【摘 要】
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作为一种化工原料和潜在的替代能源,由可再生的生物质资源制备的2,3-丁二醇是一种备受关注的化学品.由于2,3-丁二醇的高沸点和亲水性,采用常规的精馏方法从2,3-丁二醇低浓度
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作为一种化工原料和潜在的替代能源,由可再生的生物质资源制备的2,3-丁二醇是一种备受关注的化学品.由于2,3-丁二醇的高沸点和亲水性,采用常规的精馏方法从2,3-丁二醇低浓度水溶液中提取2,3-丁二醇能耗太高,导致实现大规模生产的成本较大.本文以共沸精馏作为提纯2,3-丁二醇产品的分离手段,从相平衡特性、流程设计、精馏实验验证和工艺模拟优化等方面详细研究了2,3-丁二醇的共沸精馏分离过程.主要研究内容如下：
首先,以气相色谱为分析手段,通过选择合适的色谱柱和色谱条件,建立了适用的分析方法,经考察验证能够满足实验分析精度的要求.
其次,对与2,3-丁二醇共沸精馏分离有关的液液和汽液相平衡数据进行了热力学研究,从Wilson、NRTL、UNIQUAC、UNIFAC四个方程中选择了最为合适的热力学方程,为后续的精馏模拟计算提供了热力学依据.
在以萃取法作为从低浓度2,3-丁二醇水溶液初步提取操作的前提下,提出了共沸精馏分离含2,3-丁二醇萃取相的概念流程.
最后,以正丁醇为萃取剂,根据其与水形成共沸物的精馏特性,设计了三塔操作的精馏分离流程.采用过程模拟软件PROII对全流程及局部装置进行了模拟计算,实验验证了该精馏分离流程的可行性,并得到了操作压力、回流比、进料位置等关键工艺参数.当操作回流比在0.1以上,塔釜温度在175℃以上时,2,3-丁二醇的浓度可达98％.
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