【摘要】：共沸物系的分離是精餾單元操作重要的研究方向。由于共沸點“瓶頸”的存在,普通精餾方法使用受到了制約,必須考慮特殊的精餾手段。加鹽精餾通過加入適當?shù)名},打破原體系的汽液平衡,實現(xiàn)分離得到高濃度組分的目的。乙醇-水物系是典型的共沸物系,而且在現(xiàn)今環(huán)保低能耗的背景下,高濃度的乙醇應用于清潔燃料具有良好的前景。本文正是研究能將過程強化的超重力技術應用于加鹽精餾,分離乙醇-水物系探討其分離效果及傳質性能。本研究搭建了適用于連續(xù)加鹽精餾的工藝多級超重力設備,分別填裝星型填料和絲網填料。在穩(wěn)定操作基礎上,不加鹽和加鹽(溶鹽量5-25g/L)條件下,考察了超重力因子20.9～130.6、進料乙醇濃度15-45wt%、進料流量20～45L/h、回流比1.0～4.0對乙醇-水體系分離效果的影響。實驗結果表明,對于低純度(15-45wt%)的原料液,溶鹽的效果主要體現(xiàn)在：產品的質量濃度提高,以及傳質效果的提升和回收率的提高。而前者的提高程度受到恒沸點的制約,提升效果有限,回收率的提高效果則較為顯著。在原料液濃度較低時,高效旋轉精餾床雖未打破其共沸點,但分離效果得到了一定的提高(94.88wt%),接近了恒沸組成。對于分離效果：隨超重力因子和原料液流量先增加后減小；隨回流比、溶鹽量和原料液濃度的增加而提升。各因素對塔頂產品質量濃度影響程度由大到小依次為：原料液濃度、進料流量、溶鹽量、回流比、超重力因子；對于傳質效果：隨著超重力因子、原料液流量和回流比的增大,理論塔板數(shù)NTP先增加后減小；隨溶鹽量、原料液濃度的增加而提升。各因素對理論塔板數(shù)NTP影響程度由大到小依次為：進料流量、原料液濃度、溶鹽量、超重力因子、回流比。通過提高原料液濃度和溶鹽量研究打破乙醇-水的恒沸點的實驗條件。當原料液濃度≥93.0%時,其它實驗條件設定為：超重力因子83.6、回流比3.5、進料流量10L/h、溶鹽量20g/L,產品質量濃度超過了常壓不加鹽時乙醇-水物系的恒沸組成(95.6%)；其它實驗條件一定時,原料液質量濃度92.0%時,溶鹽量為30g/L便突破恒沸點。在應用研究方面,對果膠生產過程中的乙醇溶劑進行回收,在最佳操作條件下,分離效果好(93.6%),分離成本低(鹽回收利用,0.45元/L),回收率得到了提高。綜合研究結果可以發(fā)現(xiàn),超重力萃取精餾的傳質單元高度為9.3～36.1mm,可見利用超重力技術進行加鹽精餾確實提升了傳質性能。對于乙醇-水體系,超重力加鹽精餾技術操作可行安全,且傳質性能和分離效果得到了提升。
【學位授予單位】：中北大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TQ028.8

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