丙酮和正己烷共沸物的萃取剂研究
共沸精馏分离正已烷和乙酸乙酯的模拟研究
共沸精馏分离正已烷和乙酸乙酯的模拟研究叶青;肖国栋【摘要】正己烷和乙酸乙醇形成最低共沸物,以丙酮为共沸剂,采用共沸精馏方法分离.应用ASPENPLUS软件进行模拟以丙酮为共沸剂,分离正已烷、乙酸乙酯混合物的流程.确定了共沸精馏塔的最佳操作条件,即共沸剂丙酮的用量为74kg/h,回流比为1.5,原料的进料位置为第14块板,丙酮的进料位置为第四块板,此时,塔釜乙酸乙酯的质量分数可达99.9%以上.【期刊名称】《常州大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2010(022)002【总页数】3页(P31-33)【关键词】共沸精馏;共沸剂;剩余曲线;丙酮【作者】叶青;肖国栋【作者单位】常州大学,化学化工学院,江苏,常州,213164;常州大学,化学化工学院,江苏,常州,213164【正文语种】中文【中图分类】TQ028.14目前,在医药等很多领域内,均使用大量的正己烷和乙酸乙醋作为有机溶剂,如压敏胶带制造采用的溶剂为乙酸乙醋,诺氟沙星微囊的研制采用的溶剂为正己烷[1]。
在最终产品中,这些溶剂必须完全脱除,因而形成有机溶剂废液。
因此回收利用这些有机溶剂就成为一个重要的问题[2]。
正己烷和乙酸乙醋形成最低共沸物,采用普通精馏法无法将其分离,因此必须采用一些特殊的分离方法,共沸精馏就是一种很有效的分离方法。
共沸剂的选择关系到共沸精馏能否顺利进行以及经济是否合理[3-5]。
正己烷和乙酸乙酯形成最低共沸物,选用的共沸剂应与正己烷和乙酸乙醋组分之一形成一种新的二元最低共沸物,所形成的二元最低共沸物的沸点应低于正己烷-乙酸乙醋共沸物的沸点,并且共沸剂要容易回收,具有良好的物性,经济性好。
本工作选择丙酮作为共沸剂,用Aspenp lus软件模拟了以丙酮为共沸剂分离正已烷和乙醇乙酯的工艺流程,并确定了最佳工艺条件,为工艺设计提供了依据。
正己烷和乙酸乙酯的正常沸点分别为69.0℃和77.1℃[6-8],在101.3 kPa下形成二元最低共沸物,共沸组成为正己烷的质量分数为61.0%,乙酸乙酯的质量分数为39.0%。
《离子液体作为萃取剂分离丙酮-甲醇共沸物系的研究》
《离子液体作为萃取剂分离丙酮-甲醇共沸物系的研究》摘要：本文旨在研究离子液体作为萃取剂在分离丙酮-甲醇共沸物系中的应用。
通过实验分析，探讨了离子液体的物理化学性质及其在共沸物系分离过程中的作用机制，为工业上高效、环保的有机物分离提供新的思路和方法。
一、引言在化工生产过程中，共沸物系的分离一直是工业界面临的难题之一。
丙酮和甲醇作为常见的有机溶剂，其共沸物系的分离尤为重要。
传统的分离方法往往存在能耗高、污染大等问题。
近年来，离子液体作为一种新型的绿色溶剂，因其良好的溶解能力和较低的挥发性，被广泛应用于有机物分离领域。
因此，研究离子液体作为萃取剂在丙酮-甲醇共沸物系分离中的应用具有重要意义。
二、离子液体的性质及其应用离子液体是由有机阳离子和无机或有机阴离子构成的盐类，具有熔点低、热稳定性好、溶解能力强等优点。
其独特的物理化学性质使其在萃取、催化、电化学等领域具有广泛的应用前景。
在共沸物系分离中，离子液体因其低挥发性和良好的溶解性能，可以有效降低分离过程的能耗和减少环境污染。
三、实验方法与步骤本实验选用多种不同种类的离子液体作为萃取剂，通过对丙酮-甲醇共沸物系的萃取实验，分析离子液体的萃取效果及分离性能。
具体实验步骤如下：1. 准备不同种类的离子液体和丙酮-甲醇共沸物系；2. 在一定温度和压力下，将离子液体与共沸物系进行混合萃取；3. 通过分析萃取后各相的组成，评估离子液体的萃取效果和分离性能；4. 对比不同种类离子液体的萃取效果，找出最佳萃取剂；5. 分析离子液体在萃取过程中的作用机制。
四、结果与讨论1. 实验结果：（1）不同种类的离子液体对丙酮-甲醇共沸物系的萃取效果存在差异；（2）最佳萃取剂对共沸物系的分离效果显著，能够有效提高各组分的纯度；（3）离子液体在萃取过程中表现出良好的稳定性和重复使用性。
2. 讨论：（1）离子液体的物理化学性质对其在共沸物系萃取过程中的效果具有重要影响；（2）最佳萃取剂的筛选对于提高共沸物系分离效率和纯度至关重要；（3）离子液体作为萃取剂在共沸物系分离中具有较大的应用潜力，可进一步研究其在其他有机物分离领域的应用。
丙酮和正己烷共沸物的萃取剂研究
44丙酮和正己烷都是常用的有机化工原料# 丙酮和正己烷 常压下能形成最低共沸物# 共沸组成为正己烷的质量分数为 3$="共沸温度为 3'&J=*$+ # 为此"采用普通精馏无法进行分 离# 在这种情况下可以采用催化精馏$变压精馏$共沸精馏等 特殊精馏法萃取进行分离# 相对与传统的共沸精馏而言"由于 萃取精馏所采用的萃取剂沸点较高"不易挥发"溶剂从塔釜排 放"因而能耗低"污染少等优点"而且采用连续萃取精馏流程可 将萃取剂循环利用# 因而萃取剂的选择是萃取精馏技术能否 实现的重要关键*)2(+ # 本文以丙酮和正己烷体系为研究对象" 通过绘制二元汽液平衡相图"筛选出合适的萃取剂#
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科教论坛 !"#!$%&$'(') *+&,-./&$01$21(3$&)%$1$%%)0
丙酮和正己烷共沸物的萃取剂研究
谭4绒4尚4林4陈4凤4李4静4王克良4连明磊4杨建发
六盘水师范学院化学与化学工程系!贵州六盘水!""&$$)
摘4要本文选择二甲基亚砜二甲基乙酰胺环己醇?2甲基吡咯烷酮乙二醇甲醚苯甲酸甲酯和丁酸丁酯这七种常用溶剂 分别作为萃取剂分离丙酮和正己烷共沸物通过拟二元汽液平衡相图分析环己醇是作为丙酮和正己烷共沸物的最佳萃取剂
&#
%结论 通过比较二甲基亚砜$二甲基乙酰胺$环己醇$?2甲基吡咯 烷酮$乙二醇甲醚$苯甲酸甲酯和丁酸丁酯这七种常用溶剂分 离丙酮和正己烷共沸物的效果"最终确定环己醇是分离丙酮和 正己烷共沸物效果最好的萃取剂# 参考文献 $ 邹灿灿袁慎峰陈志荣尹红&丙酮和正己烷共沸体系 萃取 精 馏 的 模 拟 优 化 < &计 算 机 与 应 用 化 学 )%$3 %( )1>2)1J& ) 杨文东袁慎峰陈志荣等&乙酸乙醋 n正己烷萃取精 馏过程 的 模 拟 计 算 < &计 算 机 与 应 用 化 学 )%$) )' J '>32'>J& ( 张春勇郑纯智唐江宏等&萃取精馏分离甲基环己烧 和甲苯工艺过程的模拟 < &石油化工)%$$3%> >()2>(>& 基金项目贵 州 省 教 育 厅 教 学 内 容 与 课 程 体 系 改 革 项 目 :_O<:$%'11)%$0%3 贵州省科技厅联合基金项目 黔科合 < 字 acaO)%$()1 号 贵州省普通高等学校煤系固体废弃物 资源化技术创新团队 ?N黔教合人才团队字)%$330 号 贵 州省教育厅特色重点实验室项目 )%$$)1J 贵州省煤炭资 源清洁高效利用科研实验平台 黔科平台)%$$3%%( 号 作者简介谭绒$''32 女贵州普安人工学学士主要 从事化工传质与分离研究 通信作者李静$'J02 女河北石家庄人硕士讲师主 要从事化工传质与分离节能方面的研究
《离子液体作为萃取剂分离丙酮-甲醇共沸物系的研究》
《离子液体作为萃取剂分离丙酮-甲醇共沸物系的研究》摘要：本文主要探讨离子液体作为萃取剂在分离丙酮-甲醇共沸物系中的应用。
通过实验分析，对比了传统萃取方法与离子液体萃取法的性能差异，并对离子液体的选择、萃取条件进行了详细研究。
实验结果表明，离子液体萃取法在分离丙酮-甲醇共沸物系中具有显著优势。
一、引言在化工生产过程中，丙酮和甲醇的混合物常常形成共沸物系，这给分离过程带来了困难。
传统的萃取方法如蒸馏、吸附等在处理此类共沸物系时效率较低，因此寻找新的萃取技术成为研究的热点。
近年来，离子液体因其独特的物理化学性质，如低挥发性、高溶解能力等，被广泛应用于有机物系的分离。
因此，本文旨在研究离子液体作为萃取剂在分离丙酮-甲醇共沸物系中的应用。
二、离子液体及其应用概述离子液体是一种由有机阳离子和无机或有机阴离子组成的盐类物质，具有低挥发性、高稳定性等特性。
因其独特性质，离子液体被广泛应用于化工分离过程。
然而，不同种类和组成的离子液体对于不同的物质有不同的溶解能力和选择性。
因此，选择合适的离子液体对于萃取过程至关重要。
三、实验部分1. 实验材料与方法实验所需材料包括不同种类的离子液体、丙酮、甲醇以及必要的实验设备。
采用静态萃取和动态萃取两种方法进行实验，对比其效果。
