分离工程-论文

《化工分离过程》课程论文学院化学化工学院专业化学工程与工艺年级2009级姓名论文题目萃取精馏技术的研究进展及其应用指导教师职称讲师成绩2012年6月12日学号：20095053023目录摘要..............................................................................................................................1Abstract......................................................................................................................1引言................................................................................................................................11萃取精馏的原理.........................................................................................................12溶剂选取方法.............................................................................................................22.1溶剂筛选原理...................................................................................................22.2溶剂的物理特性...............................................................................................22.3溶剂筛选方法...................................................................................................33萃取工艺及设备的改进.............................................................................................34萃取精馏技术的新应用.............................................................................................44.1芳烃分离过程..................................................................................................44.2催化裂化汽油的脱硫......................................................................................44.3裂解汽油回收和苯乙烯提纯..........................................................................55结束语.........................................................................................................................5参考文献........................................................................................................................61萃取精馏技术的研究进展及其应用学生姓名：学号：20095053023化学化工学院化学工程与工艺专业指导教师：职称：摘要:萃取精馏是近沸点混合物分离的主要方法,本文对萃取精馏技术及其在分离过程中的研究与应用进行了讨论。结合国内外萃取精馏技术中溶剂选取方法、萃取工艺及设备改进方面取得的研究进展,介绍了近年来萃取精馏技术的应用新情况。关键词：萃取精馏；研究进展；应用Abstract:Extractivedistillationisnearlyboilingmixtureseparationmethods,theextractivedistillationtechnologyanditsapplicationinseparationprocessintheresearchandapplicationarediscussed.Thecombinationofdomesticandforeignextractivedistillationsolventselectionmethod,extractionprocessandequipmentimprovementadvances,introducedinrecentyearstheextractionanddistillationtechnologyapplicationofnewsituation.Keywords:Extractivedistillation;researchprogress;application引言萃取精馏作为一种分离络合物、近沸点混合物及其他低相对挥发度混合物技术，在石油化学工业中的1,3-丁二烯的分离、芳烃抽提、乙醇/水分离、环己烷提纯等过程得到广泛的应用。