能量節(jié)約型萃取精餾過程的研究設(shè)計與優(yōu)化

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1、４ＴＩＡＮＪＩＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ中國第－所現(xiàn)代大學(xué)ＦＯＵＮＤＥＤＩＮ１８巧一？Ｊ補Ｉ細(xì)４＇?。xｔ騰氣碩±學(xué)位論文學(xué)科專業(yè)：化學(xué)工程梁凱作者姓名：指導(dǎo)教師；許春建硏究員Ｓａ；天津大學(xué)研究生院ｉＢＵ＾Ｊｌｉ２０１５年５月．一？．獨創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進行的研巧工作和取稱的，研究成果除了文中特別加Ｗ標(biāo)注和致謝之處外，論文中不包含其他人己經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得天津大學(xué)或其他教育機構(gòu)的學(xué)位或證＾書而使巧過的材料。與我同工作的同

2、志對本研巧所瞄的任何貢獻巧己在論文中作了明確的說明并表示了謝意．。學(xué)位論文作者簽名簽字日期：年５月？日＾ｒ＾，學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解天津大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定。特授權(quán)天津大學(xué)可Ｌ義陪學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)席進行檢索，并采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編Ｗ供查閱和借闊。同慧學(xué)校向國家有關(guān)部口或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盎，。（保密的學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)說明）學(xué)位論文作者簽名：導(dǎo)師簽名：女簽字。削：多年Ｓ巧７／日簽字日期：年ｙ月Ｖ］）曰能量節(jié)約型萃取精餾過程的研究：設(shè)計與

3、優(yōu)化Energy-efficientExtractiveDistillationSystem:DesignandOptimization學(xué)科專業(yè)：化學(xué)工程研究生：梁凱指導(dǎo)教師：許春建研究員天津大學(xué)化工學(xué)院二零一五年五月摘要萃取精餾是一種經(jīng)常使用的分離共沸物的方法。萃取精餾分離序列主要有兩塔流程序列和帶有預(yù)濃縮塔的三塔流程序列。為了提高萃取精餾的能量效率，本文分別針對兩塔流程以及三塔流程進行了節(jié)能研究。采用AspenPlus過程模擬軟件對流程進行設(shè)計、模擬并以年度總費用TAC為經(jīng)濟優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)對過程進行優(yōu)化。針對帶有預(yù)濃縮塔的萃取精餾過程（三塔流程），通過結(jié)合預(yù)濃縮塔與溶劑回收塔得到

4、一個既具有較小能耗又具有較小設(shè)備投資的新流程，通過異丙醇/水（二甲基亞砜為萃取劑）和乙腈/水（乙二醇為萃取劑）兩個案例去對常規(guī)流程和新流程進行分析比較，結(jié)果表明，新流程比常規(guī)流程分別減少能耗約13.7%和16.3%，并且新流程比常規(guī)流程分別減少TAC約12.1%和14.4%。基于三塔常規(guī)萃取精餾流程的一種特殊現(xiàn)象即萃取劑的加入逆轉(zhuǎn)了組分之間的相對揮發(fā)度，通過結(jié)合預(yù)濃縮塔和萃取精餾塔得到了一種既具有較小能耗又具有較小設(shè)備投資的新流程。通過正丙醇/水（N-甲基吡咯烷酮為萃取劑）和乙醇/乙酸乙酯（糠醛為萃取劑）兩個案例去對常規(guī)流程和新流程進行分析比較，結(jié)果表明，新流程比常規(guī)流程分別減少能

5、耗約22.8%和17.3%，并且新流程比常規(guī)流程分別減少TAC約17.6%和15.2%。基于兩塔常規(guī)萃取精餾流程，通過進料流股切割以及結(jié)合預(yù)濃縮塔和溶劑回收塔得到了一種既具有較小能耗又具有較小設(shè)備投資的新流程。通過異丙醇/水（二甲基亞砜為萃取劑）和乙腈/水（乙二醇為萃取劑）兩個案例去對三塔、兩塔常規(guī)流程和新流程進行分析比較，結(jié)果表明，兩塔流程比三塔流程具有明顯的優(yōu)勢，新流程比兩塔流程分別減少能耗約14.0%和14.8%，并且新流程比常規(guī)流程分別減少TAC約11.5%和13.1%。關(guān)鍵詞：萃取精餾;節(jié)能;設(shè)計與優(yōu)化;異丙醇/水;乙腈/水;正丙醇/水;乙醇/乙酸乙酯ABSTRACTEx

6、tractivedistillationisawidelyusedalternativewhichcanbeexploitedtoseparateazeotropicmixtures.Ingeneral,foratwo-componentmixturetheextractivedistillationprocessismadeupoftwocolumns,i.e.anextractivediatillationcolumnandasolventrecoverycolumnorthreecolumns,i.e.apreconcentrationcolumn、anextractived

7、iatillationcolumnandasolventrecoverycolumn.Toimprovetheenergyefficiencyoftheextractivediatillation,energy-savingmethodisstudiedinthispaperforbothtwo-columnsequenceandthree-columnsequence.Rigoroussteadystatesimulationswereimplementedonch