2. 实验步骤（1）选择合适的离子液体；（2）配置不同比例的丙酮-甲醇混合物；（3）进行静态萃取实验，观察离子液体对混合物的分离效果；（4）进行动态萃取实验，研究操作条件如流速、温度等对萃取效果的影响；（5）通过高效液相色谱、红外光谱等手段分析萃取后的混合物组成。
四、结果与讨论1. 离子液体的选择与效果实验结果表明，某类离子液体对于丙酮和甲醇的溶解能力较强，能够有效地进行混合物的分离。
通过对比不同种类离子液体的效果，我们选择了最合适的离子液体进行后续研究。
2. 静态萃取与动态萃取的对比静态萃取实验表明，离子液体对丙酮和甲醇的混合物具有较好的分离效果。
在动态萃取过程中，随着流速的增加，分离效果略有下降，但总体上仍保持较高水平。
以乙二醇为萃取剂分离多种共沸物系的研究
1 4 种共沸物系数据
本文分析了以乙二醇为溶剂的 4 种共沸物系 ， [6-9] 其基础数据列于表 1 中。
表 1 4 种共沸物系的数据
共沸物系 共沸点 /℃ 共沸组成（摩尔分数）
丙酮 - 甲醇
55.24
丙酮 0.779，甲醇 0.221
环己烷 - 异丙醇 69.31 环己烷 0.608，异丙醇 0.392
作者简介：李萍丽（1996-），女，山东滨州人，主要从事化工过程模拟与设计方面的研究 通信联系人：王克良（1984-），男，黑龙江省齐齐哈尔市人，硕士，副教授，主要从事化工传质与分离、节能方面的研究。E-mail：
wangkeliang84@ 收稿日期：2018-05-21
第8期
李萍丽等：以乙二醇为萃取剂分离多种共沸物系的研究
全浓度范围内（摩尔分数）相对挥发度的影响，结果
如表 2 所示。其中 α1 表示无萃取剂加入的相对挥
发度，α2 表示乙二醇加入的相对挥发度。
表 2 乙二醇对 4 种共沸物系相对挥发度的影响
w 丙酮-甲醇 环己烷-异丙醇 异丙醇-水 乙醇-甲苯
( 轻组分 ) α1 α2 α1
α2
α1 α2 α1 α2
0.1 2.21 1.63 3.67 7.42 9.44 3.45 10.54 9.34
第 47 卷 第 8 期 2018 年 8 月
化工技术与开发 Technology & Development of Chemical Industry
Vol.47 No.8 Aug. 2018
以乙二醇为萃取剂分离多种共沸物系的研究
李萍丽 1，曾小琴 1，罗 仙 1，王克良 1*，李 志 1，杜廷召 2
异丙醇 - 水
[DMIM]DMP萃取精馏分离丙酮和甲醇共沸体系的研究
![[DMIM]DMP萃取精馏分离丙酮和甲醇共沸体系的研究](https://img.taocdn.com/s3/m/6161f6dc5fbfc77da269b1af.png)
离 子液 体 作 为一 种 新 型绿 色 溶 剂 ， 具有 性 质 稳
定、 饱 和蒸 汽压 几 乎 为零 、 易 回收 等 优 良性 能 ， 很 适 合用 作溶 剂 ， 因此 引起 了人 们 的广 泛关 注１ 。 目前 针 对 丙 酮 和 甲 醇共 沸 物 ，已有 不 少 学 者进 行 了研 究 。Ｓ ｅ ｉ ｌ ｅ ｒ ［ ３ １ 和Ｋ ｕ ｒ ｚ ｉ ｎ ［ ４ １ 分别 测 定 了离子 液 体 １ ， ３ 一 二 甲基 咪唑 四氟 硼酸 盐［ Ｅ ＭＩ Ｍ］ ［ Ｂ Ｆ ４ ］ 、 Ｎ 一 丁基 吡 啶六 氟 磷 酸盐 ［ Ｂ Ｐ Ｙ ］ ［ Ｐ Ｆ ６ ］ 和丙 酮－ 甲醇 混合 物 的汽 液相 平 衡 数据 ， 发现 这 两种 离 子 液体 均 可 以作 为 溶 剂打 破 丙 酮 和 甲醇 的共 沸现象 。 Ｌ ｉ 等旧测 定 了 １ ０ １ ． ３ ｋ Ｐ ａ下 １ ． 乙基 － ３ 一 甲基 咪 唑 乙 酸 盐［ Ｅ ＭＩ Ｍ ］ ［ Ｏ Ａ Ｃ ］ － 甲醇． 丙 酮 三
分 离效 率 和设 备 要求 ， 目前 工 业 上多 采 用 萃取 精 馏
法 分离 共沸 体 系。
（ ［ Ｅ ＭＩ Ｍ］ Ｄ Ｅ Ｐ ）和 １ 一 丁 基一 ３ － 甲基 咪唑 磷 酸二 丁 酯 盐 （ ［ Ｂ ＭＩ Ｍ］ Ｄ Ｂ Ｐ ） 分 别作 为丙 酮 和 甲醇共 沸 物 的溶 剂 ， 测定 了三个 体 系 的汽 液 相 平衡 数 据 ， 并 比较 了三 种 离子 液体 的分离 效果 ， ［ Ｄ ＭＩ Ｍ］ Ｄ ＭＰ打破共 沸 现象 的
酮、 正 己烷 等 易 于 和 甲醇 形 成 共 沸 物 的物 质 ， 混 合
物 的沸点 常 要低 于 甲醇 的沸 点 ， 若 不 在 回流 液 中脱 除， 将 会 影 响 甲醇 的质 量 。 甲醇 和 丙 酮 的共 沸 物还
《离子液体萃取精馏分离2-丁酮-乙醇共沸物系的研究》
《离子液体萃取精馏分离2-丁酮-乙醇共沸物系的研究》一、引言随着精细化工的不断发展，许多化学反应会产生难以通过传统精馏方法分离的共沸物系。
其中，2-丁酮与乙醇的共沸物系因其接近的沸点和相似的分子结构，常常给分离工作带来困难。
近年来，离子液体因其独特的物理化学性质在萃取精馏领域得到了广泛的应用。
本文旨在研究离子液体萃取精馏在分离2-丁酮-乙醇共沸物系中的性能与优势。
二、文献综述自离子液体作为一种绿色、高效、可回收利用的萃取剂被引入到萃取精馏领域以来，其在共沸物系分离中的应用得到了广泛的关注。
离子液体因其具有较低的蒸汽压、良好的热稳定性和可调的物理化学性质，使得其在萃取精馏过程中能有效地分离低挥发度的有机物。
特别是对于那些接近沸点、具有相似分子结构的有机物，如2-丁酮和乙醇，离子液体的应用更是显示出其独特的优势。
三、研究内容（一）实验材料与方法本实验采用离子液体作为萃取剂，通过精馏塔进行萃取精馏实验。
实验中使用的2-丁酮和乙醇为市售产品，离子液体则选择了一种具有良好热稳定性和萃取性能的品种。
实验设备包括精馏塔、加热装置、冷却装置和检测仪器等。
（二）实验过程与结果分析1. 实验过程首先，将2-丁酮和乙醇的混合物加入精馏塔中，然后加入适量的离子液体。
在一定的温度和压力下进行精馏，观察并记录塔顶和塔底的组成变化。
重复多次实验，以获得稳定的分离结果。
2. 结果分析通过对实验数据的分析，我们可以看出离子液体在萃取精馏过程中对2-丁酮和乙醇的分离效果。
通过对比加入离子液体前后的分离效果，我们可以看出离子液体在分离过程中的优势。
此外，我们还可以通过改变离子液体的用量、温度和压力等参数，来研究这些参数对分离效果的影响。
（三）结果讨论实验结果表明，离子液体在萃取精馏过程中能够有效地分离2-丁酮和乙醇。
这主要得益于离子液体独特的物理化学性质，如较低的蒸汽压、良好的热稳定性和可调的极性。
此外，我们还发现，通过调整离子液体的用量、温度和压力等参数，可以进一步优化分离效果。
丙酮萃取实验报告
一、实验目的1. 探究丙酮作为萃取剂在分离混合物中的效果。
2. 学习使用丙酮萃取技术从混合物中提取特定成分。
3. 了解萃取过程的基本原理和操作步骤。
二、实验原理丙酮萃取是一种利用溶剂萃取的分离技术。
由于不同物质在丙酮中的溶解度不同，通过选择合适的丙酮与混合物接触，可以将目标成分从混合物中分离出来。
实验中，通常使用分液漏斗等仪器，通过液-液萃取的方式实现分离。
三、实验器材和药品1. 器材：分液漏斗、铁架台、烧杯、滤纸、滴管、电子天平。
2. 药品：丙酮（分析纯）、待萃取混合物（如含有目标成分的有机物）。
四、实验步骤1. 准备：将待萃取混合物称量后，放入烧杯中。
2. 溶剂准备：将适量的丙酮倒入分液漏斗中。
3. 萃取：将混合物与丙酮充分混合，静置一段时间，使混合物中的目标成分溶解于丙酮中。
4. 分液：打开分液漏斗下方的旋塞，缓慢放出下层液体（通常为水相），保留上层液体（有机相）。
5. 过滤：将上层有机相通过滤纸过滤，去除杂质。
6. 测定：使用电子天平称量萃取出的目标成分，计算萃取效率。
五、实验现象1. 混合物与丙酮充分混合后，静置一段时间，出现分层现象。
2. 上层有机相颜色较深，表明目标成分已溶解于丙酮中。
3. 下层水相颜色较浅，表明目标成分已从混合物中分离出来。
六、实验结论1. 丙酮萃取是一种有效的分离技术，可用于从混合物中提取特定成分。
2. 实验中，选择合适的丙酮与待萃取混合物接触，可以显著提高目标成分的萃取效率。
3. 实验结果符合预期，验证了丙酮萃取技术的可行性和有效性。
七、注意事项1. 实验过程中，注意保持实验室环境卫生，避免发生火灾或爆炸。
2. 操作分液漏斗时，要轻柔缓慢，防止液体溅出。
3. 使用丙酮时，要佩戴防护手套和口罩，避免接触皮肤和吸入有害气体。
4. 实验结束后，及时清理实验器材，确保实验室整洁。
八、拓展应用1. 丙酮萃取技术广泛应用于化工、医药、环保等领域，可用于分离、提纯、分析等多种目的。
正己烷-乙酸乙酯共沸物萃取精馏工艺模拟研究