它是通过向精馏塔中加入1种或2种可以与分离混合物相溶的溶剂，提高了待分离组分的相对挥发度，从而达到分离沸点相近组分的目的[1]。萃取精馏中溶剂的选择占有十分重要的地位，早期的溶剂选取方法决定了其选择的范围较窄，从而使萃取精馏技术的应用受到限制。萃取精馏采用的溶剂具有沸点高、相对不易挥发,并与其他组分不易形成络合物的特点。随着萃取溶剂探索方法的发展、萃取精馏系统的进一步优化及高效设备的采用，提高了萃取精馏系统的适用性、可控制性和操作性，使其与其他精密分离技术和液液萃取技术相比，显示出了越来越明显的优越性。1萃取精馏的原理在基本有机化工生产中，经常会遇到组分的相对挥发度接近于1，甚至组分之间2能形成共沸物。若采用普通精馏的方法进行分离，将很困难，或者不可能。对于这类物系，可以采用特殊精馏方法，向被分离物系中加入第三种组分(称为溶剂)，改变被分离组分的活度系数，增加组分之间的相对挥发度，达到分离的目的[2]。如果加入的溶剂与原系统中的一些轻组分形成最低共沸物，溶剂(也称共沸剂，挟带剂)与轻组分将以共沸物形式从塔顶蒸出，塔底得到重组分，这种操作称为共沸精馏；如果加入的溶剂不与原系统中的任一组分形成共沸物。其沸又较任一组分的沸点高，溶剂(也称萃取剂)与重组分将随釜液离开精馏塔，塔顶得到轻组分，这种操作称为萃取精馏。萃取精馏过程中，由于溶剂的沸点大大高于进料组分的沸点，且溶剂又不与组分形成共沸物，所以，只要利用普通精馏即可回收溶剂，过程较简单；同时，由于溶剂的引入。增加了各组分问的相对挥发度，萃取精馏过程所需的塔板数急剧减少，从而降低了能耗。2溶剂选取方法溶剂的好坏是萃取精馏成败的关键，工业生产过程的经济效果如何，与溶剂的选择密切相关。为了适用于工业化生产，溶剂的选择要考虑其选择性、沸点、溶解度、热稳定性和化学稳定性及适宜的物性[3]。此外，无毒、无腐蚀、来源丰富也是选择溶剂要考虑的因素。影响溶剂选取的因素很多，在其筛选过程中需要对各个因素进行综合考虑,需要大量的试验工作为基础。通过多年来人们在物理化学领域的深入研究，对现有化合物及官能团性能的认识已经取得了很大的进展。目前，不仅从理论上可以较准确地预测现有各种化合物的物理化学性质，同时也具备了根据目标性质设计某种功能化合物的手段。所有这些成果都大大拓宽了溶剂选取的范围，相对提高了选取过程的准确性、可靠性,降低了筛选试验工作量。2.1溶剂筛选原理溶剂筛选的主要指标是寻求溶剂对分离物系的最大选择度，它表示溶剂使被分离组分相对挥发度改变的程度。把加入溶剂后和未加入溶剂时组分A(1)对组分B(2)的相对挥发度分别表示为a12和b12，二者的比值称为选择度S，比值越大，说明选择性越好，溶剂的效果就越好。2.2溶剂的物理特性萃取精馏过程的实现，经济效果如何，与选择的溶剂密切相关。由于萃取精馏混3合物多为强非理想性的系统，所以工业生产中选择适宜溶剂时主要应考虑以下几点：(1)选择性：溶剂的加入要使待分离组分的相对挥发度提高显著，即要求溶剂具有较高的选择性，以提高溶剂的利用率；(2)溶解性：要求溶剂与原有组分间有较大的相互溶解度，以防止液体在塔内产生分层现象，但具有高选择性的溶剂往往伴有不互溶性或较低的溶解性，因此需要通过权衡选取合适的溶剂，使其既具有较好的选择性，又具有较高的溶解性；(3)沸点：溶剂的沸点应高于原进料混合物的沸点，以防止形成溶剂与组分的共沸物。但也不能过高，以避免造成溶剂回收塔釜温过高；(4)其它：溶剂的粘度、密度、表面张力、比热和蒸发潜热等的大小都直接影响到塔板效率和热量消耗，对过程的经济指标产生影响。此外，溶剂使用安全、无毒性、无腐蚀性、热稳定性好、价格便宜及来源丰富等也都是选择溶剂时要考虑的因素。2.3溶剂筛选方法目前萃取精馏溶剂筛选的方法有实验法、数据库查询法、经验值方法、计算机辅助分子设计法(CAMD)等。用实验法筛选溶剂是目前应用最广的方法，可以取得很好的结果，但是实验耗费较大，实验周期较长。实验法有直接法、沸点仪法、色谱法、气提法等。实际应用过程中往往需要几种方法结合使用，以缩短接近目标溶剂的时间。溶剂筛选的一般过程为：经验分析、理论指导与计算机辅助设计、实验验证等。若文献资料和数据不全，则只有采取最基本的实验方法，或者采取颇具应用前景的计算机优化方法以寻求最佳溶剂[4]。3萃取工艺及设备的改进一般的萃取精馏过程采用2(或3)塔工艺流程,设备主要由萃取塔和溶剂回收塔组成。目前,萃取精馏技术的研究重点是进一步提高萃取剂的选择性、改进工艺过程,减少单元操作和建设成本。雷志刚[5]等针对C4气体萃取精馏丁烯/丁二烯工艺流程中第一精馏塔底出料存在一定热聚合损失、第二精馏塔液相负荷大、板效率低的问题，通过采用第一精馏塔下段汽相采出方式，解决了存在的诸多问题，改进、优化了工艺流程。GeraldMeyer等在C4气体分离过程开发中，为了进一步提高分离效率，在采用新分离工艺(萃取精馏—选择加氢—丁二烯纯)的过程,将萃取精馏和加氢过程耦合在同一塔中。这样既提高了操作安全性，也提高1,3-丁二烯的收率，降低了建设成本。4除了加氢反应精馏的耦合外，尝试络合萃取、恒沸精馏萃取的开发工作一直在进行，通过开发复合功能萃取塔，使得在原有低能耗基础上，进一步拓宽了萃取精馏的使用范围，提高了目的产品的收率和质量。萃取精馏塔采用是板式塔型式，由于浮阀塔板具有高效率、高弹性和高生产能力等优点，所以目前在国内外是采用最为广泛的塔板之一。随着塔器技术的不断进步，原塔板上存在的液流方向气体分布不均匀、液体返混大、浮阀易磨损、脱落等缺点日益突出，导致塔板效率低，塔设备能力受到限制，增加了实际塔板数，同时也造成分离系统能量、溶剂消耗高[6]。近年来，塔板技术有了明显的进步，国内外相继推出了一系列结构新颖、性能优良的新板型。多溢流斜孔塔板、立体传质塔板在国内萃取精馏塔中的应用，提高了原萃取精馏塔的生产能力，同时，回流比明显降低，分离的质量得到提高。虽然，萃取溶剂对萃取