绿色溶剂用于萃取精馏和CO2吸收过程的模拟优化与控制研究

作     者：朱敏燕 

作者单位：中国石油大学(华东) 

学位级别：硕士

导师姓名：孙兰义

授予年度：2018年

学科分类：081702[工学-化学工艺] 081704[工学-应用化学] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 081701[工学-化学工程] 

主      题：ILs LTTMs 遗传算法 控制 异丙醇-水 乙醇-水 CO2吸收 

摘      要：目前工业上应用的溶剂大多数为传统的有机溶剂,存在易挥发、污染环境、回收能耗高等缺点。新型溶剂离子液体(Ionic Liquids,ILs)和低转变温度混合物(Low Transition Temperature Mixtures,LTTMs)的出现为解决传统溶剂存在的问题开辟了新途径。本文以此为出发点,对ILs应用于异丙醇-水分离的萃取精馏过程、LTTMs应用于乙醇-水分离的萃取精馏过程以及CO吸收过程进行了研究,以期为将来的工业化设计提供一定的指导作用。论文首先将ILs([emim][N(CN)])用于异丙醇-水分离的萃取精馏过程,利用多目标遗传算法对两种分离流程进行了经济计算,优化结果显示,与传统的单罐流程相比,改进的双罐流程经济性有所提高,年总费用(Total Annual Cost,TAC)降低4.26%;然后将LTTMs(ChCl/urea 1:2)用于乙醇-水分离的萃取精馏过程,优化结果显示,与乙二醇、[EMIM][BF]和GC(3:1)作为萃取剂相比,能耗分别减少37.22%,26.42%和12.56%,节能效果显著;最后将LTTMs(TBA/LA 1:2)用于CO吸收过程,优化结果显示,该LTTMs与传统化学吸收剂吸收效果相当,但是避免了溶剂损失和化学腐蚀问题,吸收效果弱于文献中报道的ILs([C10mim][TfO]),但是克服了离子液体价格高、有毒的缺点,具有一定的应用价值。然而对LTTMs的研究尚处于起步阶段,如果后期对LTTMs吸收剂进行结构优化,定会使得LTTMs在吸收领域得到广泛应用。本文对所有的流程均进行了动态控制研究,并且提出的控制结构能够很好的抵抗进料流量和进料组成扰动,取得了较好的控制效果,为其工业应用提供了有力的理论依据。