摘要：本文应用化工过程模拟软件 ＡｓｐｅｎＰｌｕｓ对正己烷 －乙酸乙酯共沸物系的萃取精馏过程进行了模拟与优化。以糠醛为萃取剂，运用 灵敏度分析工具确定了萃取精馏塔和萃取剂再生塔的最佳工艺参数，在此工艺条件下：正己烷的质量分数达 ９９．５％，乙酸乙酯的质量分 数也达到 ９９．１％。 关键词：萃取精馏，ＡｓｐｅｎＰｌｕｓ，正己烷，乙酸乙酯 中图分类号：ＴＱ０２８ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８－０２１Ｘ（２０１９）０２－０１５０－０３
ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＳｔｕｄｙｏｎＥｘｔｒａｃｔｉｏｎＤｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎＰｒｏｃｅｓｓｏｆＨｅｘａｎｅ－ｅｔｈｙｌＡｃｅｔａｔｅＡｚｅｏｔｒｏｐｅ
ＬｉｕＹｏｎｇｄｕｏ１，ＳｈｉＳｏｎｇ２，ＷａｎｇＦｅｎｇ２，ＷａｎｇＫｅｌｉａｎｇ２，ＬｉａｎＭｉｎｇｌｅｉ２
（１．ＣｈｉｎａＰｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ＆ ＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＣｏｒｐ．ＮｏｒｔｈＣｈｉｎａＣｏｍｐａｎｙ，Ｒｅｎｑｉｕ ０６２５５２，Ｃｈｉｎａ；２．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄＭａｔｅｒｉａｌｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＬｉｕｐａｎｓｈｕｉＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＬｉｕｐａｎｓｈｕｉＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｌｉｕｐａｎｓｈｕｉ ５５３００４，Ｃｈｉｎａ；）
３．７７
０．７
基于正交实验的丙酮-正己烷共沸物萃取精馏工艺优化
2017年第3期科技广场总第184期基于正交实验的丙酮-正己烷共沸物萃取精馏工艺优化梁建东1汪梅1蒲兴云1王克良1连明磊1杜廷召2(1.六盘水师范学院化学与化学工程系，贵州六盘水553004;2.中国石油集团工程设计有限责任公司华北分公司，河北任丘062552)摘要:本文基于化工模拟软件Aspen Plus V7.3,选用乙二醇甲醚为萃取剂，对丙酮一正己烷共沸体系的连续萃取精馏过程进行模拟与条件优化。
利用正交实验对工艺参数进行优化，结果表明，在全塔理论板数为34，原料和萃取剂分别在第27块和第8块理论板进料，回流比为1.2，溶剂比为2.5的条件下，可得到纯度分别为99.60%和99.63%的丙酮和正己烷，萃取剂乙二醇甲醚的循环补充量为0.005kg/h。
模拟与优化结果为丙酮一正己烷共沸物连续萃取精馏分离过程的工业化设计和操作提供了理论依据和设计参考。
关键词：萃取精馏；丙酮；正己烷；乙二醇甲醚;Aspen Plus中图分类号:TQ028 文献标识码:A 文章编号：1671-4792(2017)3-0102-03Optimization of Acetone and N-hexane Azeotrope with ExtractiveDistillation Process Based on Orthogonal ExperimentLiang Jiandong1Wang Mei1Pu Xingyun1Wang Keliang1Lian Minglei1Du Tingzhao2(1 .Department of Chemistry and Chemical Engineering，Liupanshui Normal University，Guizhou Liupanshui553004; 2.North China Company，ChinaPetroleum Engineering Co.，LTD.，Hebei Renqiu 062552)Abstract ： Continuous extractive distillation process for acetone-n-hexane azeotropic system was simulated and optimized using Aspen Plus V7.3.2. Methoxyethanol was selected as a suitable extractant. Through the orthogonal experimentation, the technologic parameter was optimized. The simulation result shows that the mass fraction of acetoneand n-hexane can reach 99.60% and 99.63%, cyclic supplementation of ethylene glycol is 0.005kg/h while the number of theory stages is 34, the mixture feed stage is 27th, the solvent feed stage is 8 t h, the reflux ratio is 1.2, and thesolvent ratio is 2.5. The results are useful for the design and operation of continuous extractive distillation process foracetone- n-hexane azeotropic system.Keywords ： Extractive Distillation ； Acetone ； N-hexane ； 2-methoxyethanol ； Aspen Pluso引言★基金项目：贵州省科技厅联合基金项目（黔科合！字LKLS [2013]27号）；贵州省教育厅教学内容与课程体系改革项目 (编号:GZSJG10977201604);贵州省普通高等学校煤系固体 废弃物资源化技术创新团队（黔教合人才团队字[2014]46 号）；贵州省教育厅特色重点实验室项目（[2011]278)；贵州省 煤炭资源清洁高效利用科研实验平台（黔科平台[2011*4003 号)正己烷是一种无色透明液体，是工业上用途广 泛的~类溶剂之一，也是最具代表性的非极性溶剂%1]。
正己烷萃取实验报告
一、实验目的1. 探究正己烷作为萃取剂在液-液萃取中的应用。
2. 了解正己烷与其他溶剂的萃取性能差异。
3. 学习液-液萃取的基本原理和操作方法。
二、实验原理正己烷是一种常用的有机溶剂，具有良好的萃取性能。
液-液萃取是利用溶质在两种互不相溶的溶剂中的溶解度差异，通过分配系数的不同，将溶质从一种溶剂转移到另一种溶剂中，从而实现分离和提纯的过程。
在本实验中，我们利用正己烷对某种混合物中的目标化合物进行萃取。
三、实验器材和药品1. 实验器材：- 分液漏斗（梨形）- 铁架台（带铁圈）- 移液管- 烧杯- 滤纸- 热水浴- 烘箱2. 药品：- 正己烷- 待分离混合物- 饱和食盐水- 无水硫酸钠四、实验步骤1. 将待分离混合物加入烧杯中，加入适量的饱和食盐水，搅拌均匀。
2. 用移液管吸取一定量的正己烷，加入分液漏斗中。
3. 将分液漏斗固定在铁架台上，打开分液漏斗的活塞，缓慢加入待分离混合物。
4. 静置一段时间，待混合物分层。
5. 打开分液漏斗的活塞，放出下层水相，收集于另一烧杯中。
6. 将上层有机相继续加入烧杯中，加入适量的无水硫酸钠，搅拌使其吸去水分。
7. 将混合物过滤，收集滤液。
8. 将滤液转移至烧杯中，置于热水浴中蒸去正己烷，得到目标化合物。
五、实验现象1. 混合物加入饱和食盐水后，出现明显的分层现象。
2. 分液漏斗中，上层为有机相（正己烷），下层为水相。
3. 萃取过程中，有机相颜色逐渐变浅，说明目标化合物已进入有机相。
4. 蒸去正己烷后，烧杯中出现白色固体，为目标化合物。
六、实验结论1. 正己烷是一种有效的萃取剂，适用于液-液萃取实验。
2. 正己烷与水互不相溶，有利于混合物的分离。
3. 通过液-液萃取，成功将目标化合物从混合物中分离出来。
七、注意事项1. 实验过程中，注意安全操作，避免接触皮肤和眼睛。
2. 萃取过程中，确保混合物分层明显，以提高萃取效率。
