基于Aspen萃取精馏分离苯-甲醇共沸体系的模拟开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

目前，苯与甲醇的混合物是常见的有机溶剂，广泛应用于精细化工、医药、炼油、石油化工等领域^{[1 - 2]}。在自然环境中苯和甲醇可形成最低共沸物，共沸组成中苯的摩尔分数为0.391，共沸点为57. 5℃，正常的精馏难以将共沸物分开，需要对苯-甲醇共沸体系进行进一步处理。最早人们使用水萃取与普通精馏分离相结合的两步法进行分离，但使用此种方法操作及设备费用明显的增加了，从而导致经济性变差，因此开发一种合理的一步法来分离苯–甲醇共沸体系将变得极为迫切。目前萃取精馏技术^{[3 – 7]}相对来说比较成熟，找到合适的萃取剂，建立甲苯-甲醇萃取精馏工艺流程并提供必要的参数将变得十分重要。

萃取精馏作为一种特殊的精馏方法被广泛应用于共沸物的分离，而萃取精馏的关键是萃取剂的选择^{[8 – 10]}。有机溶剂^{[11 –12 ]}、无机盐^{[ 13 - 14 ]}等传统的萃取剂有许多不利因素，如污染环境、有腐蚀性、难回收等缺点。离子液体作为环境友好型溶剂也是新型萃取剂，具有高的热稳定性和化学稳定性、好的溶解性和不挥发性等良好的物化性质，使离子液体作为萃取剂被广泛应用^{[15 - 19]}。在等摩尔混合物中，离子液体被当做两个独立的离子来处理。

2. 研究的基本内容和问题

本课题将运用Aspen Plus软件对苯-甲醇共沸体系的萃取精馏过程进行流程模拟。对两塔连续萃取精馏工艺过程使用灵敏度分析工具优化，得出当回流比为多少时？溶剂比为多少时？原料在第几块时塔板进料？离子液体从塔顶第几块塔板进料？全塔理论板数为多少块？的最佳工艺操作条件下，产品苯的纯度为0.9999，甲醇的纯度为0.9999。通过分析塔板数、 原料进料位置、溶剂比、摩尔回流比等参数对分离效果及能耗的影响，并对参数进行优化，确定最佳工艺操作参数，此结果可为苯-甲醇共沸体系的萃取精馏过程工艺设计提供理论基础。

3. 研究的方法与方案

化工工艺设计一直是当今时代化工工业领域不可缺少的重要环节，通过化工工艺模拟可以预测该工艺是否能投入生产，是否能达到预期的标准，如何达到最大的经济效益，现如今科技飞速发展，关于化工工业流程模拟的软件层出不穷，使得人们在对工业流程的模拟上变得更加方便与娴熟，本文针对苯-甲 醇共沸体系 ，利 用aspen plus^{[ 20 - 22 ]}软件对含有离子液体的萃取精馏步骤进行流程模拟与参数优化，更直观的了解离子液体在甲苯-甲醇的分离过程产生的效果，为该流程的工业生产提供参考。

步骤有离子液体筛选的选择→离子液体物性参数和分离机理的分析→工艺流程的模拟→aspen plus模拟条件→灵敏度分析：塔板数、进料位置、回流比、溶剂比、萃取精馏过程模拟→回收工艺条件→结论

4. 研究创新点

[1] kurzin a v，evdokimov a n，antipina vb，et al. isothermal vapor – liquid equilibrium data for the methanol benzene tetraphenylphospho - nium chloride system [j]. journal of chemical and engineering data，2016，61:1131 - 1135.

[2] li q s，zhu w，fu y q，et al. isobaric vapor - liquid equilibrium for methanol benzene 1 - octyl - 3 – methylimidazoliumtetrafluoroborate [j]. korean journal of chemical engineering，2012，29(7)：941 – 945.

[3]雷志刚，王洪有，许峥，等.萃取精馏的研究进展[j].化工进展，2001，20(9)：6 - 9.

5. 研究计划与进展

2020-12选定论文题目

2021-03撰写开题报告

2021-04数据计算、分析、思考，完成论文