1、 I 摘摘 要要 本文针对含丁醇-水体系的分离过程进行研究，通过考察二元共沸物的特性 及汽-液-液相平衡的特点，提出了采用以原料水为夹带剂的自夹带双塔共沸精馏 回收正丁醇的工艺流程。 采用 NRTL 模型计算正丁醇-水混合物的汽液平衡数据，对正丁醇-水混合物 双塔精馏流程进行了稳态模拟和优化，考察了塔板数、进料板位置以及冷凝温度 对塔釜热负荷的影响，确定了适宜的工艺条件，得到了各物流的温度、压强、流 量和组成以及精馏塔板上的温度分布、汽（液）相流量分布和组成分布及再沸器 的热负荷。参照工艺条件，通过 Cup Tower 进行精馏塔工艺尺寸设计。该计算对 正丁醇-水系统双塔精馏工艺的设计和操作具
2、有实际意义。 关键词：正丁醇；水；共沸精馏；NRTL；模拟 II Abstract After analyzing triple azeotrope and vapor-liquid-liquid phase equilibrium, an advanced separation technology of azeotropic distillation using water as entrainer was proposed for separation of azeotropic mixture of 1-butanol and water. The method of steady s
3、tate simulation and optimization for the separation of mixture using NRTL model to calculate VLE(Vapor-Liquid-Equilibrium) of 1-butanol-water system was presented in this paper. The influence of stage numbers, feed stage and condensation temperature on the consumption of energy were investigated. Th
4、e temperature, pressure, flow rate and composition in every columnist trays and duties of reboiler in every column were presented, too. And then industrial design was carried out on the basis of optimum results. This calculation has practical value for process design and operation of 1-butanol-water
5、 mixtures separation. Keywords: 1-butanol; water; azeotropic distillation; NRTL; simulation III 目 录 摘 要 .I Abstract . II 第 1 章 文献综述 1 1.1 正丁醇的性质及应用. 1 1.2 正丁醇-水体系的分离方法 . 1 1.2.1 盐效萃取法 1 1.2.2 膜分离技术 2 1.2.3 离子液体萃取法 3 1.2.4 共沸精馏 4 1.3 精馏模拟的各种算法. 5 1.31 精馏的简捷算法. 5 1.3.2 精馏的严格算法 6 1.3.3 非均相间歇共沸精馏的算法研究 7
6、 1.4 精馏过程模拟的意义. 8 1.5 国内外关于该课题的研究进展. 10 1.5.1 国外关于该课题的研究进展 10 1.5.2 国内关于该课题的研究进展 10 1.6 本工作主要研究内容. 10 第 2 章 模拟部分 11 2.1 分离任务. 11 2.2 过程模拟优化的基本思想. 12 2.2.1 精馏塔控制变量分析 12 2.2.2 精馏塔优化设计的基本原则 13 2.3 几种基本的求解方法. 13 2.3.1 直接迭代法（DIRECT） . 13 2.3.2 牛顿法(NEWTON) 14 2.3.3 韦格斯坦法(WEGSTAIN) 15 2.3.4 循环物流的处理 15 IV 2.4 正丁醇-水混合物汽液平衡数据的计算 . 17 2.5 设备参数、操作条件. 19 第 3 章 模拟结果与讨论 20 3.1 理论板数的影响. 20 3.1.1 脱水塔理论板数对塔釜热负荷的影响 20 3.1.2 回收塔理论板数对塔釜热负荷的影响 21 3.2 塔顶压力对塔釜热负荷的影响. 22 3.2.1 脱水塔塔顶压力对塔釜热负荷的影响 22 3.2.2 回收塔塔顶压力对塔釜热负荷
