环已烷和苯分离过程的模拟研究
环己烷是工业上生产环己醇、己二酸和己内酰胺的重要原料，也可用于生产聚酰胺（尼龙-6，6和尼龙6）。在20世纪80年代，首次提出用苯催化加氢的方法制取环己烷，虽然该方法简单且副产物少，但由于环己烷和苯之间沸点差异仅为0.7K，容易形成共沸物，使得原料分离较为困难。因此，通过普通的分离方法很难分离它们。在工业中，通过使用有机溶剂如环丁砜对环己烷和苯进行萃取分离，但有机溶剂选择性较低，并且用量较大，从而增加了工艺成本。离子液体具有强大的萃取和分离能力，并且具有独特的性质，例如宽的液体范围、高的热稳定性、易燃性和可忽略的蒸汽压。本论文旨在解决这些问题，并且评估离子液体作为苯-环己烷分离过程中绿色溶剂的潜力。 本论文采用传统溶剂环丁砜和绿色离子液体1-丁基-3-甲基咪唑四氯铝酸盐，对环己烷与苯的分离进行了两次独立的过程模拟研究，两种溶剂均在Aspen Plus(V10)中模拟。通过调节理论塔板数，回流比，馏分率，萃取剂流率，共沸物进料温度和萃取剂进料温度等参数，研究了用这两种溶剂作为萃取剂分离环己烷和苯的可行性，最后在共沸物进料量为450kg、环己烷质量分数0.8、温度为310K和压力为515kPa条件下对传统溶剂和离子液体分离工艺进行了比较，为了获得高达99.50％的环己烷产物的纯度和98.0％的高苯回收率，计算了所需的理论塔板数和溶剂比(S/F)。结果表明:(1)当环丁砜用作萃取剂时，得到的环己烷质量纯度为99.56％，苯回收率为98.13％，总能量消耗为1.36GJ/t环己烷。在同样的条件下，当n=6时，溶剂比为3;(2)当[BMIM][AlCl4]用作萃取剂时，所得环己烷的质量纯度为99.62％，苯回收率为99.32％，总能耗为0.84GJ/t环己烷。当n=6时，溶剂比为0.4，并且离子液体的损失可忽略不计;(3)通过比较两种分离方法，发现通过两种分离方法得到的环己烷产物的纯度和回收率基本相同，满足分离要求。与环丁砜分离工艺相比，[BMIM][AlCl4]分离工艺节省了38.23％的能源需求和39.33％的成本。本论文的研究成果为离子液体分离环己烷-苯共沸物提供了可行的方向。 为了检查两种溶剂的可行性，进行了效率，能量，萃取剂损失和成本分析的比较，并且离子液体在各个方面都表现更优。
环己烷;苯;催化加氢;原料分离;离子液体
北京化工大学
硕士
化学工程与技术
于光认
2019
中文
TQ231.14
2019-09-26（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）