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醋酸甲酯—甲醇萃取精馏工艺过程的模拟与优化

张东浩

  在维尼纶行业生产聚乙烯醇(PVA)的过程中,产生的醇解废液中含有大量的醋酸甲酯和甲醇,由于醋酸甲酯-甲醇形成共沸物,将其有效回收是降低聚乙烯醇生产消耗定额和成本的关键之一。本文通过对整个工艺流程以及醋酸甲酯-甲醇物系的特点进行研究和模拟计算,提出了一种回收醋酸甲酯和甲醇的新工艺流程,此新流程是将原有流程的两个塔设计为一个塔,通过工业试验验证该流程投资小、能耗低,总再沸器热负荷节省37.59%。本文利用萃取精馏分离醋酸甲酯和甲醇的NRTL活度系数模犁,并采用了松弛法与牛顿-拉甫森法相结合的算法。提出了将“内校正”观点引入2N牛顿-拉甫森法的新算法,其主要特点是:a.在雅可比(Jacobian)矩阵的计算中同时考虑了温度、气相流率和液相组成对目标函数的影响,在校正温度、气相流率的同时,也隐含着对液相组成的校下。b.ME方程系由非稳态的物料衡算式导出的。本文所采用的计算方法对初值没有特殊要求,既利用了松弛法的稳定性好的特点,又利用了牛顿-拉甫森法收敛速度快的优点。因此,该法适用于模拟非理想性较强的物系。通过对原有流程的模拟计算,将结果与工业生产数据进行了对比,结论是NRTL模型对于醋酸甲酯-甲醇-水三元体系的汽液平衡计算是准确的。为了进一步验证此模型的可靠性,本文安装了一套汽液平衡装置,对其进行了调试,实验研究了醋酸甲酯-甲醇-水体系的汽液平衡关系,实验结果与计算值吻合较好,为工业应用提供了理论与实践基础。通过对新流程的模拟计算,考察了理论板数、进料位置、溶剂比、回流比、萃取剂温度等主要影响因素的改变对萃取精馏过程的影响,得出了的优化操作条件:理论板数为30,进料位置为第10块板(从上往下),溶剂比为0.86(对于原料液中醋酸甲酯的含量);回流比为0.19;萃取剂水温度为15℃。为验证新流程的可行性,应用模拟优化结果在皖维高新材料股份有限公司进行了工业化试验设计,该塔塔径φ2200mm,50层塔板。试验结果表明,新流程操作方便,总再沸器热负荷节省了37.59%,总冷凝器热负荷节省了41.23%,模拟结果基本吻合。……   
[关键词]:模拟计算;萃取精馏;进料位置;溶剂比;回流比;醋酸甲酯;甲醇
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:河北工业大学2003年
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