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液液萃取+精馏分离叔戊醇—水共沸物及相关液液相平衡研究

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液液萃取+精馏分离叔戊醇—水共沸物及相关液液相平衡研究

作者：杨飞燕天津大学

学位级别：硕士

叔戊醇在有机合成、彩色胶片、溶剂、石油添加剂等方面有着广泛的应用,在生产和使用叔戊醇的过程中经常产生叔戊醇与水的共沸物。液液萃取是一种有效的分离共沸物的方法,它具有处理量大、能耗低、效率高等优点。萃取工艺的基础是萃取剂... 详细信息

叔戊醇在有机合成、彩色胶片、溶剂、石油添加剂等方面有着广泛的应用,在生产和使用叔戊醇的过程中经常产生叔戊醇与水的共沸物。液液萃取是一种有效的分离共沸物的方法,它具有处理量大、能耗低、效率高等优点。萃取工艺的基础是萃取剂,目前公开的文献中缺乏适用于该体系的萃取剂。本文通过查阅文献并结合相关经验,选择正庚醇、正辛醇、异辛醇为萃取分离叔戊醇-水共沸物的萃取剂。本文通过实验测定了叔戊醇-水-正庚醇/正辛醇/异辛醇三个三元体系的在303.2K、313.2K、323.2K下的液液平衡数据,通过Othmer-Tobias和Hand方程进行实验数据的一致性检验,两方程拟合的相关系数R均接近于1,表明实验数据误差较小。计算了三种萃取剂的分配系数(D)和选择性系数(S),结果显示:在本文实验条件下,三种萃取剂的S值在118～423之间,远大于1,对叔戊醇-水体系中的叔戊醇有较好的萃取作用。用NRTL和UNIQUAC模型回归实验数据,得到两模型的二元交互作用参数。本文通过综合考虑三种萃取剂的选择性系数(S)、沸点、粘度以及后续分离对加热蒸汽的要求,选择了正庚醇作为萃取剂来分离叔戊醇-水共沸物。建立了液液分相+萃取+精馏(流程一)和萃取+精馏(流程二)两种分离叔戊醇-水共沸物的工艺流程,通过灵敏度分析确定了各塔适宜的设备参数和操作条件。在此条件下两流程叔戊醇产品质量分数为0.995,叔戊醇产品收率均可达到99.99%,流程一比流程二能耗低30.20%,溶剂循环量减少33.33%。在进料组成与流量相同且叔戊醇产品质量分数均为0.995的前提下,流程一比以环己烷为共沸剂的共沸精馏和以环己烷为萃取剂的液液萃取+共沸精馏工艺再沸器热负荷分别减少50.43%和12.17%,溶剂用量分别减少了75.00%和66.67%。

关键词：液液平衡叔戊醇水正庚醇流程模拟

Measurements and thermodynamic modeling of liquid–liquid equilibria in ternary system 2-methoxy-2-methylpropane+p-cresol+water

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Chinese Journal of Chemical Engineering 2016年第3期24卷 360-364页

作者： Liejin Luo Dong Liu Libo Li Yun Chen Key Laboratory of Heat Transfer Enhancement and Energy Conservation of Ministry of Education School of Chemistry and Chemical EngineeringSouth China University of Technology

Liquid–liquid equilibrium(LLE)data for the ternary system 2-methoxy-2-methylpropane(methyl tert-butyl ether)+ p-cresol + water was measured at atmospheric pressure and temperatures of 298.15 K and 313.15 K.From the distribution coefficients and selectivity,it was found that 2-methoxy-2-methylpropane is an efficient solvent to extract p-cresol from wastewater.The consistency of the experimental tie-line data was verified with the Hand and Bachman equations.These data were also correlated with the non-random two liquid(NRTL)and universal quasi-chemical correlation activity coefficient(UNIQUAC)models to yield binary interaction parameters for p-cresol extraction process evaluation.Both models agreed with experiments very well,yet the NRTL model showed even smaller average deviation than the UNIQUAC model.

关键词：热力学模型液液平衡对甲酚三元体系废水 UNIQUAC模型测量甲基叔丁基醚

[Bmim][PF_6]-丁酮肟-水-硫酸铵体系液液平衡的研究

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高校化学工程学报 2015年第6期29卷 1313-1319页

作者：张宸陈巧丽吴可君何潮洪浙江大学化学工程与生物工程学院浙江杭州310027

酮胺法生产丁酮肟过程中会副产含有丁酮肟的硫酸铵水溶液,需采用合适的溶剂来萃取回收其中的丁酮肟。作为可替代传统有机溶剂的"绿色溶剂",离子液体在萃取分离领域显现出良好的应用前景。测定了疏水性离子液体[Bmim][PF_6]-水-硫酸铵、[... 详细信息

