萃取精馏分离醋酸_水体系的模拟计算及实验研究.pdf

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1、第６期化学世界·３５９·萃取精馏分离醋酸－水体系的模拟计算及实验研究樊冬娌，曹宇锋＊（南通大学化学化工学院，江苏南通２２６０１９）摘要：对于醋酸－水体系，其中汽相考虑醋酸分子之间的二聚缔合，液相采用ＮＲＴＬ方程修正其非理性，通过计算得到的计算值与文献值基本一致。选择Ｎ－甲基吡咯烷酮作为最佳萃取剂，采用三对角矩阵法对萃取精馏分离醋酸－水体系进行了模拟计算及实验验证。分别考察了萃取精馏塔和溶剂回收塔各操作参数对分离效果的影响。在最佳条件下，一次可以得到质量分数为９９．６３％的醋酸。通过实验对该模拟结果进行验证，实验值与模拟值基本吻合。关键词：萃取精馏；溶剂回收；醋酸；过程模拟中图

2、分类号：ＴＱ０２８．３文献标志码：Ａ文章编号：０３６７－６３５８（２０１４）０６－０３５９－０４ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＳｔｕｄｙｏｎＥｘｔｒａｃｔｉｖｅＤｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎｆｏｒＡｃｅｔｉｃＡｃｉｄ－ｗａｔｅｒＳｙｓｔｅｍ＊ＦＡＮＤｏｎｇ－ｌｉ，ＣＡＯＹｕ－ｆｅｎｇ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｈｅｍｉｓｔｒｙａｎｄＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮａｎｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＪｉａｎｇｓｕＮａｎｔｏｎｇ２２６０１９，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｃａｌｃｕｌａｔｅｔｈｅｖａｐｏｒ－ｌｉｑｕｉｄｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍｏｆａ

3、ｃｅｔｉｃａｃｉｄ－ｗａｔｅｒｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｅａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎｏｆｔｗｏａｃｅｔｉｃａｃｉｄｍｏｌｅｃｕｌｅｓｉｎｔｈｅｖａｐｏｒｐｈａｓｅａｎｄＮＲＴＬｅｑｕａｔｉｏｎｉｎｔｈｅｌｉｑｕｉｄｐｈａｓｅｗｅｒｅｕｓｅｄｔｏａｍｅｎｄｔｈｅｎｏｎ－ｉｄｅａｌｂｅｈａｖｉｏｒ．Ｔｈｅｖａｐｏｒ－ｌｉｑｕｉｄｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍｄａｔａｏｆｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎａｇｒｅｅｄｗｅｌｌｗｉｔｈｄａｔａｇｉｖｅｎｉｎｔｈｅｌｉｔｅｒ－ａｔｕｒｅ．Ａｍｅｔｈｏｄｆｏｒａｃｅｔｉｃａｃｉｄ－ｗａｔｅｒｓｅｐａｒａｔｉｏｎｂｙｕｓｉｎｇｅｘｔｒａｃｔｉｖｅｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎｗ

4、ｉｔｈＮ－ｍｅｔｈｙｌｐｙｒｒｏｌｉｄｏｎｅａｓｓｏｌｖｅｎｔｗａｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｗａｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｓａｔｉｓｆａｃｔｏｒｉｌｙｂｙｔｈｅｔｒｉａｎｇｌｅｍａｔｒｉｘｍｅｔｈｏｄ．Ｅｆｆｅｃｔｓｏｆｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｎｔｈｅｅｘｔｒａｃｔｉｖｅｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎｃｏｌｕｍｎａｎｄｓｏｌｖｅｎｔｒｅｃｏｖｅｒｙｃｏｌｕｍｎｗｅｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｕｎｄｅｒｔｈｅｏｐｔｉｍｕｍｏｐｅｒａｔｉｏｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｔｈｅｍａｓｓｆｒａｃｔｉｏｎｏｆａｃｅｔｉｃａｃｉｄｗａｓｕｐｔｏ９９．６３％．Ａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍ

5、ｅ，ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｖｅｒｉｆｙｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔ，ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｗａｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔ．Ｔｈｅｍａｓｓｆｒａｃｔｉｏｎｏｆａｃｅｔｉｃａｃｉｄｗａｓｕｐｔｏ９９．１６％，ｗｈｉｃｈｗａｓｂａｓｉｃａｌｌｙｔｈｅｓａｍｅａｓｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｅｘｔｒａｃｔｉｖｅｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ；ｓｏｌｖｅｎｔｒｅｃｏｖｅｒｙ；ａｃｅｔｉｃａｃｉｄ；ｐｒｏｃｅｓｓｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ醋酸是一种重要的化工原料。在工业生产中，重的危害。因此，回收废水中的醋酸，不仅节约资凡是涉及醋酸的过程，如醋酸纤维素、醋酸烷基

6、酯类源，而且利于保护环境。等生产过程都会产生含醋酸的废水。目前由于治理１实验部分技术不够完善或者是受利益的驱使，各生产厂家对１．１萃取剂的筛选这些含醋酸的废水处理不彻底或者直接排放，这样溶剂选择性的好坏将直接影响萃取精馏的效不仅造成了资源浪费，同时也给周围环境带来了严果，选择性可用溶剂存在时两关键组分的相对挥发收稿日期：２０１３－１０－０５；修回日期：２０１４－０４－１８基金项目：南通市社会事业科技创新与示范计划（ＨＳ２０１２０１５）作者简介：樊冬娌（１９８０－），江苏南通人，女，博士，讲师，主要从事化工分离集成技术的研究，Ｅ－ｍａｉｌ：ｆｄｌｓｋｙ＠ｎｔｕ．ｅｄｕ．ｃｎ。＊

7、联系人，Ｔｅｌ：０５１３－８５０１２８５８，Ｅ－ｍａｉｌ：ｒｓｕｎｎｊｎｕ＠１６３．ｃｏｍ。·３６０·化学世界２０１４年度αＳ与无溶剂时的相对挥发度α之比表示：即，Ｓ１２１２１２１．４数学模型Ｓ／α，此值越大说明溶剂对组分１的选择性越采用平衡级理论模型对萃取精馏塔进行计＝α１２１２［７］好。根据萃取精馏溶剂筛选原则并结合溶剂手算，全塔共设Ｎ个平衡级，塔顶冷凝器为第一级，［１］册，本文选择环丁砜、二甲亚砜、Ｎ－甲基吡咯烷酮塔底再沸器为第Ｎ级。推导萃取精馏数学模型时及环丁砜－二甲亚砜等４种溶剂作为备选萃取剂