形成非理想溶液,组分间的相对挥发度可能小于1.1,采用常规精馏分离就可能不经济,若组分间形成恒沸物,仅采用常规精馏达不能实现相应组分的锐分离,这种情况可考虑采用强化精馏来实现相应组分之间的分离。用水作为溶剂对流量为40mol/s的丙酮-甲醇(摩尔比为3∶1)混合物流股进行萃取精馏过程合成设计与模拟计算。分离流程采用两塔结构,即萃取精馏塔和溶剂回收塔,前者塔顶馏出产物为丙酮,塔底产物为甲醇、水和微量丙酮的混合物;后者塔顶馏出产物为甲醇,塔底为溶剂水,此塔底产物作为回流与补充溶剂合并返回萃取精馏塔。经过试探法合成,萃取精馏塔采用30块理论板(包括塔顶全凝器和塔底再沸器),溶剂进料板为第7块(从上往下数),丙酮-甲醇混合物流股进料板为第13块,回流比为4,塔顶产物31.226mol/s,丙酮纯度95.5%,塔底产物69mol/s;溶剂回收塔为简单精馏塔,采用16块理论板(包括塔顶全凝器和塔底再沸器),进料位置为第12块,回流比为3,塔顶产物流量为10 mol/s,甲醇含量99.8%,塔底产物流量59mol/s,水含量达到99.9%,补充溶剂约为1 mol/s,实际补充量可根据操作情况适当变化。     

N-甲酰吗啉萃取精馏分离芳烃和非芳烃的工艺模拟与过程参数优化

利用Aspen Plus软件,采用Dortmund修正的UNIFAC基团贡献法预测含N-甲酰吗啉烃类体系的汽液相平衡,建立了N-甲酰吗啉萃取精馏分离芳烃的过程模型.模拟结果表明:该模型能够较好地反映工艺装置的实际操作状况.在此基础上,考察了溶剂比、回流比及苯/甲苯馏分、溶剂进料位置等参数对分离过程的影响,获得了N-甲酰吗啉萃取精馏过程的最佳工艺参数.     

动态间歇萃取精馏异丙醇-水体系工艺的研究

采用间歇加盐的萃取方式，散堆玻璃填料塔，优化选取了回流比，溶剂比等相关工艺参数。考察了萃取剂为乙二醇时，盐为硫酸钾，醋酸钾，氯化锌对异丙醇-水混合液的精馏分离效果，从小型工艺试验结果看，异丙醇萃取质量分数可达98.9％左右，较为理想，能够满足工厂生产要求.     

环己醇-环己酮的分离研究

采用经验法与UNIFAC基团贡献法估算相结合,对一系列的溶剂进行了筛选.并根据筛选得的溶剂进行了萃取精馏实验,实验表明了采用萃取精馏分离的可行性.通过模型参数对萃取精馏与减压精馏进行了逐板计算,其计算结果与减压15 kPa(绝对压)条件下所需要的理论塔板数相当.     

耦合变压精馏分离甲醇-丙酸甲酯共沸体系的工艺模拟和优化

在丙酸甲酯和正丙醇酯交换法生产丙酸丙酯的过程中,反应精馏塔的塔顶会产生大量的丙酸甲酯和甲醇共沸物,可通过分离的手段使其中的丙酸甲酯循环使用。提出耦合变压精馏工艺,选用非随机（局部）双液体模型方程（NRTL）热力学模型,利用Aspen Plus V10.0对工艺流程进行模拟研究。以塔釜产品纯度为约束变量,高压塔塔釜能耗最低为优化目标,分别对理论板数、进料位置、回流比等参数进行优化,优化后的两塔最优工艺参数如下：常压塔理论板数31,回流比2.5,进料位置第9块塔板,循环物料进料位置第14块塔板;高压塔操作压力500 kPa,理论板数21,进料位置第13块塔板,回流比3.3。分离效果可达到甲醇质量分数99.95%,丙酸甲酯质量分数99.94%。与传统变压精馏相比,本文的耦合变压精馏可节省能耗48.8%。     

