离子液体萃取精馏制取乙醇的计算机过程模拟与优化

采用乙醇-水-1,3-二甲基咪唑二甲酯磷酸盐（[MMIM]+[DMP]?）体系的汽液相平衡数据回归了NRTL模型的二元交互参数。根据对剩余曲线的分析确定选用[MMIM]+[DMP]?作为萃取剂进行萃取精馏方案的可行性。通过模拟计算得到最佳操作条件：萃取剂进料量为30～40 kg/h,回流比为0.6,原料进料位置为第23块理论板,萃取剂进料位置为第2块理论板,此时塔顶产品浓度可达到99.6%。通过模拟确定的[MMIM]+[DMP]?用于乙醇-水萃取精馏的设计及操作参数为实验研究提供了数据基础,为离子液体工业化的研究提供了理论基础。     

含离子液体水-醋酸物系等压汽液平衡

在100 kPa下,用改进的Ellis双循环汽液平衡釜测定了含离子液体三乙基铵醋酸盐([N2,2,2,H][AC])质量分数分别为5%,10%,20%时水-醋酸体系的等压汽液平衡数据,并研究了离子液体对水-醋酸体系汽液平衡的影响。实验结果表明:当水-醋酸体系中[N2,2,2,H][AC]的质量分数为5%时水-醋酸二组分物系的汽液平衡线就开始偏离,但是偏离程度比较小;当[N2,2,2,H][AC]的质量分数增加为10%和20%时,偏离程度增大,[N2,2,2,H][AC]对水-醋酸体系表现出明显的盐效应,使水对醋酸的相对挥发度发生改变;随着离子液体[N2,2,2,H][AC]质量分数增大,水-醋酸体系的盐效应越明显,水对醋酸的相对挥发度也随着增加。[N2,2,2,H][AC]可以做为水-醋酸物系萃取精馏分离的有机盐,所测得的汽液平衡数据可为水-醋酸物系萃取精馏的工艺改进、模拟计算提供热力学基础数据。     

碳酸二甲酯-甲醇-乙二醇等压汽液平衡的测定与关联

为验证乙二醇作为萃取精馏分离碳酸二甲酯+甲醇共沸体系萃取剂的可行性,在100 k Pa下,采用改进的Othmer釜测定了(碳酸二甲酯-甲醇-乙二醇)3组分物系的等压汽液平衡数据。实验结果表明,乙二醇萃取剂的加入,碳酸二甲酯对甲醇的相对挥发度增加,体系的汽液平衡温度升高。碳酸二甲酯+甲醇二组分物系的汽液平衡线发生偏离;乙二醇摩尔分数越大,偏离程度越大。用NRTL模型对汽液平衡的实验数据进行了关联,碳酸二甲酯-甲醇-乙二醇三组分物系温度实验值与计算值的标准偏差为0.82 K。     

含离子液体乙醇-水物系等压汽液平衡数据的测定

用Ellis双循环汽液平衡釜测定了101.32 kPa下乙醇 水 三乙基铵硫酸氢盐(N-2,2,2,H］HSO4)的等压汽液平衡数据。实验结果表明,当［N-2,2,2,H］HSO4的摩尔分数为5%时乙醇 水二组分物系的汽液平衡线就开始偏离,［N-2,2,2,H］HSO4摩尔分数为10%、20%时,偏离程度增大;［N-2,2,2,H］HSO4表现出盐效应,使乙醇对水的相对挥发度发生改变,消除了乙醇 水物系的共沸点;含量越大,盐效应越明显。随着［N-2,2,2,H］HSO4含量的增加,乙醇对水的相对挥发度也随着增加;与其他离子液体相比较,［N-2,2,2,H］HSO4具有低成本、高效率的优点,可以作为乙醇-水物系萃取精馏分离的有机盐。用NRTL模型对数据进行了关联,关联的结果和实验计算值相当,符合实验趋势。     

