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萃取精馏分离甲醇—乙腈的研究

热度0票  浏览1次 时间:2019年7月11日 09:39
  摘要:本文根据溶剂极性相似相溶原理,通过ChemCAD 软件模拟及气液平衡实验确定出合适的溶剂,用来萃取精馏分离甲醇-乙腈共沸混合物,从而考查所选择的萃取精馏溶剂的效果。
  关键词:萃取精馏;甲醇;乙腈
  一、萃取实验装置与分离方法
  1.萃取实验装置
  甲醇-乙腈汽液平衡实验装置
  萃取实验采用常规的汽液平衡装置,如图 1 所示。
  针对萃取实验装置进行如下说明:
  (1)塔釜形状呈四口瓶状,容量为500ml,在其接口上分别插接升蒸汽塔节、热电偶温度计、冷凝液回流管和液相取样口;(2)塔身外围采用保温棉包裹,上部用水进行冷凝;(3)对采取的样品,用气相色谱仪进行测量,确认其组成成分。
  甲醇-乙腈间歇萃取精馏实验装置
  间歇萃取精馏装置为常规装置,如图 2所示。
  2.实验体系
  (1)甲醇-乙腈汽液平衡实验体系
  试验中,为了能够配制出溶剂质量比为3:1的混合溶液,采用质量分数分别为10%—90% 的甲醇-乙腈溶液作为原料,在其中在加入N,N-二甲基甲酰胺,待混合溶液稳定之后,对混合溶液进行汽相和液相取样,在通过气相色谱仪进行检测,确认其组成成分。
  (2)甲醇-乙腈间歇萃取精馏实验体系
  实验期间,为了能够达到在一定回流比及溶剂流量下,准确的观察溶剂对间歇萃取精馏分离效果的影响和过程特征,选用500ml质量分数为76.5% 的甲醇-乙腈溶液作为原料,然后加入N,N-二甲基甲酰胺混合配比成需要的溶剂。
  二、实验结果
  对甲醇-乙腈二元物系,分别进行汽液平衡实验,运用ChemCAD 软件及Wilson模型方法进行模拟计算,通过实验数据绘制甲醇-乙腈汽液平衡组成图,来分析汽液平衡性,如图3、图4所示。
  根据图3甲醇-乙腈汽液平衡组成图分析可以看出,在未加入DMF溶剂的情况下,wG,wL分别为甲醇在气相与液相中的质量分数。经过分析,如果要甲醇达到与乙腈的相对挥发度达到接近于 1 的状况时,甲醇必须处于高质量分数区内,才能满足要求。且实验结果与Wilson 模型模拟的计算数据结果近乎吻合。
  图 4 是在溶剂质量比 3:1 的情况下加入 1,2-丙二醇,乙二醇,N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)的情况下,通过实验从而得出甲醇-乙腈汽液平衡的组成图。由图所示,使用DMF为溶剂,可以得出打破甲醇-乙腈共沸点的最佳效果。
  结束语
  经过实验数据的分析验证确认N,N-二甲基甲酰胺作为添加溶剂加入甲醇-乙腈的混合溶液中,可以打破甲醇-乙腈物系的共沸点,实现分离甲醇和乙腈的目的。同时,在汽液平衡中运用Wilson模型进行模拟,实验结果与模拟数据较为吻合。通过萃取精馏实验可以实现甲醇-乙腈共沸物系的分离。
  参考文献:
  [1]于洋,白鹏,李广忠等.以苯胺为溶剂间歇萃取精馏分离甲醇-乙腈[J].化工进展,2012,31(4):758-762.
  [2]于洋,白鹏,庄琼红等.萃取精馏分离甲醇-乙腈的研究[J].化学工程,2011,39(6):36-39.
  [3]于洋.间歇萃取精馏分离甲醇/乙腈二元共沸物[D].天津大学,2012.
  作者简介:
  刘忠良(1984-),籍贯中国黑龙江省伊春市,现有工作职称是助理工程师,工作单位:大庆华科股份有限公司树脂分公司乙腈工段;于志成(1985-),籍贯中国黑龙江省哈尔滨市阿城区,助理工程师,工作单位:大庆华科股份有限公司化验中心



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