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预测型热力学模型用于分离苯和噻吩过程强化的研究

韩敬莉  董一春  代成娜  雷志刚  
【摘要】:采用萃取精馏的方法分离苯-噻吩体系。一方面,当以有机溶剂为萃取剂时,存在易挥发,毒性大,用量大等问题,通过采用混合萃取剂(有机溶剂+离子液体)的方法对分离过程进行改进。在本研究中采用COSMO-RS模型对45种离子液体进行筛选,分别计算出离子液体对分离体系的选择性和溶质在离子液体中的无限稀释活度系数,综合考虑离子液体选择性、溶解能力、热稳定性和化学稳定性和价格等因素,进而确定1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([EMIM][BF4])为合适的萃取剂添加剂。分别以N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和DMF-[EMIM][BF4]为萃取剂,结果表明当采用DMF-[EMIM][BF4]作为萃取剂时,DMF在气相中的含量减少。分别测定苯-噻吩-DMF三元体系和苯-噻吩-DMF-[EMIM][BF4]四元体系的汽液相平衡数据,进一步关联出UNIFAC模型中基团相互作用参数,对现有的UNIFAC模型基团相互作用参数表进行补充。另一方面,通过对萃取精馏流程进行改进和优化,降低过程能耗。利用Aspen Plus软件对萃取精馏过程进行模拟,选用UNIFAC作为流程模拟的热力学模型,将本实验中关联出的基团相互作用参数带入到流程模拟中,利用单塔侧线采出代替双塔流程,可将传统的六塔流程简化为四塔,结果表明改进的四塔流程相比较传统的六塔流程,再沸器和冷凝器热负荷分别降低了6.47%和6.41%。因此,改进的四塔流程不仅可以完成分离任务,而且节约设备投资的同时,降低了能耗,符合现在节能减排小型化的工业要求。

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