酮胺法生产丁酮肟过程中会副产含有丁酮肟的硫酸铵水溶液,需采用合适的溶剂来萃取回收其中的丁酮肟。作为可替代传统有机溶剂的"绿色溶剂",离子液体在萃取分离领域显现出良好的应用前景。测定了疏水性离子液体[Bmim][PF_6]-水-硫酸铵、[Bmim][PF6]-丁酮肟-水和[Bmim][PF_6]-丁酮肟-水-硫酸铵体系在303.15 K时的液液平衡数据,使用Bachman方程验证了实验数据的可靠性,同时计算了丁酮肟的分配系数(D)。在此基础上,考察了萃取时间、硫酸铵浓度和丁酮肟浓度对硫酸铵水溶液中丁酮肟的萃取效果的影响。实验结果表明,萃取较快达到平衡且效果较好。硫酸铵能提高萃取效果,且硫酸铵浓度越大,萃取效果越好。最后使用Rajendran改进的Eisen-Joffe方程对所得[Bmim][PF_6]-丁酮肟-水-硫酸铵体系的液液平衡数据进行了关联计算,结果表明计算值与实验值符合较好。研究结果能为工业上利用离子液体[Bmim][PF_6]萃取硫酸铵水溶液中的低浓度丁酮肟提供一定的参考。

关键词： [Bmim][PF6] 液液平衡丁酮肟硫酸铵

含5-羟甲基糠醛三元体系液液平衡测定及关联

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化学工程 2019年第5期47卷 39-43,61页

作者：张永昭郭霞卢美珍杭州职业技术学院临江学院浙江杭州310018 浙江工业大学化学工程学院浙江杭州310014 浙江赞宇科技股份有限公司浙江杭州310009

为了给两相法工艺合成5-羟甲基糠醛(5-HMF)提供可靠的热力学数据,采用静态平衡法测定了水-5-HMF-正丁醇、水-5-HMF-异丁醇和水-5-HMF-甲基异丁基酮(MIBK)3个三元体系的液液平衡,并采用NRTL方程对实验数据进行关联,确定了模型参数。结果... 详细信息

为了给两相法工艺合成5-羟甲基糠醛(5-HMF)提供可靠的热力学数据,采用静态平衡法测定了水-5-HMF-正丁醇、水-5-HMF-异丁醇和水-5-HMF-甲基异丁基酮(MIBK)3个三元体系的液液平衡,并采用NRTL方程对实验数据进行关联,确定了模型参数。结果表明:5-HMF在3个体系中的分配系数均大于1,倾向存在于有机相中;5-HMF质量分数对分配系数有显著影响,随着5-HMF质量分数的增大,分配系数降低;温度对5-HMF分配系数有一定的影响,但不如5-HMF质量分数显著;NRTL方程计算值与实验值的最大平均相对偏差小于10%。研究结果为两相法工艺生产5-HMF提供了可靠的热力学数据和计算模型。

关键词：液液平衡 5-羟甲基糠醛正丁醇异丁醇甲基异丁基酮

乙酸乙酯-间苯二酚-酸性盐水液液相平衡测定及关联

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化工学报 2016年第4期67卷 1098-1102页

作者：孔令启王渊朴曹婺李玉刚青岛科技大学计算机与化工研究所山东青岛266042 青岛科技大学化工学院山东青岛266042

乙酸乙酯作为萃取剂在酸性盐水环境下萃取间苯二酚。平衡法测定了40℃、101.33 k Pa时乙酸乙酯-间苯二酚-酸性盐水准三元体系的液液相平衡数据,实验结果表明间苯二酚的存在增加了乙酸乙酯和水的相互溶解度,降低了萃取效率;盐的存在则降... 详细信息

乙酸乙酯作为萃取剂在酸性盐水环境下萃取间苯二酚。平衡法测定了40℃、101.33 k Pa时乙酸乙酯-间苯二酚-酸性盐水准三元体系的液液相平衡数据,实验结果表明间苯二酚的存在增加了乙酸乙酯和水的相互溶解度,降低了萃取效率;盐的存在则降低了乙酸乙酯在水中的溶解度,有利于间苯二酚的萃取。用NRTL模型对实验数据进行了关联,得到了乙酸乙酯-间苯二酚-酸性盐水体系的液液相平衡模型参数,关联结果与实验数据基本吻合。测定的液液相平衡数据可为间苯二酚萃取过程以及间苯二胺水解联产间苯二酚和间氨基苯酚的生产装置的工艺设计提供依据。

关键词：间苯二酚乙酸乙酯液液平衡 NRTL模型溶剂萃取

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润滑油糠醛精制过程液液平衡及物性估算方法

高校化学工程学报 2016年第4期30卷 761-767页

作者：何昌春汪勤雷杨刘雪刚张冰剑陈清林中山大学化学与化学工程学院广东省石化过程节能工程技术研究中心广东广州510275 武汉科技大学化学工程与技术学院湖北武汉430081

提出了一套采用虚拟组分法来估算润滑油糠醛精制过程中的物理性质和液液平衡的方法。虚拟组分的物性参数由物性实验数据拟合得到,这些参数可满意描述润滑油及其分离物的密度、比重、折光率及含硫量,且可推广应用到其它平均沸点下的润滑... 详细信息