3. 蒸去正己烷时，注意控制温度，避免温度过高导致目标化合物分解。
丙酮和正己烷共沸物的萃取剂研究
州省教 育厅特 色重点 实验 室项 目（ ［ ２ ０ １ １ ］ ２ ７ ８ ） ； 贵州省煤 炭资 源清洁高效利用科研 实验 平 台（ 黔科平 台［ ２ ０ １ １ ］ ４ ０ ０ ３号） 作 者简介 ： 谭绒（ １ ９ ９ ４ 一 ） ， 女， 贵州普安 人 ， 工 学学士 ， 主要
从 事化 工传质与分 离研 究。
平 衡关系 ， 见图 １ 。
多组分共沸混合物精馏工艺流程的研究
多组分共沸混合物精馏工艺流程的研究1、萃取精馏的原理在基本有机化工生产中，经常会遇到组分的相对挥发度比较接近，组分之间也存在形成共沸物的可能性。
若采用普通精馏的方法进行分离，将很困难，或者不可能。
对于这类物系，可以采用特殊精馏方法，向被分离物系中加入第三种组分，改变被分离组分的活度系数，增加组分之间的相对挥发度，达到分离的目的。
如果加入的溶剂与原系统中的一些轻组分形成最低共沸物，溶剂与轻组分将以共沸物形式从塔顶蒸出，塔底得到重组分，这种操作称为共沸精馏；如果加入的溶剂不与原系统中的任一组分形成共沸物，其沸点又较任一组分的沸点高，溶剂与重组分将随釜液离开精馏塔，塔顶得到轻组分，这种操作称为萃取精馏。
2、溶剂甄选原理由于萃取精馏混合物多为强非理想性的系统，所以工业生产中选择适宜溶剂时主要应考虑以下几点：（1）选择性：溶剂的加人必须使待拆分组分的相对溶解度提高明显，即为建议溶剂具备较低的选择性，以提升溶剂的利用率；2）溶解性：要求溶剂与原有组分间有较大的相互溶解度，以防止液体在塔内产生分层现象，但具有高选择性的溶剂往往伴有不互溶性或较低的溶解性，因此需要通过权衡选取合适的溶剂，使其既具有较好的选择性，又具有较高的溶解性；（3）沸点：溶剂的沸点应当低于原进料混合物的沸点，以避免构成溶剂与组分的共沸物。
但也无法过低，以防止导致溶剂回收塔釜梅过低。
目前提炼减压蒸馏溶剂甄选的方法存有实验法、数据库查阅法、经验值方法、计算机辅助分子设计法用实验法甄选溶剂就是目前应用领域最广泛的方法，可以获得较好的结果，但是实验花费很大，实验周期较长。
实验法存有轻易法、沸点仪法、色谱法、气论调等。
实际应用领域过程中往往须要几种方法融合采用，以延长吻合目标溶剂的时间。
溶剂甄选的通常过程为：经验分析、理论指导与计算机辅助设计、实验检验等。
若文献资料和数据不全系列，则只有实行最基本的实验方法，或者实行极具应用领域前景的计算机优化方法以谋求最佳溶剂。
萃取精馏分离丙酮-正庚烷混合物的装置及方法[发明专利]
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(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202011209463.0(22)申请日 2020.11.03(71)申请人 汇智工程科技股份有限公司地址 266061 山东省青岛市崂山区香港东路196号(72)发明人 张义 史普赟 陈晓荣 齐运峰 (74)专利代理机构 青岛发思特专利商标代理有限公司 37212代理人 张洒洒(51)Int.Cl.B01D 3/40(2006.01)C07C 45/83(2006.01)C07C 49/08(2006.01)C07C 7/08(2006.01)C07C 9/15(2006.01)(54)发明名称萃取精馏分离丙酮-正庚烷混合物的装置及方法(57)摘要本发明公开了一种萃取精馏分离丙酮‑正庚烷混合物的装置及方法，属于萃取精馏分离技术领域。
其技术方案为：包括萃取精馏塔，萃取精馏塔的塔底连接有再沸器，塔顶连接有第一冷凝器，第一冷凝器的出口与萃取精馏塔的回流入口之间连接有回流罐。
本发明具有不用引入共沸剂、产品纯度高、操作简单的优点。
权利要求书1页 说明书3页 附图1页CN 112403015 A 2021.02.26C N 112403015A1.萃取精馏分离丙酮-正庚烷混合物的装置，其特征在于，包括萃取精馏塔（1），萃取精馏塔（1）的塔底连接有再沸器（2），塔顶连接有第一冷凝器（3），第一冷凝器（3）的出口与萃取精馏塔（1）的回流入口之间连接有回流罐（4）。
2.如权利要求1所述的萃取精馏分离丙酮-正庚烷混合物的装置，其特征在于，所述萃取精馏塔（1）中部的萃取剂采出口与上部的萃取剂入口之间连接有第二冷凝器（5）。
3.利用如权利要求2所述的装置萃取精馏分离丙酮-正庚烷混合物的方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）丙酮-正庚烷混合物从萃取精馏塔（1）中下部的混合物入口进入，萃取剂由萃取精馏塔（1）上部的萃取剂入口进入，萃取精馏塔（1）塔顶的物流经第一冷凝器（3）冷凝、回流罐（4）储存后，一部分作为丙酮产品采出，另一部分回流至萃取精馏塔（1）；萃取精馏塔（1）塔底的物流为正庚烷产品；（3）萃取剂由萃取精馏塔（1）中部的萃取剂采出口采出，经第二冷凝器（5）冷凝后与补充的萃取剂合流由萃取剂入口进入萃取精馏塔（1）循环使用。
萃取精馏分离丙酮－正庚烷的模拟与优化
第４２卷第３期２０２３年６月沈㊀阳㊀理㊀工㊀大㊀学㊀学㊀报ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｈｅｎｙａｎｇＬｉｇｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＶｏｌ ４２Ｎｏ ３Ｊｕｎ ２０２３收稿日期:２０２２－０９－０２基金项目:辽宁省教育厅科学研究经费项目(ＬＪＫＺ０２３５)作者简介:孙小情(１９９８ )ꎬ女ꎬ硕士研究生ꎮ通信作者:党明岩(１９７５ )ꎬ女ꎬ副教授ꎬ博士ꎬ研究方向为化工数值计算ꎮ文章编号:１００３－１２５１(２０２３)０３－００６８－０７萃取精馏分离丙酮－正庚烷的模拟与优化孙小情ꎬ党明岩(沈阳理工大学环境与化学工程学院ꎬ沈阳１１０１５９)摘㊀要:以丙酸丁酯作为萃取剂ꎬ萃取精馏分离丙酮－正庚烷共沸混合物ꎬ采用ＡｓｐｅｎＰｌｕｓ软件对其过程进行模拟分析ꎬ研究设计参数对再沸器热负荷和年度总成本(ＴＡＣ)的影响ꎬ并以最小ＴＡＣ为目标对萃取精馏过程进行序贯迭代优化ꎮ确定优化结果为:萃取精馏塔(ＥＤＣ)的理论塔板数为４３ꎬ萃取剂回收塔(ＥＲＣ)的理论塔板数为３２ꎬ萃取剂进料位置为第５块塔板ꎬ原料进料位置为第３８块塔板ꎬＥＲＣ的进料位置为第１６块塔板ꎬ分离得到质量分数为９９.５％的丙酮和９９.８％的正庚烷ꎮ对比优化前后的各评价指标表明:流程优化后ＴＡＣ节省５４.８４％ꎬＣＯ２排放量减少６０.４６％ꎬ热力学效率增加１５５.７３％ꎮ关㊀键㊀词:萃取精馏ꎻ丙酮ꎻ正庚烷ꎻ序贯迭代优化ꎻ年度总成本中图分类号:ＴＱ０２８.３文献标志码:ＡＤＯＩ:１０.３９６９/ｊ.ｉｓｓｎ.１００３－１２５１.２０２３.０３.０１１ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆＥｘｔｒａｃｔｉｖｅＤｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎｆｏｒＳｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆＡｃｅｔｏｎｅａｎｄＮ￣ｈｅｐｔａｎｅＳＵＮＸｉａｏｑｉｎｇꎬＤＡＮＧＭｉｎｇｙａｎ(ＳｈｅｎｙａｎｇＬｉｇｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＳｈｅｎｙａｎｇ１１０１５９ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ａｃｅｔｏｎｅ￣ｎ￣ｈｅｐｔａｎｅａｚｅｏｔｒｏｐｅｗａｓｓｅｐａｒａｔｅｄｂｙｅｘｔｒａｃｔｉｖｅｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎｗｉｔｈｂｕｔｙｌｐｒｏｐｉｏｎｉｃａｃｉｄａｓｅｎｔｒａｉｎｅｒ.ＴｈｅｐｒｏｃｅｓｓｗａｓｓｉｍｕｌａｔｅｄａｎｄａｎａｌｙｚｅｄｂｙＡｓｐｅｎＰｌｕｓｓｏｆｔ￣ｗａｒｅ.Ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｄｅｓｉｇｎｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｎｒｅｂｏｉｌｅｒｄｕｔｙａｎｄａｎｎｕａｌｔｏｔａｌｃｏｓｔ(ＴＡＣ)ｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄ.Ｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｉｓｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ:ｔｈｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｐｌａｔｅｎｕｍｂｅｒｏｆｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｄｉｓ￣ｔｉｌｌａｔｉｏｎｃｏｌｕｍｎ(ＥＤＣ)ｉｓ４３ꎬｔｈｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｐｌａｔｅｎｕｍｂｅｒｏｆｅｎｔｒａｉｎｅｒｒｅｃｏｖｅｒｙｃｏｌｕｍｎ(ＥＲＣ)ｉｓ３２ꎬｔｈｅｅｎｔｒａｉｎｅｒｆｅｅｄｉｎｇｐｏｓｉｔｉｏｎｉｓｔｈｅ５ｔｈｐｌａｔｅꎬｔｈｅｒａｗｍａｔｅｒｉａｌｆｅｅｄｉｎｇｐｏｓｉｔｉｏｎｉｓｔｈｅ３８ｔｈｐｌａｔｅꎬｔｈｅＥＲＣｆｅｅｄｉｎｇｐｏｓｉｔｉｏｎｉｓｔｈｅ１６ｔｈｐｌａｔｅꎬａｎｄｔｈｅｍａｓｓｆｒａｃｔｉｏｎｏｆａｃｅｔｏｎｅｉｓ９９.５％ａｎｄｎ￣ｈｅｐｔａｎｅｉｓ９９.８％.Ｔｈｅｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｔｈｅｅｖａｌｕａｔｉｏｎｉｎｄｅｘｅｓｂｅｆｏｒｅａｎｄａｆｔｅｒｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｓｈｏｗｓｔｈａｔ:ａｆｔｅｒｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎꎬｔｈｅＴＡＣｓａｖｉｎｇｓｉｓ５４.８４％ꎬｔｈｅＣＯ２ｅｍｉｓｓｉｏｎｉｓｒｅｄｕｃｅｄｂｙ６０.４６％ꎬａｎｄｔｈｅｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｉｓｉｎｃｒｅａｓｅｄｂｙ１５５.７３％.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｅｘｔｒａｃｔｉｖｅｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎꎻａｃｅｔｏｎｅꎻｎ￣ｈｅｐｔａｎｅꎻｓｅｑｕｅｎｔｉａｌｉｔｅｒａｔｉｖｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎꎻｔｏｔａｌａｎｎｕａｌｃｏｓｔ㊀㊀丙酮和正庚烷是化学工业中十分重要的有机溶剂ꎬ也是有机合成的基本化学品[１－２]ꎬ丙酮－正庚烷混合物存在于许多生产过程中ꎮ丙酮(沸点３２９.２８Ｋ)和正庚烷(沸点３７１.５５Ｋ)在常压下会形成共沸物ꎬ其共沸温度为３２８.９６Ｋꎬ共沸组成(质量分数)为８７.８２％丙酮和１２.１８％正庚烷ꎬ采用一般精馏方法分离得到高纯度丙酮和正庚烷非常困难ꎮ用于分离共沸物的常见方法有共沸精馏[３]㊁萃取精馏[４－５]和变压精馏[６－７]等ꎮ由于实验过程耗时较长ꎬ且成本较高ꎬ故一般在工艺设计时采用流程模拟软件对化工过程进行模拟优化ꎬ以确定适宜的操作条件或较优的设计参数ꎮＷａｎｇ等[８]采用ＡｓｐｅｎＰｌｕｓ软件模拟正庚烷－异丁醇共沸物的稳态萃取精馏过程ꎬ采用序贯迭代方法对其进行优化ꎬ并对最佳萃取精馏过程进行动态控制分析ꎮＹｕａｎ等[９]利用ＡｓｐｅｎＰｌｕｓ模拟了丙酮－四氢呋喃㊁正己烷－四氢呋喃㊁正己烷－乙酸乙酯和乙酸乙酯－乙醇等二元共沸混合物的萃取精馏分离过程ꎬ并通过实验证明了该技术分离共沸混合物的可行性ꎮＱｉ等[５]通过萃取精馏㊁共沸精馏及变压精馏三种特殊精馏方法分离乙腈－水共沸物ꎬ并以年度总成本(ＴｏｔａｌＡｎｎｕａｌＣｏｓｔꎬＴＡＣ)为目标函数ꎬ采用ＡｓｐｅｎＰｌｕｓ流程模拟软件对分离过程进行序贯迭代优化ꎬ确定了最优的设计参数ꎮ安永胜等[１０]采用ＡｓｐｅｎＰｌｕｓ对甲醇－丁酮萃取精馏过程进行序贯迭代优化ꎬ确定了最佳的工艺流程及适宜的工艺参数ꎮ本文以丙酸丁酯为萃取剂ꎬ利用ＡｓｐｅｎＰｌｕｓ流程模拟软件对丙酮－正庚烷共沸物系的萃取精馏分离过程进行稳态模拟ꎮ以ＴＡＣ为目标函数ꎬ对流程的各设计参数进行序贯迭代优化ꎬ并针对优化前后的流程进行ＴＡＣ㊁ＣＯ２排放量和热力学效率三个指标的对比分析ꎮ１㊀稳态模型的建立１.１㊀萃取剂的选择萃取精馏是通过向原料中加入第三组分(称为萃取剂或溶剂)ꎬ改变原有组分间相对挥发度而实现分离的操作ꎮ萃取剂的选择原则主要有:与原溶液中的溶剂互不相溶ꎻ对溶质的溶解度远大于原溶剂ꎻ不易挥发ꎮ文献[１１]采用丙酸丁酯作为萃取剂ꎬ通过萃取精馏实验分离丙酮－正庚烷二元共沸混合物ꎬ取得了较好的分离效果ꎮ丙酮－正庚烷－丙酸丁酯的三元剩余曲线如图１所示ꎬ图中Ａ㊁Ｂ㊁Ｓ分别代表丙酮㊁正庚烷㊁丙酸丁酯ꎬｗＡ㊁ｗＢ㊁ｗＳ分别表示丙酮㊁正庚烷㊁丙酸丁酯的质量分数ꎮ图１㊀常压下丙酮－正庚烷－丙酸丁酯的三元剩余曲线图㊀㊀由图１可见ꎬ等挥发性曲线在代表丙酮－正庚烷二元混合物的直线上汇于一点ꎬ即共沸点ꎬ该点为不稳定节点ꎬ而代表纯丙酮㊁正庚烷和丙酸丁酯的各顶点为稳定节点ꎬ说明丙酮－正庚烷的共沸物与纯丙酮㊁正庚烷㊁丙酸丁酯不能同时得到ꎮ此外ꎬ图１中不存在精馏边界线ꎬ说明丙酸丁酯能够分离丙酮－正庚烷共沸混合物ꎮ丙酸丁酯沸点为４１８.０８Ｋꎬ远高于丙酮和正庚烷的沸点ꎬ其挥发度小ꎬ同时具有较低的蒸汽压㊁良好的混合能力㊁高电阻和气味较轻等优点ꎬ被认为是绿色环保的溶剂ꎮ故本文选择丙酸丁酯作为萃取剂ꎮ１.２㊀分离要求原料流量为１００ｋｍｏｌ/ｈꎬ其中丙酮和正庚烷的含量(物质的量分数)均为５０％ꎬ产品纯度(质量分数)要求为９９.５％以上ꎮ为保证产品的回收率ꎬ两种产品馏出物的流量均设置为５０ｋｍｏｌ/ｈꎮ１.３㊀物性方法的选择为使模拟结果准确可靠ꎬ需要选择适宜的描述汽液平衡状态的热力学方法ꎮ文献[１２]的研究表明ꎬＵＮＩＱＵＡＣ物性方法可以很好地预测丙酮－正庚烷－丙酸丁酯体系的汽液平衡关系ꎬ故９６第３期㊀㊀㊀孙小情等:萃取精馏分离丙酮－正庚烷的模拟与优化本文采用ＵＮＩＱＵＡＣ物性方法ꎮ表１列出了由ＡｓｐｅｎＰｌｕｓ物性数据库给出的ＵＮＩＱＵＡＣ模型二元交互作用参数ꎮ表１㊀ＵＮＩＱＵＡＣ模型二元交互作用参数组分ｉ丙酮丙酮正庚烷组分ｊ正庚烷丙酸丁酯丙酸丁酯ａｉｊ０１２.５５４７２３.４６４０ａｊｉ０－７.９１９１－７.００８７ｂｉｊ/Ｋ３９.０５１１－１６４５.９１－２７１３.３１ｂｊｉ/Ｋ－２８０.３７７２３９０.１３２４９８.７６１.４㊀流程搭建搭建丙酮－正庚烷萃取精馏流程如图２所示ꎮ萃取精馏流程由一个萃取精馏塔(ＥｘｔｒａｃｔｉｖｅＤｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎＣｏｌｕｍｎꎬＥＤＣ)和一个萃取剂回收塔(ＥｎｔｒａｉｎｅｒＲｅｃｏｖｅｒｙＣｏｌｕｍｎꎬＥＲＣ)组成ꎮ丙酸丁酯由ＥＤＣ塔上部进入ꎬ原料由ＥＤＣ塔中下部进入ꎬＥＤＣ塔顶得到符合产品纯度要求的丙酮ꎬ含有丙酸丁酯和正庚烷的混合物由ＥＤＣ塔底馏出后进入ＥＲＣ塔ꎻＥＲＣ塔顶馏出符合纯度要求的正庚烷产物ꎬ丙酸丁酯在ＥＲＣ塔塔底回收后循环使用ꎬ与补充的丙酸丁酯混合后进入ＥＤＣ塔顶部ꎮ图中Ｆ１代表ＥＤＣ塔进料ꎻｘＡ和ｘＢ表示原料中丙酮和正庚烷的物质的量分数ꎻＤ１和Ｄ２分别代表ＥＤＣ和ＥＲＣ的塔顶出料ꎬ即两种产品的馏出液ꎮ图２㊀萃取精馏流程图２㊀设计参数的优化设计参数的优化是通过调整各精馏塔的理论塔板数㊁进料位置㊁萃取剂的流量等方式降低再沸器热负荷及整个流程的ＴＡＣꎬ优化过程中通过调整回流比保证目标产物丙酮和正庚烷的收率及纯度要求ꎮ２.１㊀优化方法以最小ＴＡＣ为目标ꎬ通过序贯迭代方法对萃取精馏的相关参数进行优化ꎮＴＡＣ主要包括操作费用和设备投资费用[１３]ꎮ设备投资费用计算公式如表２所示[１４]ꎬ表中Ｄ为精馏塔塔径ꎬｍꎻＬ为精馏塔塔高ꎬｍꎻＡ为换热器的换热面积ꎬｍ２ꎮ操作费用计算所需数据如表３所示ꎮ设备回收期设定为３年ꎬＴＡＣ即为每年的操作费用与折算的设备投资费用之和ꎮ表２㊀设备投资费用计算公式设备名称设备投资费用/美元精馏塔１７６４０ˑＤ１.０６６ˑＬ０.８０２换热器７２９６ˑＡ０.６５表３㊀操作费用计算所需数据项目数值冷却水单价/(美元 ＧＪ－１)[１５]０.３５４中压蒸汽(４５７.１５Ｋ)单价/(美元 ＧＪ－１)[１５]８.２２０低压蒸汽(４３３.１５Ｋ)单价/(美元 ＧＪ－１)[１５]７.７８０电费单价/(美元 ｋＷ－１ ｈ－１)[１６]０.