萃取精馏与变压精馏分离甲醇/乙酸异丙酯工艺优化及节能

基于甲醇/乙酸异丙酯的二元共沸性质分析,探究萃取精馏和变压精馏工艺分离该共沸物的可行性,以年总费用最小作为经济评价指标、CO_2排放量作为环境评价指标,采用序贯迭代法,经Aspen Plus对上述2种工艺开展模拟优化及节能研究。首先,基于无限稀释相对挥发度筛选萃取精馏的萃取剂,考察操作压力、萃取剂流量、理论板数和进料位置等因素对萃取精馏工艺年总费用的影响;其次,基于能量集成、公用工程费用最低原则确定了变压精馏工艺的操作压力,考察理论板数、进料位置与回流比等因素对变压精馏年总费用的影响;最后,对2种分离工艺进行综合对比。研究结果表明:双塔萃取精馏或变压精馏工艺均能高效地实现甲醇和乙酸异丙酯共沸物的分离。热集成变压精馏分离工艺由于热集成使得年总费用比常规变压精馏工艺的年总费用降低47.2%,二氧化碳排放量减少42.5%,这主要是因为热量集成使再沸器负荷降低,操作费用节省。与热集成变压精馏分离工艺相比,萃取精馏分离工艺的总设备折旧费和总操作费用均显著降低,萃取精馏工艺年总费用降低61.3%,且CO_2排放量减少68.1%,故萃取精馏工艺更适合甲醇和乙酸异丙酯的分离。     

乙醇─水间歇萃取精馏中溶剂流率的选择及溶剂回收的研究

研究了以乙二醇为溶剂间歇萃取精馏乙醇—水共沸混合物的溶剂流率选择及回收过程.实验得出,乙醇—水体系的相对挥发度随溶剂比的增加而显著增大,水—乙二醇过渡馏分段持续时间很短,在该段时间会出现塔顶温度急剧跃升的现象;当回流比为2:1时,溶剂回收的收率可达到99.33%.     

氯乙烯精馏过程模拟优化与节能降耗的研究

针对某聚氯乙烯厂精馏过程中氯乙烯产品纯度低、能耗高的问题,利用化工流程模拟软件Aspen Plus对氯乙烯精馏系统中的T-203塔进行模拟优化,选择适合氯乙烯体系的NRTL模型进行计算,确定理论板数为28块。根据灵敏度分析和正交试验得到最佳操作参数为:回流比为0.8,进料位置为第2块理论板,侧线采出位置为第18块理论板。产品中氯乙烯质量分数达到99.999%,低沸物质量分数小于1×10-6,高沸物质量分数小于5×10-6。同时对精馏系统提出两项节能降耗技术,其中循环水改造技术预计为企业带来经济效益1034.85万元/a,高效导向筛板技术可以有效提高分离效率和生产能力。     

高效抗菌硬表面洗涤剂的制备与性能分析

针对目前液体洗涤剂功能单一的问题,研究设计了一种高效抗菌硬表面洗涤剂,该洗涤剂兼具抗菌和硬表面洗涤的双重效果.经去油率实验结果表明:脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(AES)、直链烷基苯磺酸钠(LAS)和椰子油脂肪酸二乙醇酰胺(6501)质量比为7∶3∶1,总活性物质量分数为22%时,去污力可达到79.6%,.采用悬液定量杀菌实验和持续抑菌实验对含三氯生0.5%,(质量分数)的抗菌硬表面洗涤剂进行抗菌测试.抗菌结果表明,洗涤剂样品原液对大肠杆菌的杀灭率为98.08%,,对金黄色葡萄球菌的杀灭率为96.90%,,与同类产品中的其他杀菌成分相比,用量少,杀菌效果好,原液50倍稀释后持续杀灭率分别为63.74%,和83.23%,.储存稳定性实验结果表明,抗菌硬表面洗涤剂的有效期为1年.     