离子液体萃取精馏分离乙醇和2-丁酮共沸体系的过程模拟

以离子液体1,3-二甲基咪唑磷酸二甲酯盐([DMIM]DMP)为萃取剂,分离乙醇和2-丁酮共沸体系。采用Aspen Plus流程模拟软件,对乙醇和2-丁酮体系的萃取精馏过程进行了模拟。考察了溶剂比、全塔理论塔板数、原料进料位置、萃取剂进料位置和回流比等因素对分离效果的影响,获得了萃取精馏分离乙醇和2-丁酮体系的最佳工艺优化条件为:萃取精馏塔的全塔理论板数为22,原料和萃取剂进料位置分别为第11块和第3块理论板,回流比为0.5,溶剂比为0.5。在此条件下,产品2-丁酮的摩尔分数达到99.98%,乙醇的摩尔分数达到99.99%,再生的萃取剂[DMIM]DMP的摩尔分数达到100%。说明以[DMIM]DMP为萃取剂萃取分离乙醇和2-丁酮共沸物具有很好的效果。     

含离子液体醋酸-醋酸正丙酯物系等压汽液平衡

用Ellis双循环汽液平衡釜测定在常压下2种醋酸正丙酯-醋酸-离子液体的等压汽液平衡数据,即醋酸正丙酯-醋酸-三丁基铵醋酸盐([N4,4,4,H][AC])和醋酸正丙酯-醋酸-三辛基铵醋酸盐([N8,8,8,H][AC])。实验结果表明:当加入[N4,4,4,H][AC]和[N8,8,8,H][AC]后,醋酸正丙酯-醋酸二组分物系的汽液平衡线发生了偏离,[N4,4,4,H][AC]和[N8,8,8,H][AC]表现出盐效应,醋酸正丙酯对醋酸的相对挥发度发生改变。离子液体对醋酸正丙酯-醋酸的盐效应顺序为:[N4,4,4,H][AC][N8,8,8,H][AC]。因此,[N4,4,4,H][AC]和[N8,8,8,H][AC]可以作为醋酸正丙酯-醋酸物系萃取精馏的溶剂,汽液平衡数据的测定可为分离过程优化设计提供依据。     

萃取精馏分离碳酸二甲酯-乙醇二元共沸物

测定了101.3 kPa下乙醇-碳酸二甲酯（DMC）和DMC-糠醛二元体系的汽液平衡数据,以及乙醇-DMC-糠醛体系在溶剂比为1∶1时的三元汽液平衡数据。结果表明,糠醛的加入可以改变乙醇和DMC的相对挥发度,并且当糠醛的摩尔分数大于0.25时,乙醇-DMC二元物系的共沸点消失。因此,可以采用萃取精馏的方法以糠醛为溶剂分离乙醇和DMC的混合物。采用Aspen Plus软件对连续萃取精馏分离乙醇-DMC共沸物的过程进行了模拟。结果表明,单塔带侧线采出的操作方式比双塔操作方式更有优势。     

离子液体萃取精馏分离丙酮-甲醇共沸体系过程模拟

使用Aspen Plus过程模拟软件,模拟了离子液体1-甲基-3-甲基咪唑磷酸二甲酯([MMIM][DMP])作为萃取剂,萃取精馏分离丙酮和甲醇共沸物的过程.分析了全塔理论板数、原料进料位置、回流比、塔顶产品产出量等因素对分离丙酮和甲醇共沸物分离效果的影响.获得的最佳工艺条件为:萃取精馏塔的全塔理论板为40块,原料进料...     

乙醇-苯乙烯-水三元体系液-液相平衡

引　言苯乙烯在温度高于 90℃时极易发生自聚 ,因此在其分离和精制过程中 ,需要采用较高的精馏真空度和加入一些特殊的高效阻聚剂 ,操作的工艺条件较为苛刻 .由于苯乙烯能分别与乙醇和水形成二元共沸物[1] 且在苯乙烯 -乙醇 -水三元相图中能形成一对液 -液部分互溶区 ,因此 ,有可能利用共沸精馏与水析相结合的新工艺来精制和分离苯乙烯[2 ] .然而该三元体系的液 -液平衡数据目前尚未见报道 ,针对这一问题 ,本文报道了该体系液 -液平衡数据的测定和关联 .1　实验部分1.1　试　剂苯乙烯 :ＡＲ ,99.5 % ,上海试剂一厂 ,经液相色谱分析无杂质峰 …     

