共沸精馏分离乙二醇-丙二醇-丁二醇物系的研究

摘要

由于全球石油资源逐渐减少，国际油价不断攀升，为解决石油紧缺的问题，近年许多国家都提出了玉米“替代”石油战略。用玉米代替石油做原料生产化工醇成本低，又是利用可再生资源制造化工产品，因此正日益引起各国政府的关注。 玉米发酵液经脱水、裂解和初步分离的粗产品为乙二醇-1，2-丙二醇-1，2-丁二醇的混合物，其中丁二醇有较高的经济价值。本文研究从中分离出重组分1，2-丁二醇的方法，具有重要的经济价值和现实意义。 由于体系中三元物系的沸点相差很小，本文选择共沸精馏的方法分离，用同伦-Newton联合算法预测共沸组成和共沸点，把模糊数学方法应用于共沸精馏最佳溶剂的选择研究中，建立了模糊综合评判的溶剂选择模型，选取了经济有效的共沸精馏溶剂，最后通过实验进行分离，使丁二醇的纯度达到了工业要求，可用于指导生产。 本文中同伦-Newton联合算法首先采用同伦方法把满足共沸条件的方程转化为微分连续同伦函数，并由此变成一个常微分方程的初值问题。对于转化以后的常微分初值问题，分别采用了中点求积公式和Euler预估-Newton校正法对其进行求解，以此解作为牛顿法的初值，然后采用Newton方法得到方程的精确解。 用共沸精馏来分离三元物系，与普通精馏相比，提高了物系间的相对挥发度，增大了产品的收率，也提高了整个装置的收益。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：符号说明

声明

第一章文献综述

1.1 21世纪的能源危机

1.1.1 21世纪是不可再生能源终结的重要时期

1.1.2可再生能源是21世纪的主要能源

1.1.3生物质能的概念

1.1.4玉米替代石油的战略

1.2共沸精馏

1.2.1共沸点的预测

1.2.2共沸精馏溶剂的选择

1.3 同伦方法

1.3.1 同伦算法

1.3.2同伦法应用于共沸精馏

1.3.3同伦方法在复杂相平衡模拟中的应用

1.3.4 同伦方法在反应精馏中的应用

1.3.5 同伦方法在交联塔系中的应用

1.4本论文的研究内容和意义

第二章计算原理和方法

2.1 预测共沸点的计算方法

2.1.1相平衡的计算

2.1.2同伦法

2.2溶剂选择的模糊综合评判方法

2.2.1模糊综合评判的数学方法

2.2.2选择共沸精馏溶剂的模糊数学方法

第三章乙二醇-丙二醇共沸剂的选择

3.1 同伦-Newton联合算法预测共沸

3.1.1 同伦算法计算初值

3.1.2 Newton方法

3.2预测共沸组成及共沸点

3.2.1 7乙苯(1)-乙二醇(2)-丙二醇(3)物系

3.2.2庚烷(1)-乙二醇(2)-丙二醇(3)物系

3.2.3二丁醚(1)-乙二醇(2)-丙二醇(3)物系

3.2.4苯胺(1)-乙二醇(2)-丙二醇(3)物系

3.2.5苯乙烯(1)-乙二醇(2)-丙二醇(3)物系

3.3 用模糊数学方法确定共沸剂

3.3.1条件的确定

3.3.2各项指标计算结果

3.3.3模糊数学综合评价结果

3.3.4小结

第四章实验研究

4.1 实验装置及实验步骤

4.1.1实验装置图

4.1.2实验步骤

4.2分析仪器

4.2.1色谱工作条件

4.2.2校正因子

4.3实验结果及讨论

4.3.1 乙苯作为共沸剂的分离效果

4.3.2回流比对共沸精馏的影响

4.4 小结

第五章结论

参考文献

发表论文及科研情况

附录

致谢