分壁式精馏塔萃取精馏的模拟与实验研究
分壁式精馏塔是采用立式隔板把塔从中间分隔开,实现了一塔具有两塔的功能,从而在一个塔内可以完成三元混合物的分离,以达到节能降耗的目的。 本文以分壁式精馏塔为研究对象,采用Aspen Plus流程模拟软件对分壁式萃取精馏塔进行模拟研究,并自行设计和建立分壁式精馏塔的小试实验装置,进行实验研究。首先分析了分壁式精馏塔的分离原理与特性,建立分壁式萃取精馏塔制取无水正丙醇的流程,利用Aspen Plus,对分壁式萃取精馏塔分离正丙醇-水物系进行模拟研究,分别确定了常规二塔萃取精馏流程和分壁式萃取精馏流程的主塔理论板数、回流比、溶剂比、副塔理论板数和回流比。根据模拟结果绘制全塔组成和汽液相流率等沿塔高的分布曲线；并将分壁式萃取精馏与常规萃取精馏工艺的模拟结果进行比较,分壁式萃取精馏塔的再沸器热负荷比常规萃取精馏工艺减少了12.5%,较之于常规精馏,其设备投资也随之减少。 对分壁式萃取精馏塔分离四氢呋喃-乙醇物系进行模拟计算,绘制全塔组成和液相流率等沿塔高的分布曲线,模拟结果显示,分壁式萃取精馏塔的再沸器热负荷比常规萃取精馏工艺减少了10.1%,较之于常规精馏,分壁式萃取精馏塔的设备投资也随之减少,进一步证明了其节能原理。 对分壁式精馏塔萃取精馏分离正丙醇-水进行了实验研究,实验测定和研究了溶剂比、回流比、进料速度对DWC精馏效果的影响。经正交实验与单因素实验,确定了最优的工艺条件：正丙醇的进料浓度为0.7(质量分数),溶剂比为3,主塔回流比为2.5,副塔回流比为3.0,进料速度为2.0mL/min。在该优化操作条件下,主塔塔顶正丙醇的质量分数达0.960,副塔塔顶水的质量分数达0.902。塔釜乙二醇的质量分数达0.994。根据实验条件和设备参数,借助Aspen Plus流程模拟软件对分离过程进行了模拟计算,将模拟值与实验值进行比较,实验值与模拟值吻合较好,平均相对偏差均在较小范围之内。 本文对分壁式萃取精馏塔的模拟和实验研究为工业实际应用提供了一定的依据,对于节能降耗,提高生产效率,降低生产成本具有一定的意义。
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