磁场处理乙醇-水二元物系精馏分离研究

研究了磁场处理后乙醇 水二元物系汽液平衡数据的变化情况 ,系统进行了磁化乙醇 水二元物系的精馏实验研究 ,重点考察了磁化精馏效果。 0 .48T磁感应强度下 ,采用不同磁化方法 ,其精馏实验值均出现正效应 ,静置磁化效果最好。建立了磁场作用下热力学模型和预测馏出液组成的经验方程     

萃取精馏中离子液体萃取剂的研究进展

离子液体的低熔点和不挥发等特点使其较传统的萃取精馏萃取剂具有先天的优势,具有广泛的应用前景。本文介绍了离子液体作为萃取精馏萃取剂的研究进展,综述了汽液平衡法、无限稀释活度系数法等筛选离子液体萃取剂方法的研究成果以及目前用于计算含离子液体体系的相平衡模型研究进展,分析了离子液体萃取剂用于实用仍存在的问题,并展望了今后的研究方向。     

常压下乙醇-水-醋酸钾系统汽液平衡数据的测定与关联

采用Ellis汽液两相双循环平衡蒸馏仪测定了常压下乙醇(1)-水(2)和乙醇(1)-水(2)-醋酸钾(3)物系的汽液平衡数据,结果表明:醋酸钾对乙醇(1)-水(2)系统具有盐析效应,乙醇对水的相对挥发度α12上升。系统中10%(质量)的醋酸钾已经消除了乙醇-水间的共沸点,可作为加盐萃取精馏的分离剂。采用已授权的Aspen Plus软件自带的eNRTL、Wilson和UNIQUAC模型,以及eNRTL模型分别对乙醇(1)-水(2)、乙醇(1)-水(2)-10%(质量)醋酸钾(3)系统实验数据进行了关联,计算结果表明:乙醇(1)-水(2)系统中,平衡温度的平均绝对偏差(AAD)为0.72℃(eNRTL)、0.78℃(Wilson)和0.71℃(UNIQUAC),气相组成计算值的平均绝对偏差为0.0083(eNRTL)、0.0077(Wilson)和0.0101(UNIQUAC)。而在乙醇(1)-水(2)-10%(质量)醋酸钾(3)系统中平衡温度和气相组成平均绝对偏差分别为0.25℃和0.0168(eNRTL)。     

Salt effect in distillation: A literature review II

A salt dissolved in a mixed solvent is capable, through preferential association or other structure-related effects in the liquid phase, of altering the composition of the equilibrium vapor phase. Hence salt effect on vapor-liquid equilibrium relationships provides a potential technique of extractive distillation for difficult separations. The literature pertaining to salt effect in vapor-liquid equilibrium and in extractive distillation over the period 1966-present is reviewed, and also the remainder of work up to 1966 not covered in the Part I review.     

萃取精馏分离丙酮-四氢呋喃的研究

为了分离丙酮-四氢呋喃共沸混合物,研究了萃取精馏在丙酮-四氢呋喃物系中的应用。通过溶剂选择原理初选出乙苯作为萃取精馏分离此共沸物系的溶剂,同时采用NRTL模型对常压下丙酮-四氢呋喃物系和加入溶剂乙苯后的汽液平衡进行模拟和实验验证,模拟结果与实验数据吻合较好。然后进行了间歇萃取精馏分离此共沸物的实验研究来进一步考察所选萃取剂的效果。结果表明:乙苯能够消除丙酮-四氢呋喃共沸物系的共沸点,采用有40块理论板的填料塔,回流比为5,溶剂摩尔比为2.5∶1时塔顶可以得到质量分数为99.34%的丙酮产品,说明采用乙苯作萃取剂分离丙酮-四氢呋喃共沸物是可行的。最后又对连续和间歇萃取精馏分离丙酮-四氢呋喃共沸物的流程进行了模拟,得到的工艺参数将为进一步的工业应用提供了理论依据。     

苯-烯烃-N-甲基吡咯烷酮汽液平衡的研究

N-甲基吡咯烷酮(NMP)作为优良的萃取剂,广泛地被用于芳烃的抽提中,但其与苯及C6～C8烯烃之间的汽液平衡基础数据却极为贫乏.采用CE-2型汽液平衡数据测定仪,测定了常压下苯-1-己烯-NMP、苯-1-庚烯-NMP、苯-1-辛烯-NMP三组三元汽液平衡数据;对三组三元体系,分别以实测数据用Wilson、NRTL和UNIQUAC模型进行了关联,所得三元体系汽相组成计算值和实测值的平均偏差均较小(分别小于0.00839,0.00926和0.00802).研究结果补充了苯-烯烃-N-甲基吡咯烷酮的三元汽液平衡数据,为实际工程应用提供了基础数据.     

