丁醇水体系分离过程研究.docx

摘要本文针对含丁醇-水体系的分离过程进行研究，通过考察二元共沸物的特性及汽-液-液相平衡的特点，提出了采用以原料水为夹带剂的自夹带双塔共沸精馏回收正丁醇的工艺流程。采用NRTL模型计算正丁醇-水混合物的汽液平衡数据，对正丁醇-水混合物双塔精馏流程进行了稳态模拟和优化，考察了塔板数、进料板位置以及冷凝温度对塔釜热负荷的影响，确定了适宜的工艺条件，得到了各物流的温度、压强、流量和组成以及精馏塔板上的温度分布、汽（液）相流量分布和组成分布及再沸器的热负荷。参照工艺条件，通过Cup Tower进行精馏塔工艺尺寸设计。该计算对正丁醇-水系统双塔精馏工艺的设计和操作具有实际意义。关键词：正丁醇；水；共沸精馏；NRTL；模拟AbstractAfter analyzing triple azeotrope and vapor-liquid-liquid phase equilibrium, an advanced separation technology of azeotropic distillation using water as entrainer was proposed for separation of azeotropic mixture of 1-butanol and water.The method of steady state simulation and optimization for the separation of mixture using NRTL model to calculate VLE(Vapor-Liquid-Equilibrium)of 1-butanol-water system was presented in this paper. The influence of stage numbers, feed stage and condensation temperature on the consumption of energy were investigated. The temperature, pressure, flow rate and composition in every columnist trays and duties of reboiler in every column were presented, too. And then industrial design was carried out on the basis of optimum results. This calculation has practical value for process design and operation of 1-butanol-water mixture’s separation.Keywords: 1-butanol; water; azeotropic distillation; NRTL; simulation目录摘要IAbstractII第1章文献综述11.1 正丁醇的性质及应用11.2 正丁醇-水体系的分离方法11.2.1 盐效萃取法11.2.2 膜分离技术21.2.3 离子液体萃取法31.2.4 共沸精馏41.3 精馏模拟的各种算法51.31 精馏的简捷算法51.3.2 精馏的严格算法61.3.3 非均相间歇共沸精馏的算法研究71.4 精馏过程模拟的意义81.5 国内外关于该课题的研究进展101.5.1 国外关于该课题的研究进展101.5.2 国内关于该课题的研究进展101.6 本工作主要研究内容10第2章模拟部分112.1 分离任务112.2 过程模拟优化的基本思想122.2.1 精馏塔控制变量分析122.2.2 精馏塔优化设计的基本原则132.3 几种基本的求解方法132.3.1 直接迭代法（DIRECT）132.3.2 牛顿法(NEWTON)142.3.3 韦格斯坦法(WEGSTAIN)152.3.4 循环物流的处理152.4 正丁醇-水混合物汽液平衡数据的计算172.5 设备参数、操作条件19第3章模拟结果与讨论203.1 理论板数的影响203.1.1 脱水塔理论板数对塔釜热负荷的影响203.1.2 回收塔理论板数对塔釜热负荷的影响213.2 塔顶压力对塔釜热负荷的影响223.2.1 脱水塔塔顶压力对塔釜热负荷的影响223.2.2 回收塔塔顶压力对塔釜热负荷的影响233.3 冷凝温度对能耗的影响233.4 进料温度对能耗的影响253.5 分层器温度对能耗的影响273.6 设计汇总293.7 结论32第4章精馏塔设计344.1 脱水塔设计344.1.1 全塔效率和实际塔板数的计算344.1.2脱水塔主要工艺尺寸设计354.1.3 脱水塔有效段