现代化工软件在精细化工过程与设备课程教学中的应用研究

在精细化工过程及设备课程中引入化工软件CAD和Aspen Plus进行工艺流程的设计,来提高学生的学习能力。以顺丁烯二酸酐生成反应为例,引入CAD绘制的工艺流程图,在此基础上根据Aspen Plus模块增加工艺流程模拟,让学生更直观的了解课程中涉及的化学反应、分离流程等,同时对过程涉及的能量守恒和物料守恒理解更透彻,从而提高课程的生动性,提高课程教学质量,提高学生使用软件的能力。     

叔丁醇-乙醇-水混合溶液萃取分离工艺流程模拟与优化

以乙二醇为萃取剂,利用Aspen Plus软件中的Rad Frac模块和NRTL物性方法对叔丁醇-乙醇-水混合溶液的常规萃取和隔壁塔萃取分离工艺流程进行了模拟与优化,分别考察了各塔回流比、塔板数、原料进料位置、萃取剂用量及进料位置、侧线采出位置等因素对分离效果的影响。结果表明:隔壁塔萃取分离模拟工艺最佳优化条件中萃取塔T 1～T 4的理论塔板数依次为26,26,41,15块,进料塔板依次为第7,15,40,16块,回流比依次为2.5,1.3,2.7,2.0,T 2和T 3萃取剂进料位置均为第5块;2种工艺分离出的叔丁醇、乙醇、水的质量分数均超过95.00%,且隔壁塔萃取分离工艺比常规萃取分离工艺节能约65.03%。     

一种聚氨酯改性环氧树脂胶黏剂的制备与性能表征

以甲苯二异氰酸和聚丙二醇等为原料对普通的环氧树脂进行改性研究,考察了PU含量对环氧树脂耐热性、韧性等的影响。通过红外光谱、SEM、热重分析和流变性等方式对合成的聚氨酯改性环氧树脂进行了性能的表征和检测。红外光谱测试结果表明聚氨酯的-NCO和氨基甲酸酯中-NH均与环氧基发生了反应,可断定聚氨酯成功与环氧树脂嫁接;热重分析结果表明聚氨酯改性环氧树脂耐热性强于环氧树脂;粘度测试结果表明改性后环氧树脂流动性变好;SEM结果表明改性后环氧树脂的断面银纹增多、韧性增强。     

低共熔溶剂在乙腈-水体系分离中的应用

分别以乙二醇、氯化胆碱/乙二醇(摩尔比1∶2,DES1)、氯化胆碱/乙醇酸(摩尔比1∶3,DES2)低共熔溶剂为萃取剂,设计萃取精馏和萃取隔壁塔流程,模拟分离乙腈和水形成的共沸体系。使用灵敏度分析对上述流程分别进行了参数优化。结果表明,与乙二醇萃取精馏工艺相比,使用低共熔溶剂DES1不能有效降低能耗和费用;低共熔溶剂DES2用量降低52. 5%,能耗降低81. 9%,操作费用降低12%,年度总费用(TAC)降低53. 8%;采用隔壁塔萃取精馏工艺后,一定程度上都能节能减耗。DES2作为萃取剂的萃取精馏工艺为最优工艺,节能优势明显。     

生姜提取物对邻苯三酚自氧化生成超氧自由基的清除

通过检测生姜提取物对邻苯三酚自氧化反应生成的超氧自由基的清除,表征其抗氧化能力。首先确定邻苯三酚自氧化反应条件,然后加入多种生姜提取物,检测其对超氧自由基的清除效果。检测方法为测反应产生的半醌在320nm处的紫外吸光度。结果表明邻苯三酚自氧化反应条件为:反应温度24℃,体系pH 8.40~8.52,反应时间17~18min。各类提取物中,以姜酚为主的粗分物对超氧自由基的清除率最高,清除率与提取物浓度呈线性关系。相同浓度下,超临界CO2萃取分离物对超氧自由基的清除率明显高于相应的溶剂萃取分离物。     

异丁醇-乙醇-水三元体系精馏分离的模拟与优化

利用化工流程模拟软件Aspen Plus中的RadFrac模块,以丙三醇为萃取剂,对异丁醇-乙醇-水三元体系的精馏分离过程进行了模拟与优化,考察了回流比、塔板数、进料位置及萃取剂加入位置和用量等因素对精馏过程的影响。模拟结果表明:当原料处理量为15t/h、异丁醇质量分数为5%、乙醇质量分数为9%、水质量分数为86%时,采用萃取精馏可以使水中异丁醇质量分数低于20×10~(-6),乙醇质量分数低于10×10~(-6),且异丁醇产品质量分数≥98%,乙醇产品质量分数≥99%,从而实现异丁醇、乙醇的有效回收和有机废水的达标排放。模拟和优化结果为异丁醇-乙醇-水三元体系的工业分离过程和节能减排改造提供了可靠的依据和参考。     

低共熔溶剂分离异丙醇-水体系的研究

分别以乙二醇和氯化胆碱/乙二醇(摩尔比1∶2)低共熔溶剂为萃取剂,设计萃取精馏和隔壁塔萃取精馏流程,模拟分离异丙醇和水形成的共沸体系。使用Aspen Plus中Sensitivity对2种流程进行参数优化。结果表明:与乙二醇萃取精馏相比,低共熔溶剂用量减少32%,能耗降低8%,年度总费用(TAC)降低8.5%;采用隔壁塔萃取精馏,乙二醇为萃取剂时能耗降低12%,TAC降低9%;低共熔溶剂为萃取剂能耗降低12%,TAC降低15.2%。采用低共熔溶剂的萃取隔壁塔流程节能优势明显。