甲醇-丙酮共沸物分离的研究进展

主要介绍了甲醇-丙酮共沸物系变压精馏和萃取精馏两种分离方法的研究进展。经过比较,萃取精馏方法在经济成本方面更具有显著优势。关于萃取精馏,首先阐述了萃取剂的选取以及近些年来萃取剂的研究,主要集中在3个方面:传统单一溶剂、各种盐类和离子液体。其次还介绍了各种萃取剂所对应的气液平衡模型的应用情况和操作条件的优化等方面,并对萃取精馏及其萃取剂的应用提出了展望。     

间歇萃取精馏分离乙腈-甲苯共沸体系

应用UNIFAC基团贡献法推导出的萃取剂选择模型,选出异丙苯、对叔丁基甲苯、对二乙基苯为乙腈-甲苯体系的萃取剂,通过气液平衡试验测定了乙腈-甲苯体系和乙腈-甲苯在萃取剂存在下的气液平衡关系,并应用UNIFAC活度系数模型进行气液平衡计算。通过间歇萃取精馏试验考察了不同萃取剂的效果,结果表明,对二乙基苯是最佳的萃取剂,同时研究了回流比、溶剂比对间歇萃取精馏的影响。     

萃取蒸馏脱除油品中硫的过程模拟与优化

汽车尾气严重污染环境,为了生产满足环保法规的硫含量低于10μg/g的汽油,提出了在传统的萃取蒸馏中以有机溶剂+离子液体（IL）为复合萃取剂的脱硫法。以与真实催化裂化（FCC）汽油组成及物性相近的模型油为模拟汽油,利用COSMO-RS模型计算了30种常见IL对环己烷-噻吩的选择性和溶解能力,筛选出用于萃取蒸馏脱硫添加剂的最佳离子液体为[EMIM][BF₄]。通过Aspen Plus软件以N-甲酰吗啉（NFM）+[EMIM][BF₄]为复合萃取剂进行了汽油脱硫的工艺流程模拟与优化。优化结果为萃取剂由NFM（质量分数98%）和[EMIM][BF₄]（质量分数2%）构成,萃取蒸馏塔质量回流比R=0.4,剂油质量比S/F=1,采出率为70%。模拟结果表明：萃取蒸馏可高效地脱除苯并噻吩、硫醚及噻吩类硫化物,上述硫化物总量可从1581μg/g降低至5.37μg/g,脱硫率达98.1%,质量收率为70%,体积收率为75%。此外,通过对比计算值与文献中实验值,验证了COSMO-RS预测IL热力学性质、UNIFAC预测有机硫化物-烃类汽液相平衡的准确性和模拟工艺流程的可靠性。     

Extractive distillation with the mixture of ionic liquid and solid inorganic salt as entrainers

The use of the mixture of ionic liquid (IL) and solid inorganic salt in place of the single IL as entrainers for extractive distillation, which integrates the advantages of a liquid solvent, that is, IL (easy operation and nonvolatility) and a solid salt (high separation ability) has been proposed in this work. The vapor–liquid equilibrium experiments indicated that the combination of [EMIM]⁺[Ac]^? and KAc is the most promising for the separation of ethanol and water among all of the entrainers investigated. Based on the thermodynamic study, the conceptual process design was developed to evaluate the competitiveness of the suggested entrainers for the separation of ethanol and water. It was determined that the overall heat duty on reboilers in the extractive distillation process using the new mixed entrainers decreases 19.04% compared with the benchmark entrainer [EMIM]⁺[Ac]^?. Moreover, the density functional theory and COSMO‐RS model were used to achieve theoretical insights at the molecular level. © 2014 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 60: 2994–3004, 2014