０８４㊀㊀图３为萃取精馏序贯迭代优化程序ꎮ图中ｐ１和ｐ２分别为ＥＤＣ和ＥＲＣ的操作压力ꎻＳ１为丙酸丁酯的进料流量ꎬｋｍｏｌ/ｈꎻＮ１为ＥＤＣ理论塔板数ꎻＮ２为ＥＲＣ理论塔板数ꎻＮＦ１为原料进料位置ꎻＮＳ为萃取剂进料位置ꎻＮＦ２为ＥＲＣ的进料位置ꎻＲＲ１和ＲＲ２分别为ＥＤＣ和ＥＲＣ的操作回流比ꎻＱｒｅｂ１和Ｑｒｅｂ２分别为ＥＤＣ和ＥＲＣ的再沸器热负荷ꎮ本文中ｐ１和ｐ２均设置为１ａｔｍꎮ稳态模拟优化的初始参数设置为:Ｎ１＝３５ꎬＮ２＝２９ꎬＮＳ＝５ꎬＮＦ１＝３３ꎬＮＦ２＝２２ꎮ２.２㊀优化过程分析２.２.１㊀萃取剂流量增大萃取剂的用量虽然能够提高产品的纯度ꎬ但同时增加了ＥＤＣ塔底再沸器的热负荷ꎮ在不同的萃取剂流量下ꎬ通过改变ＮＳ㊁ＮＦ１和Ｎ１ꎬ考察Ｑｒｅｂ１和ＴＡＣ的变化ꎬ以最小ＴＡＣ为目标ꎬ确定各流量下最优的ＮＳ㊁ＮＦ１和Ｎ１ꎮ模拟得到ＴＡＣ及Ｑｒｅｂ１随Ｓ１的变化如图４所示ꎮ０７沈㊀阳㊀理㊀工㊀大㊀学㊀学㊀报㊀㊀第４２卷图３㊀萃取精馏序贯迭代优化程序图４㊀ＴＡＣ及Ｑｒｅｂ１与Ｓ１的关系㊀㊀由图４可见ꎬ随着Ｓ１的增加ꎬ进入再沸器的物料流量也随之增加ꎬＱｒｅｂ１提高ꎬＴＡＣ增加ꎮ模拟中发现ꎬ当Ｓ１为４０ｋｍｏｌ/ｈ时ꎬ在给定操作条件下丙酮－正庚烷萃取精馏无法达到分离要求ꎬ当Ｓ１为５０ｋｍｏｌ/ｈ时ꎬ可分离得到符合要求的丙酮和正庚烷产品ꎬ且ＴＡＣ值最小ꎬ故确定萃取剂的最佳流量为５０ｋｍｏｌ/ｈꎮ２.２.２㊀ＥＤＣ设计参数选择Ｓ１为５０ｋｍｏｌ/ｈꎬ对ＥＤＣ的理论板数㊁进料位置等进行优化ꎮ给定不同的Ｎ１ꎬ通过调整ＮＳ和ＮＦ１ꎬ确定满足最小ＴＡＣ的最优设计参数ꎮ模拟得到ＴＡＣ和Ｑｒｅｂ１随Ｎ１的变化如图５(ａ)所示ꎮ由图５(ａ)可见ꎬ随着Ｎ１的增加ꎬＱｒｅｂ１降低ꎬ操作费用下降ꎬ但同时Ｎ１增加会引起设备投资费用的提高ꎬ故ＴＡＣ随着Ｎ１的增加呈先降低后升高的趋势ꎮ当Ｎ１较小时ꎬ操作费用的降低远大于设备投资费用的增加ꎬＴＡＣ明显减小ꎬ当Ｎ１为４３时ꎬＴＡＣ的值最小ꎬ故ＥＤＣ的最优理论塔板数为４３ꎮ在Ｎ１为４３时ꎬ模拟得到Ｑｒｅｂ１随ＮＳ的变化如图５(ｂ)所示ꎮ由图５(ｂ)可见ꎬ随着ＮＳ的增加ꎬＱｒｅｂ１先减小后增大ꎬ当ＮＳ为５时ꎬＱｒｅｂ１的值最小ꎮ在Ｎ１为４３㊁ＮＳ为５时ꎬ模拟得到Ｑｒｅｂ１随ＮＦ１的变化如图５(ｃ)所示ꎮ由图５(ｃ)可见ꎬ随着ＮＦ１的增加ꎬＱｒｅｂ１先减小后增大ꎬ当ＮＦ１为３８时ꎬＱｒｅｂ１值最小ꎬ为１４３３.７９ｋＷꎮ故萃取剂的最佳进料位置为第５块塔板ꎬ原料的最佳进料位置为第３８块塔板ꎮ１７第３期㊀㊀㊀孙小情等:萃取精馏分离丙酮－正庚烷的模拟与优化图５㊀ＥＤＣ设计参数优化结果２.２.３㊀ＥＲＣ设计参数保持２.２.１和２.２.２中的最优设计参数ꎬ给定不同的Ｎ２ꎬ通过调整ＮＦ２ꎬ确定满足最小ＴＡＣ的最优设计参数ꎮ模拟得到ＴＡＣ和Ｑｒｅｂ２随Ｎ２的变化如图６(ａ)所示ꎮ由图６(ａ)可见ꎬ随着Ｎ２的增加ꎬＱｒｅｂ２减小ꎬＴＡＣ先减小后稍有增加ꎮ虽然Ｎ２增加会引起设备投资费用提高ꎬ但当操作费用的降低图６㊀ＥＲＣ设计参数优化结果远大于设备投资费用的增加时ꎬＴＡＣ显著降低ꎬ当Ｎ２为３２时ꎬＴＡＣ的值最小ꎬ故ＥＤＣ的最优理论塔板数为３２ꎮ在Ｎ２为３２时ꎬ模拟得到Ｑｒｅｂ２随ＮＦ２的变化如图６(ｂ)所示ꎮ由图６(ｂ)可见ꎬ随着ＮＦ２的增加ꎬＱｒｅｂ２先减小后增加ꎬ当ＮＦ２为１６时ꎬＱｒｅｂ２的值最小ꎬ为９００.６５ｋＷꎮ故ＥＲＣ的最佳进料位置为第１６块塔板ꎮ２.３㊀优化结果以最小ＴＡＣ为优化目标ꎬ通过序贯迭代优化程序得到以丙酸丁酯为萃取剂分离丙酮－正庚烷共沸物的最优流程如图７所示ꎮ在最优设计参数下可分离得到质量分数为９９.５％的丙酮和９９.８％的正庚烷ꎬ同时回收丙酸丁酯的纯度也达到了９９.９９％ꎮ图７㊀萃取精馏优化流程图３㊀优化前后对比３.１㊀优化参数的对比表４为萃取精馏流程优化前后的主要设计参数比较ꎮ由表４可以看出ꎬ与未优化的萃取精馏相比ꎬ优化后萃取剂的流量下降ꎬ理论塔板数增多ꎬ通过操作费用的大幅降低抵消设备投资费用的提高ꎬ达到ＴＡＣ最小的目标ꎮ表４㊀萃取精馏流程优化前后的参数对比流程Ｓ１/(ｋｍｏｌ ｈ－１)ＮＳＮＦ１Ｎ１ＮＦ２Ｎ２优化前８０５３３３５２２２９优化后５０５３８４３１６３２３.２㊀评价指标的对比对于一个工艺过程ꎬ除要考虑其经济指标外ꎬ也要考虑其环境效益ꎮ本文采用ＣＯ２排放量评２７沈㊀阳㊀理㊀工㊀大㊀学㊀学㊀报㊀㊀第４２卷估萃取精馏过程的环境效益ꎬＣＯ２主要源于加热炉和气体涡轮机等ꎬ这些公用工程装置用来提供蒸汽和动力等ꎬ耗能较大ꎬ是炼化行业节能减排的重点单元[１７－１８]ꎮ此外ꎬ为评价萃取精馏系统有效能利用情况ꎬ对比优化前后两个过程的能源经济性ꎬ引入热力学效率指标ꎮＣＯ２排放量计算式为[１９]ＧＣＯ２＝ＱｆｕｅｌＮＨＶæèçöø÷ˑｗＣ１００æèçöø÷ˑα(１)式中:ＧＣＯ２为ＣＯ２排放量ꎬｋｇ/ｈꎻＱｆｕｅｌ为燃料燃烧热ꎬｋＷꎻＮＨＶ为净热值ꎬｋＪ/ｋｇꎻｗＣ为燃料中碳元素的质量分数ꎬ％ꎻα为ＣＯ２与Ｃ的相对分子质量比ꎮＱｆｕｅｌ的计算式为Ｑｆｕｅｌ＝Ｑｐｒｏｃλｐｒｏｃˑ(ｈｐｒｏｃ－４１９)ˑＴＦＴＢ－Ｔ０ＴＦＴＢ－Ｔｓｔａｃｋ(２)式中:Ｑｐｒｏｃ为再沸器热负荷ꎬｋＷꎻλｐｒｏｃ为蒸汽潜热ꎬｋＪ/ｋｇꎻｈｐｒｏｃ为蒸汽的焓ꎬｋＪ/ｋｇꎻＴＦＴＢ和Ｔｓｔａｃｋ分别为锅炉火焰温度和烟囱温度ꎬＫꎻＴ０为环境温度ꎬＫꎮ热力学效率计算式为[２０]η＝ＷｍｉｎＥｘ(３)式中:η为热力学效率ꎻＷｍｉｎ为最小分离功ꎬｋＷꎻＥｘ为有效能ꎬｋＷꎮＷｍｉｎ和Ｅｘ的计算参见文献[２０]ꎮ计算所需各数值均引自文献[１９－２０]ꎮ流程优化前后的各指标如表５所示ꎮ由于优化后再沸器和冷凝器负荷均显著下降ꎬ使得ＣＯ２排放量明显降低ꎬ同时热力学效率显著升高ꎮ对比优化前的流程ꎬ优化后的萃取精馏流程ＴＡＣ节省５４.８４％ꎬＣＯ２排放量减少约６０.４６％ꎬ热力学效率增加１５５.７３％ꎮ表５㊀优化前后各指标对比参数优化前优化后塔费用/１０３美元７８２.０５５３７.６３再沸器费用/１０３美元３４６.７６１８０.８２冷凝器费用/１０３美元３０３.７１１５３.９３冷却器费用/１０３美元４８.３１３５.５９设备投资费用/１０３美元１４８０.８３９０７.９７蒸汽费用/(１０３美元 ａ－１)１３４９.７７５３４.５２冷却水费用/(１０３美元 ａ－１)５６.８５２０.９５操作费用/(１０３美元 ａ－１)１４０６.６２５５５.４７ＴＡＣ(回收期３年)/(１０３美元 ａ－１)１９００.２３８５８.１３ＣＯ２排放量/(ｋｇ ｈ－１)１４１９.６８５６１.３７热力学效率/％２.５３６.４７４㊀结论以丙酸丁酯为萃取剂ꎬ萃取精馏分离丙酮－正庚烷共沸物ꎬ使用ＡｓｐｅｎＰｌｕｓ流程模拟软件建立分离过程的稳态模型ꎬ以最小ＴＡＣ为目标ꎬ采用序贯迭代方法对设计参数进行优化ꎮ１)确定优化参数为:ＥＤＣ的理论塔板数为４３ꎬＥＲＣ的理论塔板数为３２ꎻ萃取剂进料位置为第５块塔板ꎬ原料进料位置为第３８块塔板ꎬＥＲＣ的进料位置为第１６块塔板ꎮ分离得到质量分数为９９.５％的丙酮和９９.８％的正庚烷ꎮ２)通过ＴＡＣ㊁ＣＯ２排放量和热力学效率三个指标对优化前后流程进行对比ꎬ结果显示ꎬ萃取精馏流程优化后的ＴＡＣ节省５４.８４％ꎬＣＯ２排放量减少约６０.４６％ꎬ热力学效率增加１５５.７３％ꎮ参考文献:[１]ＢＥＲＪＥＪꎬＳＣＨＥＤＥＭＡＮＮＡꎬＧＭＥＨＬＩＮＧＪ.Ｌｉｑｕｉｄｄｅｎｓｉｔｉｅｓｏｆａｃｅｔｏｎｅａｎｄｎ￣ｈｅｐｔａｎｅａｎｄｅｘｃｅｓｓｖｏｌｕｍｅｓｏｆｔｈｅｂｉｎａｒｙｓｙｓｔｅｍｉｎａｗｉｄｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｐｒｅｓ￣ｓｕｒｅｒａｎｇｅ[Ｊ].ＦｌｕｉｄＰｈａｓｅＥｑｕｉｌｉｂｒｉａꎬ２０１１ꎬ３００(１/２):１１０－１１５.[２]ＤＲＵＥＣＫＨＡＭＭＥＲＤＧꎬＧＡＯＳＱꎬＬＩＡＮＧＸＦꎬｅｔａｌ.Ａｃｅｔｏｎｅ￣ｈｅｐｔａｎｅａｓａｓｏｌｖｅｎｔｓｙｓｔｅｍｆｏｒｃｏｍｂｉｎｉｎｇｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙｏｎｓｉｌｉｃａｇｅｌｗｉｔｈｓｏｌｖｅｎｔｒｅｃｙｃｌｉｎｇ[Ｊ].ＡＣＳＳｕｓｔａｉｎａｂｌｅＣｈｅｍｉｓｔｒｙ＆Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ２０１２ꎬ１(１):８７－９０.[３]郑世富ꎬ黄佩佩ꎬ邹亮.Ａｓｐｅｎ模拟乙醇－水体系的共沸精馏[Ｊ].浙江化工ꎬ２０２１ꎬ５２(４):３０－３２.[４]ＺＨＡＯＬꎬＬＹＵＸＹꎬＷＡＮＧＷＣꎬｅｔａｌ.Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓａｚｅｏｔｒｏｐｉｃｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎａｎｄｅｘｔｒａｃｔｉｖｅｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓｆｏｒｔｅｒｎａｒｙａｚｅｏｔｒｏｐｅｅｔｈａｎｏｌ/ｔｏｌｕ￣ｅｎｅ/ｗａｔｅｒｓｅｐａｒａｔｉｏｎ[Ｊ].Ｃｏｍｐｕｔｅｒｓ＆ＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉ￣ｎｅｅｒｉｎｇꎬ２０１７ꎬ１００:２７－３７.[５]ＱＩＪꎬＬＩＹＦꎬＸＵＥＪＸꎬｅｔａｌ.Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｈｅｔｅｒｏｇｅ￣ｎｅｏｕｓａｚｅｏｔｒｏｐｉｃｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎａｎｄｅｎｅｒｇｙ￣ｓａｖｉｎｇｅｘｔｒａｃ￣ｔｉｖｅｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎｆｏｒｓｅｐａｒａｔｉｎｇｔｈｅａｃｅｔｏｎｉｔｒｉｌｅ￣ｗａｔｅｒｍｉｘｔｕｒｅｓ[Ｊ].ＳｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄＰｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０２０ꎬ２３８:１１６４８７.[６]ＧＵＡＮＧＣꎬＳＨＩＸＪꎬＺＨＡＮＧＺＳꎬｅｔａｌ.Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓａｚｅｏｔｒｏｐｉｃａｎｄｐｒｅｓｓｕｒｅ￣ｓｗｉｎｇｄｉｓｔｉｌ￣３７第３期㊀㊀㊀孙小情等:萃取精馏分离丙酮－正庚烷的模拟与优化ｌａｔｉｏｎｓｆｏｒｓｅｐａｒａｔｉｎｇｔｈｅｄｉｉｓｏｐｒｏｐｙｌｅｔｈｅｒ/ｉｓｏｐｒｏｐａｎｏｌ/ｗａｔｅｒｍｉｘｔｕｒｅｓ[Ｊ].ＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈａｎｄＤｅｓｉｇｎꎬ２０１９ꎬ１４３:２４９－２６０.[７]孔鹏ꎬ高瑞昶.变压精馏分离甲醇－丙酮的工艺模拟及优化[Ｊ].化工进展ꎬ２０１３ꎬ３２(１１):２５８３－２５８７. [８]ＷＡＮＧＹＬꎬＬＩＡＮＧＳＳꎬＢＵＧＬꎬｅｔａｌ.Ｅｆｆｅｃｔｏｆｓｏｌ￣ｖｅｎｔｆｌｏｗｒａｔｅｓｏｎｃｏｎｔｒｏｌｌａｂｉｌｉｔｙｏｆｅｘｔｒａｃｔｉｖｅｄｉｓｔｉｌ￣ｌａｔｉｏｎｆｏｒｓｅｐａｒａｔｉｎｇｂｉｎａｒｙａｚｅｏｔｒｏｐｉｃｍｉｘｔｕｒｅ[Ｊ].Ｉｎ￣ｄｕｓｔｒｉａｌ＆ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｈｅｍｉｓｔｒｙＲｅｓｅａｒｃｈꎬ２０１５ꎬ５４(５１):１２９０８－１２９１９.[９]ＹＵＡＮＳＦꎬＺＯＵＣＣꎬＹＩＮＨꎬｅｔａｌ.Ｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅｓｅｐ￣ａｒａｔｉｏｎｏｆｂｉｎａｒｙａｚｅｏｔｒｏｐｉｃｍｉｘｔｕｒｅｓｂｙｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｅｘ￣ｔｒａｃｔｉｖｅｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ[Ｊ].ＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈａｎｄＤｅｓｉｇｎꎬ２０１５ꎬ９３:１１３－１１９.[１０]安永胜ꎬ谢小强ꎬ胡南ꎬ等.甲醇－丁酮共沸物萃取精馏的模拟与优化[Ｊ].北京化工大学学报(自然科学版)ꎬ２０２１ꎬ４８(５):１１－１６.[１１]ＺＨＡＮＧＴꎬＬＩＡꎬＸＵＸꎬｅｔａｌ.Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆａｚｅｏｔｒｏｐｉｃｍｉｘｔｕｒｅ(ａｃｅｔｏｎｅ＋ｎ￣ｈｅｐｔａｎｅ)ｂｙｅｘｔｒａｃｔｉｖｅｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎｗｉｔｈｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅａｎｄｈｅａｖｙｂｏｉｌｉｎｇｅｎｔｒａｉｎｅｒｓ:ｖａｐｏｕｒ￣ｌｉｑｕｉｄｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓａｎｄｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ[Ｊ].ＴｈｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＴｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃｓꎬ２０２１ꎬ１５２:１０６２８４.[１２]ＭＡＨＳＡＫꎬＭＡＪＩＤＡＳ.Ｔｈｅｄｅｓｉｇｎａｎｄｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｅｘｔｒａｃｔｉｖｅｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎｆｏｒｓｅｐａｒａｔｉｎｇｔｈｅａｃｅｔｏｎｅ/ｎ￣ｈｅｐｔａｎｅｂｉｎａｒｙａｚｅｏｔｒｏｐｅｍｉｘｔｕｒｅ[Ｊ].ＡＣＳＯｍｅｇａꎬ２０２１ꎬ６(３４):２２４４７－２２４５３.[１３]ＬＵＹＢＥＮＷＬ.Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｅｘｔｒａｃｔｉｖｅｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎａｎｄｐｒｅｓｓｕｒｅ￣ｓｗｉｎｇｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎｆｏｒａｃｅｔｏｎｅ/ｃｈｌｏｒｏｆｏｒｍｓｅｐａｒａｔｉｏｎ[Ｊ].Ｃｏｍｐｕｔｅｒｓ＆ＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ２０１３ꎬ５０:１－７.[１４]ＬＵＹＢＥＮＷＬ.Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｅｘｔｒａｃｔｉｖｅｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎａｎｄｐｒｅｓｓｕｒｅ￣ｓｗｉｎｇｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎｆｏｒａｃｅｔｏｎｅ￣ｍｅｔｈａｎｏｌｓｅｐａｒａｔｉｏｎ[Ｊ].Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ＆ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｈｅｍｉｓｔｒｙＲｅ￣ｓｅａｒｃｈꎬ２００８ꎬ４７(８):２６９６－２７０７.[１５]ＺＨＡＮＧＹＲꎬＷＵＴＷꎬＣＨＩＥＮＩＬ.Ｅｎｅｒｇｙ￣ｅｆｆｉｃｉｅｎｔｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓａｚｅｏｔｒｏｐｉｃｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎｃｏｕｐｌｉｎｇｗｉｔｈｐｒｅｓｓｕｒｅｓｗｉｎｇｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎｆｏｒｔｈｅｓｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆＩＰＡ/ＤＩＰＥ/ｗａｔｅｒｍｉｘｔｕｒｅ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆｔｈｅＴａｉｗａｎＩｎｓｔｉｔｕ￣ｔｅｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｓꎬ２０２２ꎬ１３０:１０３８４３. [１６]ＷＡＮＧＣꎬＺＨＵＡＮＧＹꎬＬＩＵＬＬꎬｅｔａｌ.