本文關(guān)鍵詞：離子液體對(duì)兩種共沸物系汽液相平衡的研究及萃取精餾工藝的計(jì)算機(jī)模擬優(yōu)化

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【摘要】：近年來(lái),離子液體因其特殊的物理性質(zhì)被用作萃取精餾萃取劑的研究日益增多,為甲醇-乙腈、甲醇-碳酸二甲酯等共沸物的分離提供了一種新思路。本文測(cè)定了甲醇-乙腈、甲醇-碳酸二甲酯兩種共沸物系的汽液平衡數(shù)據(jù),用三種雙三氟甲磺酰亞胺型離子液體：1-乙基-3-甲基咪唑雙三氟甲磺酰亞胺鹽([EMIM][NTf_2])、1-丁基-3-甲基咪唑雙三氟甲磺酰亞胺鹽([BMIM][NTf_2])、1-己基-3-甲基咪唑雙三氟甲磺酰亞胺鹽([HMIM][NTf_2])作為萃取劑對(duì)兩種共沸物系進(jìn)行分離,利用三種活度系數(shù)模型(Wilson、NRTL、e-NRTL)回歸實(shí)驗(yàn)測(cè)定的汽液相平衡數(shù)據(jù)。用Aspen Plus對(duì)聚乙烯醇生產(chǎn)回收一塔進(jìn)行了模擬優(yōu)化。具體工作如下：1、甲醇-乙腈-離子液體的等壓汽液相平衡研究。測(cè)定了101.3 kPa下甲醇-乙腈的二元等壓汽液相平衡數(shù)據(jù),甲醇-乙腈-[EMIM][NTf_2]、甲醇-乙腈-[BMIM][NTf_2]、甲醇-乙腈-[HMIM][NTf_2]三元等壓汽液相平衡數(shù)據(jù),每組數(shù)據(jù)分離子液體摩爾分?jǐn)?shù)0.05、0.10和0.15三個(gè)濃度系列。研究表明,三種離子液體的加入均對(duì)甲醇-乙腈產(chǎn)生明顯的鹽析效應(yīng),增大了甲醇對(duì)乙腈的相對(duì)揮發(fā)度,降低了乙腈的活度系數(shù),同時(shí)使得甲醇-乙腈體系的平衡溫度升高。離子液體摩爾分?jǐn)?shù)0.05即可分離甲醇-乙腈體系,萃取效果[EMIM][NTf_2]優(yōu)于[BMIM][NTf_2]優(yōu)于[HMIM][NTf_2]。2、甲醇-碳酸二甲酯-離子液體的汽液相平衡研究。測(cè)定了101.3 kPa下甲醇-碳酸二甲酯的二元等壓汽液相平衡數(shù)據(jù),甲醇-碳酸二甲酯-[EMIM][NTf_2]、甲醇-碳酸二甲酯-[BMIM][NTf_2]兩個(gè)三元等壓汽液相平衡數(shù)據(jù)。研究表明,兩種離子液體的加入均對(duì)甲醇-碳酸二甲酯體系產(chǎn)生明顯的交叉鹽效應(yīng),同時(shí)使得甲醇-碳酸二甲酯體系的平衡溫度升高。離子液體摩爾分?jǐn)?shù)0.05即可分離甲醇-碳酸二甲酯乙腈體系,萃取效果[BMIM][NTf_2]優(yōu)于[EMIM][NTf_2]。3、活度系數(shù)模型的關(guān)聯(lián)。用Wilson、NRTL和e-NRTL三種活度系數(shù)模型分別對(duì)甲醇-乙腈和甲醇-碳酸二甲酯的等壓汽液平衡數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián),通過(guò)相對(duì)偏差分析,三種模型對(duì)二元數(shù)據(jù)均有較好的關(guān)聯(lián)效果,NRTL和e-NRTL模型效果優(yōu)于Wilson模型。對(duì)于含離子液體的三元實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),NRTL模型的關(guān)聯(lián)效果最好,計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值基本吻合,Wilson和e-NRTL則不適于用來(lái)關(guān)聯(lián)離子液體的三元體系。4、聚乙烯醇生產(chǎn)回收一塔的模擬優(yōu)化。取Aspen Plus自帶模型數(shù)據(jù)與文獻(xiàn)對(duì)比選定NRTL模型作為甲醇-碳酸二甲酯-水物系的物性計(jì)算方法,并對(duì)文獻(xiàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合回歸,得到對(duì)應(yīng)的交互作用參數(shù)。對(duì)模擬優(yōu)化回收一塔,通過(guò)單因素分析和多因素分析,確定了最佳操作參數(shù)組合：理論板數(shù)N為30塊,回流比R為1.61,最佳進(jìn)料位置NF為第8塊塔板,餾出比D/F為0.3345。同時(shí)分析選擇第14塊板作為靈敏板。
【關(guān)鍵詞】：離子液體 汽液相平衡 共沸物 萃取精餾 模擬優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ013.1;TQ325.9
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-16
• 符號(hào)說(shuō)明16-18
• 第一章 文獻(xiàn)綜述18-38
• 1.1 分離過(guò)程簡(jiǎn)介18-19
• 1.2 萃取精餾簡(jiǎn)介19-20
• 1.2.1 連續(xù)萃取精餾19-20
• 1.2.2 間歇萃取精餾20
• 1.3 離子液體20-22
• 1.3.1 離子液體簡(jiǎn)介20-21
• 1.3.2 離子液體的分類及性質(zhì)21-22
• 1.3.3 離子液體萃取劑的研究進(jìn)展22
• 1.4 萃取劑篩選原理及方法22-27
• 1.4.1 萃取劑的篩選原理及考慮因素22-23
• 1.4.2 其他因素23
• 1.4.3 萃取劑篩選方法23-27
• 1.5 汽液平衡熱力學(xué)模型27-31
• 1.5.1 汽液相平衡的概念27-28
• 1.5.2 Wilson模型28-29
• 1.5.3 NRTL模型29-30
• 1.5.4 e-NRTL模型30-31
• 1.6 計(jì)算機(jī)模擬31-35
• 1.6.1 Aspen Plus簡(jiǎn)介31-32
• 1.6.2 Aspen Plus精餾模擬過(guò)程的算法32
• 1.6.3 物性方法及模型的選擇32-33
• 1.6.4 精餾的節(jié)能優(yōu)化技術(shù)33-34
• 1.6.5 醇解廢液回收工藝研究進(jìn)展34-35
