用水作溶剂的萃取精馏的模拟和优化.doc

《用水作溶剂的萃取精馏的模拟和优化.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、用水作溶剂的萃取精馏的模拟和优化摘要丙酮-甲醇，甲基醋酸盐-甲醇和甲醇-三氯甲烷二元萃取的单塔蒸馏体系被HYSYS软件模拟，来研究溶剂进料器进料层，溶剂分离气流进料器和分离的溶解条件的作用。水在所有的这些模拟中充当溶剂。这种模拟支持来自同一体系的实验塔研究而得的数据和发现。一个包含次要的反萃取塔和循环圈的丙酮-甲醇体系的精确模拟被用来模拟与企业相关的状况。这种模拟能够对将要制作的工序进行经济评估。它建立起来用于含有25、50和70mol%甲醇的进料混合物，其最佳的回流比例分别为3.5、3.5和4.2。结果一次萃取塔设计能够分离含有25%到75%甲醇的二元进料

2、。对于一个等摩尔二元进料的原料塔的理想层的最佳数值被确定为73.当维持一个持续的溶剂流时，进料器进料层裂痕的距离对这个体系的经济潜力没有影响。1.简介恒沸物是当混合物的成分具有低的相对挥发度时出现的复杂的、不规则的混合物。这些混合物的成分很复杂，所以分离起来花费很高。它们能凭借向蒸馏塔中加入一种溶剂通过萃取精馏的方法而被有效地分离。这种溶剂通过增强成分的活力而提高其相对挥发度，不规则的二元成分混合物的关系为：αAB=γAp0A/γBp0B适用条件为：γA和γB是A和B的活性系数，并且p0A和p0B是组分A和B的压强。随着混合物的相对挥发度被提高；轻的组分能在

3、蒸馏塔的顶端被收集到，而重的混合物和从溶剂从塔底收回用于接下来的分离。萃取精馏从烟气中有机混合物的分离到水果中挥发性有机混合物的分离，发现了大量的不同的应用。萃取蒸馏体系的各个方面早已被研究，例如溶剂选择方法，新的萃取精馏体系的发展，和向溶剂中加入一种盐以改善分离的简介。然而，几乎没有关于萃取精馏的电脑模拟，并且其中一些所用的软件现在已经过时。试图模拟和优化这些萃取精馏体系的唯一的其他工作，把重点放在了减少在接下来的萃取（二元）和自动萃取（三元）蒸馏体系中萃取原动力（溶剂）的消耗上：·丙酮-甲醇和水·甲基醋酸盐-甲醇和水·甲醇-三氯甲烷和水这项特殊的研究表明

4、通过增加蒸馏塔进料和萃取溶剂进料的距离会导致溶剂消耗量减少35-40%。它还表明把溶剂进料分成两股液流进入塔内会导致溶剂消耗量再减少25-30%。这些结果通过HYSYS模拟得以证明。相似的工作把重点放在了丙酮-甲醇-水体系上，证明二元混合物进料和溶剂进料间的距离的增加会使塔的性能增强。这项工作也研究了溶剂温度和关于产品质量条件的影响。这项研究与三种上面提到的二元组分萃取精馏体系的实验研究密切相关。这种模拟在HYSYS模拟程序中更加彻底地把研究重点放在模拟实验的萃取精馏体系（丙酮-甲醇与水、甲基醋酸盐-甲醇与水和甲醇-三氯甲烷与水）上。这样，曾经建立的这些模拟

5、被用来在经济上优化特殊的对于明确组分分离的塔设计。这种模拟用Hyprotech公司许可的HYSYS模型版本2.1进行。这个研究结论将提供与萃取精馏相关的应用中的基本设计信息。2.原料塔操作的模拟2.1对HYSYS的性能包装为了模拟丙酮-甲醇成分体系，VanLaar流体包装先前已被应用。这种包装能够模拟另外两种组分体系：丙酮甲基醋酸盐和甲醇-三氯甲烷。一种不同的包装被要求能够像VanLaar包装模拟丙酮-甲醇系统那样准确地将三个体系全部模拟。一些不同的包装被检验，发现Wilson包装是最合适的；它能够将三个体系全部模拟，并且阐述的与先前的研究得到的丙酮-甲醇V

6、anLaar数据相当一致。2.2模拟数据先前的研究表明实验的填充塔能够在HYSYS中通过八个理想层而合理地被模拟。在这项研究中考虑的三个体系用相同的基本数据被模拟，在Table1中显示。溶剂进料率被保持在4.0对于先前被发现的所有的模拟，这是能够成功分离的最小比率。2.3萃取原动力进料位置的影响用这三个建立的模拟来研究溶剂进料器进料层对分离的影响。为此进料位置被保持在第二个塔板，而溶剂进料层从3层变为8层。对于全部的三个体系，发现那些在顶端产物中的更易挥发的组分浓度由于溶剂进料层的增加而降低。这与先前研究的三个实验体系均一致。然而如果溶剂进料层与塔顶接近，会

7、发现顶部产品中溶剂浓度升高。这样对塔中溶剂来说，优化的进料位置被确定为那个总的杂质浓度为最小值的层。2.4溶剂的分离进料为了研究它对每种组分体系的顶部产品组成的影响，保持其他参数恒定时这三种单塔模拟适用于模拟均等-分离进料萃取精馏。这项研究由两个参数的独立的变化构成：在两股等速的溶剂进料液流之间的空隙和上端分离的溶剂进料液流进入塔内的进料层。这项研究为所研究得三个组分体系中的每个体系都提供了一个最优进料层和溶剂分离距离。所有的研究结果在Table2中给出。2.5溶剂温度、进料相和进料温度的影响已经知道当用水作为溶剂，用一个萃取精馏塔来分离甲醇和丙酮时，溶剂温

8、度和它的相（液相、两相或是气相）对顶端产品的构成没有