Ｈｅａｔｐｕｍｐａｓ￣ｓｉｓｔｅｄｅｘｔｒａｃｔｉｖｅｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎｓｅｑｕｅｎｃｅｓｗｉｔｈｉｎｔｅｒｍｅｄｉ￣ａｔｅ￣ｂｏｉｌｉｎｇｅｎｔｒａｉｎｅｒ[Ｊ].ＡｐｐｌｉｅｄＴｈｅｒｍａｌＥｎｇｉｎｅｅｒ￣ｉｎｇꎬ２０２１ꎬ１８６:１１６５１１.[１７]ＹＯＵＸＱꎬＲＯＤＲＩＧＵＥＺ￣ＤＯＮＩＳＩꎬＧＥＲＢＡＵＤＶ.ＲｅｄｕｃｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｃｏｓｔａｎｄＣＯ２ｅｍｉｓｓｉｏｎｓｆｏｒｅｘｔｒａｃ￣ｔｉｖｅｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎｂｙｄｏｕｂｌｅ￣ｅｆｆｅｃｔｈｅａｔｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｈｅａｔｐｕｍｐ[Ｊ].ＡｐｐｌｉｅｄＥｎｅｒｇｙꎬ２０１６ꎬ１６６:１２８－１４０.[１８]ＧＡＤＡＬＬＡＭꎬＯＬＵＪＩＣ'ŽꎬＤＥＲＩＪＫＥＡꎬｅｔａｌ.Ｒｅｄｕｃ￣ｉｎｇＣＯ２ｅｍｉｓｓｉｏｎｓｏｆｉｎｔｅｒｎａｌｌｙｈｅａｔ￣ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｄｉｓｔｉｌ￣ｌａｔｉｏｎｃｏｌｕｍｎｓｆｏｒｓｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆｃｌｏｓｅｂｏｉｌｉｎｇｍｉｘｔｕｒｅｓ[Ｊ].Ｅｎｅｒｇｙꎬ２００６ꎬ３１(１３):２４０９－２４１７.[１９]ＤＩＰＲＥＴＯＲＯＡꎬＣＩＲＡＮＮＡＦꎬＦＥＤＥＬＩＭꎬｅｔａｌ.Ａｆｅａｓｉｂｌｅｐａｔｈ￣ｂａｓｅｄａｐｐｒｏａｃｈｆｏｒｄｉｖｉｄｉｎｇｗａｌｌｃｏｌｕｍｎｄｅｓｉｇｎｐｒｏｃｅｄｕｒｅ[Ｊ].Ｃｏｍｐｕｔｅｒｓ＆ＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉ￣ｎｅｅｒｉｎｇꎬ２０２１ꎬ１４９:１０７３０９.[２０]ＬＩＵＹＬꎬＺＨＡＩＪꎬＬＩＬＭꎬｅｔａｌ.Ｈｅａｔｐｕｍｐａｓｓｉｓｔｅｄｒｅａｃｔｉｖｅａｎｄａｚｅｏｔｒｏｐｉｃｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎｓｉｎｄｉｖｉｄｉｎｇｗａｌｌｃｏｌｕｍｎｓ[Ｊ].ＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ:ＰｒｏｃｅｓｓＩｎｔｅｎｓｉｆｉｃａｔｉｏｎꎬ２０１５ꎬ９５:２８９－３０１.(责任编辑:李继龙ꎬ宋颖韬)４７沈㊀阳㊀理㊀工㊀大㊀学㊀学㊀报㊀㊀第４２卷。
正己烷和乙酸乙酯间歇共沸精馏分离共沸剂的研究
正己烷和乙酸乙酯间歇共沸精馏分离共沸剂的研究
白鹏;朱良伟;李晓峰;曾军
【期刊名称】《石油化工》
【年(卷),期】2006(035)001
【摘要】正己烷和乙酸乙酯形成最低共沸物,采用间歇共沸精馏方法分离回收时,共沸剂的选择和用量直接影响实验效果.研究了正己烷-乙酸乙酯共沸物系间歇共沸精馏法分离适宜的共沸剂,并从理论上和实验中考察了共沸剂与原料适宜的配比.实验结果表明,丙酮为合适的共沸剂,当丙酮和正己烷的质量比为1.15时,正己烷和乙酸乙酯的收率最高,分别达75.15%和73.89%.通过实验绘制了正己烷-乙酸乙酯-丙酮三元物系的剩余曲线,确定了正己烷-乙酸乙酯共沸物系分离步骤:共沸精馏塔中馏出丙酮和正己烷的共沸物和高纯度的乙酸乙酯;萃取塔中用水萃取丙酮和正己烷的混合物得到较纯的正己烷;萃取后的丙酮水溶液由共沸剂精馏回收塔回收丙酮.
【总页数】5页(P37-41)
【作者】白鹏;朱良伟;李晓峰;曾军
【作者单位】天津大学,化工学院,天津,300072;天津大学,化工学院,天津,300072;天津大学,化工学院,天津,300072;天津大学,化工学院,天津,300072
【正文语种】中文
【中图分类】TQ028.3
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正己烷萃取丙酮
正己烷萃取丙酮
一.实验材料：
正己烷，丙酮，纯水
二.实验仪器：
微反应器，恒流泵，分液漏斗，HPLC仪，铁架台，烧杯若干，量筒（50ml），电子天平，玻璃棒等。
三.实验方法：
1.丙酮水溶液的配制：准确量取20ml丙酮于烧杯中，再加入480ml纯水，摇匀。
2.手动摇晃萃取：量取正己烷和丙酮水溶液各50ml，加入分液漏斗中，摇动使其混匀，
静置待完全分层后，做HPLC分析。
3.微反应器萃取：分别按照5ml+5ml、10ml+10ml流速通过微反应器(混沌+滞留)，待液体
完全分层后，进行HPLC分析
四.实验结果：
1. 不同条件下水相峰面积的比较和分析：以下前三组数据均*106
从上表中可看出经微反应器萃取后水相中的丙酮含量明显比手动摇晃要少，说明微反应器的萃取较好。
2.不同条件下正己烷相中丙酮数据比较：
通过以上数据发现手动摇晃的正己烷相在平均峰高和峰面积上均比微反应器的要小，说明微反应器的萃取效果较好！。
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丙酮和正己烷共沸物的萃取剂研究
作者：谭绒尚林陈凤李静王克良连明磊杨建发
来源：《科技风》2017年第10期
摘要：本文选择二甲基亚砜、二甲基乙酰胺、环己醇、N甲基吡咯烷酮、乙二醇甲醚、苯甲酸甲酯和丁酸丁酯这七种常用溶剂分别作为萃取剂分离丙酮和正己烷共沸物，通过拟二元汽液平衡相图分析，环己醇是作为丙酮和正己烷共沸物的最佳萃取剂。
关键词：丙酮；正己烷；萃取剂；共沸
丙酮和正己烷都是常用的有机化工原料。
丙酮和正己烷常压下能形成最低共沸物。
共沸组成为正己烷的质量分数为41%，共沸温度为49.8%[1]。
为此，采用普通精馏无法进行分离。
在这种情况下可以采用催化精馏、变压精馏、共沸精馏等特殊精馏法萃取进行分离。
相对与传统的共沸精馏而言，由于萃取精馏所采用的萃取剂沸点较高，不易挥发，溶剂从塔釜排放，因而能耗低，污染少等优点，而且采用连续萃取精馏流程可将萃取剂循环利用。
因而萃取剂的选择是萃取精馏技术能否实现的重要关键[23]。
本文以丙酮和正己烷体系为研究对象，通过绘制二元汽液平衡相图，筛选出合适的萃取剂。
1 萃取剂筛选比较
本文以丙酮和正己烷共沸物为研究对象，绘制了加入几种萃取剂后体系的拟二元汽液平衡相图。
比较了二甲基亚砜、二甲基乙酰胺、环己醇、N甲基吡咯烷酮、乙二醇甲醚、苯甲酸甲酯和丁酸丁酯这七种常用溶剂分别作为萃取剂分离丙酮和正己烷共沸物的效果，考察了溶剂比（萃取剂对共沸物原料的摩尔流量比）皆为1的条件下，丙酮和正己烷共沸体系的汽液相平衡关系，见图1。
由图1可以看出，加入萃取剂后，二甲基乙酰胺无法打破丙酮和正己烷的共沸现象，说明不适合用作丙酮和正己烷共沸物的萃取剂。
其它几种溶剂均能有效打破丙酮和正己烷体系的共沸现象，其中，性能最好的是环己醇，其次是乙二醇甲醚和二甲基亚砜。
几种萃取剂的性能优良顺序依次为：环己醇>乙二醇甲醚>二甲基亚砜>N甲基吡咯烷酮>苯甲酸甲酯>丁酸丁酯。
最终确定环己醇是分离丙酮和正己烷共沸物的最佳萃取剂。
2 结论
通过比较二甲基亚砜、二甲基乙酰胺、环己醇、N甲基吡咯烷酮、乙二醇甲醚、苯甲酸甲酯和丁酸丁酯这七种常用溶剂分离丙酮和正己烷共沸物的效果，最终确定环己醇是分离丙酮和正己烷共沸物效果最好的萃取剂。
参考文献：
[1]邹灿灿，袁慎峰，陈志荣，尹红.丙酮和正己烷共沸体系萃取精馏的模拟优化[J].计算机与应用化学，2014，03：275278.
[2]杨文东，袁慎峰，陈志荣，等.乙酸乙醋-正己烷萃取精馏过程的模拟计算[J].计算机与应用化学，2012，29（8）：954958.
[3]张春勇，郑纯智，唐江宏，等.萃取精馏分离甲基环己烧和甲苯工艺过程的模拟[J].石油化工，2011，40（5）：532535.
基金项目：贵州省教育厅教学内容与课程体系改革项目（GZSJG10977201604）；贵州省科技厅联合基金项目（黔科合J字LKLS[2013]27号）；贵州省普通高等学校煤系固体废弃物资源化技术创新团队（No：黔教合人才团队字[2014]46号）；贵州省教育厅特色重点实验室项目（[2011]278）；贵州省煤炭资源清洁高效利用科研实验平台（黔科平台[2011]4003号）
作者简介：谭绒（1994），女，贵州普安人，工学学士，主要从事化工传质与分离研究。
通信作者：李静（1986），女，河北石家庄人，硕士，讲师，主要从事化工传质与分离、节能方面的研究。