• 1.7 本課題的研究意義及主要內(nèi)容35-36
• 1.7.1 本課題的研究意義35
• 1.7.2 本課題的研究?jī)?nèi)容35-36
• 1.8 結(jié)語(yǔ)36-38
• 第二章 含離子液體的甲醇-乙腈體系汽液相平衡的研究38-60
• 2.1 引言38
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分38-42
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑38
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器38-39
• 2.2.3 實(shí)驗(yàn)裝置39-40
• 2.2.4 操作流程40-41
• 2.2.5 實(shí)驗(yàn)樣品濃度測(cè)定41-42
• 2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果42-58
• 2.3.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線42-43
• 2.3.2 儀器及方法可靠性檢測(cè)43-47
• 2.3.3 甲醇-乙腈-[EMIM][NTf_2]三元體系的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論47-50
• 2.3.4 甲醇-乙腈-[BMIM][NTf_2]三元體系的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論50-54
• 2.3.5 甲醇-乙腈-[HMIM][NTf_2]三元體系的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論54-57
• 2.3.6 比較三種陰離子為[NTf_2]~-的IL對(duì)體系的影響57-58
• 2.4 本章小結(jié)58-60
• 第三章 含離子液體的甲醇-碳酸二甲酯體系汽液相平衡的研究60-76
• 3.1 引言60
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分60-62
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑60
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器60-61
• 3.2.3 實(shí)驗(yàn)裝置61
• 3.2.4 操作流程61-62
• 3.2.5 實(shí)驗(yàn)樣品濃度測(cè)定62
• 3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果62-75
• 3.3.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線63-64
• 3.3.2 儀器及方法可靠性檢測(cè)64-66
• 3.3.3 甲醇-碳酸二甲酯-[EMIM][NTf_2]三元體系的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論66-70
• 3.3.4 甲醇-碳酸二甲酯-[BMIM][NTf_2]三元體系的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論70-74
• 3.3.5 比較兩種陰離子為[NTf_2]~-的離子液體對(duì)甲醇-碳酸二甲酯體系的影響74-75
• 3.4 本章小結(jié)75-76
• 第四章 熱力學(xué)模型對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)回歸76-110
• 4.1 引言76
• 4.2 回歸方法76
• 4.3 熱力學(xué)模型對(duì)甲醇-乙腈體系的回歸76-95
• 4.3.1 熱力學(xué)模型對(duì)甲醇-乙腈二元體系的回歸77-80
• 4.3.2 熱力學(xué)模型對(duì)甲醇-乙腈-[EMIM][NTf_2]三元體系的回歸80-85
• 4.3.3 熱力學(xué)模型對(duì)甲醇-乙腈-[BMIM][NTf_2]三元體系的回歸85-90
• 4.3.4 熱力學(xué)模型對(duì)甲醇-乙腈-[HMIM][NTf_2]三元體系的回歸90-95
• 4.4 熱力學(xué)模型對(duì)甲醇-碳酸二甲酯體系的回歸95-108
• 4.4.1 熱力學(xué)模型對(duì)甲醇-碳酸二甲酯二元體系的回歸95-98
• 4.4.2 熱力學(xué)模型對(duì)甲醇-碳酸二甲酯-[EMIM][NTf_2]三元體系的回歸98-103
• 4.4.3 熱力學(xué)模型對(duì)甲醇-碳酸二甲酯-[BMIM][NTf_2]三元體系的回歸103-108
• 4.5 本章小結(jié)108-110
• 第五章 聚乙烯醇生產(chǎn)回收一塔的模擬優(yōu)化110-120
• 5.1 引言110
• 5.2 熱力學(xué)模型的選擇及二元交互參數(shù)的回歸110-112
• 5.3 回收一塔的模擬優(yōu)化112-118
• 5.3.1 理論板數(shù)N的靈敏度分析113-114
• 5.3.2 回流比R的靈敏度分析114
• 5.3.3 進(jìn)料板位置的靈敏度分析114-115
• 5.3.4 餾出比D/F的靈敏度分析115-116
• 5.3.5 多因素分析116-118
• 5.4 靈敏板分析118
• 5.5 實(shí)際應(yīng)用對(duì)比分析118-119
• 5.6 本章小結(jié)119-120
• 第六章 結(jié)論120-122
• 參考文獻(xiàn)122-130
• 致謝130-132
• 研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文132-134
• 作者和導(dǎo)師簡(jiǎn)介134-135
• 北京化工大學(xué)專業(yè)學(xué)位碩士研究生學(xué)位論文答辯委員會(huì)決議書135-136

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本文編號(hào)：676134