络合萃取回收PTA溶剂脱水塔塔顶废水中的醋酸

采用络合萃取法回收精对苯二甲酸（PTA）溶剂脱水塔塔顶醋酸废水,研究了几种因素变化对络合萃取废水醋酸平衡的影响,并探讨了填料塔络合萃取醋酸工艺过程和萃取剂再生过程.结果表明：在络合萃取平衡实验中,随着醋酸初始浓度、水油相比、pH值和温度的增加,分配系数随之下降.在填料塔逆流连续络合萃取操作试验中,随着两相流速和相比的减小,萃取率随之增加.反萃采用减压精馏法,真空度控制在一定的范围（0.06～0.08 MPa）内,釜底温度控制在150～170℃之间,反萃率约为95%,再生后得到的醋酸质量分数可达40%以上.     

“催化反应精馏萃取合成乙酸乙酯新工艺研究与应用”通过鉴定

“催化反应精馏 萃取合成乙酸乙酯新工艺研究与应用”是河北科技大学赵地顺副校长带领的课题组完成的科研项目。该工艺主要创新性有以下几点 :在乙酸乙酯工业生产中率先把催化反应精馏技术和萃取技术很好地耦合在一起 ;采用自行开发研制的新型复合催化剂 ,利用催化反应精馏 萃取合成乙酸乙酯新工艺进行酯化反应 ,把塔顶酯的质量分数提高到 93%以上 ,并基本实现了酯化塔塔顶无醇 ,筛选出了效果很好的复合催化剂用于粗酯的萃取精制 ,萃取后酯的质量分数可达 98%以上 ,降低了脱水塔负荷与能耗 ;将萃取后的酯用于酯化塔的回流 ,提高了带水能力…     

基于温度敏感线型聚合物的染料废水脱色研究

用自由基聚合法合成了以N-异丙基丙烯酰胺和亚氨基二乙酸为原料的二元线型聚合物聚N-异丙基丙烯酰胺二元线型聚合物(PNIPAAm-IDA),聚合物具有温度敏感性.并用此聚合物对碱性品红染料模拟废水进行脱色研究,考察了溶液pH值、聚合物加入量、染料初始浓度等因素对脱色处理效果的影响,确定了适宜的处理条件.实验结果表明:该聚合物具有明显的脱色作用,当聚合物的质量分数为0.5 %时,对于pH值为3.0,初始浓度低于50 mg/L(色度为16 000)的染料废水,脱色率可达95 %以上.     

DMF与CHCl3混合液精馏分离工艺的研究

采用模拟的二甲基甲酰胺（DMF）与三氯甲烷（CHCl3）混合液（DMF质量分数为47％）,通过精馏塔进行分离。当进料量为2L·h^-1时,得出最佳的操作条件如下：进料状态为泡点进料,加料位置为第七块塔板进料,回流比为4。最终结果为：理论塔板数为4．5块,塔板效率为37．5％,塔顶产品DMF质量分数低于0．01％,塔底产品DMF质量分数达到96．03％。该新方法与传统的直接精馏法相比既能减少精馏能耗,又能回收利用DMF,还可使萃取剂CHCl3重复使用,对环境友好不造成污染。     

中药黄芩提取方法的优化

运用均匀设计法优化中药黄芩提取工艺,以HPLC法测定黄芩中黄芩苷的含量,并以此为指标考察乙醇体积分数、乙醇溶剂用量、浸泡时间、蒸馏时间和黄芩粒度5个因素对黄芩苷提取收率的影响.实验确定乙醇体积分数为60%,乙醇溶剂用量为70~90 mL,浸泡时间为0~3 h,回流时间为120 min,黄芩粒度取0.1~0.5 mm为最佳的提取条件.本工艺设计合理,方法方便实用,预测性强,是优化中草药提取工艺的一个非常有效的工具.