提出了一套采用虚拟组分法来估算润滑油糠醛精制过程中的物理性质和液液平衡的方法。虚拟组分的物性参数由物性实验数据拟合得到,这些参数可满意描述润滑油及其分离物的密度、比重、折光率及含硫量,且可推广应用到其它平均沸点下的润滑油。利用物性估算得到虚拟组分的分子量,液液平衡数据的质量分数可转化为摩尔分数,进而可用NRTL活度系数模型回归计算,最终可应用于工业实际中的润滑油糠醛精制抽提塔的模拟。该估算方法与文献结果相比,在关联的结果上具有一定优势,对于密度、比重和折光率而言,该估算方法得到平均绝对偏差均小于文献偏差的0.5倍,而对于预测结果,两种方法的偏差基本相当。另外,按此方法估算得到的虚拟组分性质更加合理可信,可为模拟工作提供可靠的基础数据。

关键词：润滑油糠醛液液平衡 NRTL 虚拟组分

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含离子液体液液平衡的UNIQUAC模拟

化学工程 2016年第7期44卷 24-29页

作者：刘薇许希彩李敏张震李英生王英龙青岛科技大学化工学院山东青岛266042

为了解决UNIQUAC模型在关联含离子液体液液平衡数据时,因离子液体的分子结构参数r和q不完全而使其应用受限的问题,文中采用量子化学法计算了近几年报道的液液平衡文献中涉及的8种离子液体的分子结构参数r和q。利用密度泛函理论优化离子... 详细信息

为了解决UNIQUAC模型在关联含离子液体液液平衡数据时,因离子液体的分子结构参数r和q不完全而使其应用受限的问题,文中采用量子化学法计算了近几年报道的液液平衡文献中涉及的8种离子液体的分子结构参数r和q。利用密度泛函理论优化离子液体的分子结构,得到离子液体的最优结构和最优能,然后采用极化连续介质模型计算最优分子结构的体积和表面积,进而得到离子液体分子结构的r和q值。使用含上述数值的UNIQUAC模型关联了20种含离子液体的三元体系在不同温度下的液液平衡数据,并计算出模型的预测值与实验值的均方根偏差,187个连结点数据的均方根偏差值平均为0.011 7。结果表明:计算的离子液体的r和q值用于UNIQUAC方程中能较好地关联三元体系液液平衡数据。

关键词：离子液体液液平衡 UNIQUAC模型量子计算体积和面积参数

2-甲基丁烷、2,2-二甲基丁烷-苯-环丁砜体系液液平衡数据的测定与关联

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高校化学工程学报 2014年第2期28卷 412-415页

作者：孙晓岩项曙光青岛科技大学炼油化工高新技术研究所山东青岛266042

用平衡釜法测定了常压下,297.15 K下2-甲基丁烷-苯-环丁砜体系以及313.15 K下2,2-二甲基丁烷-苯-环丁砜体系三元液液平衡数据,并应用Othmer-Tobias关联式对数据质量进行检验。然后,分别用NRTL和UNIQUAC模型对所测数据进行了热力学关联,... 详细信息

用平衡釜法测定了常压下,297.15 K下2-甲基丁烷-苯-环丁砜体系以及313.15 K下2,2-二甲基丁烷-苯-环丁砜体系三元液液平衡数据,并应用Othmer-Tobias关联式对数据质量进行检验。然后,分别用NRTL和UNIQUAC模型对所测数据进行了热力学关联,得到了相应的二元能量交互作用参数,并由这些参数对实验点进行理论计算,由均方误差以及平均绝对误差值结果显示,计算值与实验值吻合良好,说明NRTL和UNIQUAC模型均可适用于芳烃抽提过程的模拟和计算。

关键词：苯环丁砜液液平衡测定关联

基于COSMO-SAC模型的离子液体萃取剂的选择

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化工学报 2013年第2期64卷 452-469页

作者：李瑞崔现宝吴添冯天扬张缨天津大学化工学院化学工程联合国家重点实验室天津300072

COSMO-SAC模型是计算无限稀释活度因子的一种有效方法,只需知道分子结构,即可进行有机物或离子液体的无限稀释活度因子计算。COSMO-SAC模型中最耗时的计算步骤是产生σ-图谱(σ-profile)的量子化学计算。利用Materials Studio软件中的DM... 详细信息

COSMO-SAC模型是计算无限稀释活度因子的一种有效方法,只需知道分子结构,即可进行有机物或离子液体的无限稀释活度因子计算。COSMO-SAC模型中最耗时的计算步骤是产生σ-图谱(σ-profile)的量子化学计算。利用Materials Studio软件中的DMol3模块,建立了包含32种离子液体阴离子和191种离子液体阳离子的σ-图谱数据库。利用σ-图谱数据库和COSMO-SAC模型,针对离子液体液液萃取过程,提出了离子液体萃取剂的计算机辅助分子设计方法。以乙醇-乙酸乙酯体系为研究对象,选择了适宜的离子液体萃取剂,采用乙醇-乙酸乙酯-离子液体三元体系的液液平衡文献数据进行了验证。

关键词：离子液体 COSMO—SAC模型无限稀释活度因子萃取剂液液平衡