C5馏分分离新工艺的基础的分析与萃取剂的选择和优化的分析.pdf

摘要 本文首先对线性溶剂化能关系进行了分析介绍，也介绍了采用溶剂化能关 系得到溶质溶剂特性参数的方法步骤，并将这些参数用于萃取精馏萃取剂的选 择与优化；也通过线性溶剂化能关系式建立无限稀释活度系数预测模型，取得 了一定的预测精度：将通过上述方法初选的溶剂进行了常压汽液平衡的测定研 究，通过实验研究选定含水4％(占NMP质量)的N．甲基吡咯烷酮溶液做为 C5分离的萃取剂，测定了大量N一甲基吡咯烷酮与C5组分的二元平衡数据， 并进行关联计算；以异戊二烯为目标产物在实验室规模的精馏塔内进行了C5 分离的实验研究，取得大量塔内数据；通过选用合适的热力学模型，采用ASPEN 中RadFrac模块对分离过程进行模拟研究，通过实验与模拟相结合，建立了C5 分离的新工艺，为将来的工业化打下了坚实的基础。主要研究内容如下： 1．对线性溶剂化能关系进行了分析介绍，并详细介绍如何通过线性溶剂化 能关系得到的溶剂溶质的特性参数7／+、口和芦，它们分别代表溶质溶剂的偶 极诱导作用、氢键酸度和氢键碱度。并将这些数据用于萃取精馏中萃取剂的选 择和优化。 2．运用线性溶剂化能关系提出了预测无限稀释活度系数的模型，用大量无 限稀释活度系数的实验值回归出模型中的参数，最后得出用溶质溶剂特性参数 值预测无限稀释活度系数的经验模型式。 ． 3．以混合C5中的正戊烷和异戊二烯为分离的代表化合物，运用上述理论 进行了萃取剂的定性选择和优化。将萃取剂的选择范围集中在7种溶剂中。 4．建立了一套气液平衡装置，并对实验装置进行了实验检验，结果表明此 装置可用于气液平衡的测定。运用上述装置运用理论选出的7种溶剂进行分离 性能的实验研究，根据实验结果和溶剂综合性能，选定N．甲基吡咯烷酮为C5 分离的萃取剂；并对N．甲基吡咯烷酮进行了优化实验研究，结果表明含水4％ (占NMP的质量)的混合溶剂对于C5分离效果最佳。 5．对C5中的主要组分和溶剂做了常压下气液平衡的测定研究，所测数据 都通过了热力学一致性检验，并用NRTL．RK方程对实验数据进行了关联，得 到了C5组分与溶剂二元交互作用参数和非随机性参数，为后边的工艺计算取 得了大量基础数据。 6．以异戊二烯为目标产物，在实验室规模的精馏塔内进行了C5分离的实 验研究。实验分两步进行：第一步采用萃取精馏分离戊烷和单烯等轻组分，实 验分别研究了萃取剂用量，回流比等操作条件对分离效果的影响，并取得大量 实际塔内的实验数据；第二步分离重组分时采用两种方法进行了实验研究，即 萃取精馏和普通精馏方法，研究了各种操作条件对分离效果的影响。又对第二 步的两神分离方法进行了比较，结果表明，采用普通精馏效果更好，且分离工 艺比较简单。 7．通过ASPEN中RadFrac模块首先对实验条件进行了模拟研究，结果表 明对于第一步萃取精馏的模拟，热力学模型采用NRTL-RK方程，气相采用RK 方程，液相采用NRTL方程，采用的模型参数大都由所测和文献数据回归得到， 只有个别采用ASPEN自带参数或预测得到，模拟数据与实验数据吻合较好， 此模型可用于第一步萃取精馏的模拟；第二步普通精馏，热力学模型采用Peng --Robinson方程，模拟数据与实验结果吻合较好。结果表明RadFrac模块可用 与C5分离工艺的模拟优化研究。 8．通过模拟研究，得到分离各步的最佳塔高，进料位置和各种操作条件； 并进行了全流程的模拟优化得到聚合级的异戊二烯的各种工艺参数；通过模拟 研究对分离工艺进一步深化，得到了从C5中分离出环戊烯和间戊二烯的优化 工艺条件，对工艺经济性进一步优化，给过程工业化提供了依据。 关键词：c5馏分，异戊二烯，萃取精馏，萃取剂选择，萃取剂优化，混合溶 剂，ASPENPLUS，模拟， AB STRACT LinearsolvationrelationWaS introducedinthe the energy firstly paper,and methodand of the ofsolventandsolutewere s