摘要
醋酐是国家鼓励发展的基本有机化工原料，主要用于生产醋酸纤维素和医药、农药、染料、香料、军工等行业。其中二醋酸纤维素是用于制造香烟过滤嘴的主要材料之一；三醋酸纤维素主要制造塑料片基和高级感光胶片。 醋酐生产过程中所需原料及副产物是醋酸，它是一种重要的化工原料。其用途非常广泛，需求量也很大。以醋酸为原料的醋酸乙烯、醋酸纤维素等的合成工艺中均有醋酸水溶液产生，直接排放，既污染环境，又浪费资源。长期以来，人们对醋酸-水体系的分离问题进行深入研究，因为醋酸应用的范围较广，而且在化工分离、化工环保等学科的发展中有重要作用，对资源利用和环境保护具有重要意义。 精馏分离过程是最常用的醋酐精制方法。醋酸和水虽然不会形成恒沸物，但是二者的相对挥发度较低，并且醋酸在液相中有强缔合作用，是高度非理想系统。据调查，工业上采用较多的分离工艺方法是：普通精馏、共沸精馏。普通精馏法对理论塔板数和回流比的要求较高，且需要消耗大量蒸汽，因此再沸器的热负荷很大，经济性低；共沸精馏法的原理是在混合溶液中加入低沸点的挟带剂，从而使醋酸、水的相对挥发度增大，因而二者分离时，所需的塔板数、回流比液有所降低，故能耗也较低。 本文主要对醋酐精制工艺的醋酸回收单元进行模拟与计算，并重点研究其中一精馏塔（共沸精馏塔），重点阐述化工热力学上对非理想性液体混合物的研究，利用活度系数法、牛顿迭代法，根据Wilson模型，设计在低压条件下的非理想体系的汽液相平衡C语言计算程序，计算得到醋酸—水、醋酸—醋酸乙酯体系的汽液相平衡数据，并绘制醋酸—水、醋酸—醋酸乙酯体系的x-y图、T-xy图。然后通过Aspen Plus软件，根据NRTL模型，模拟计算醋酸—水—醋酸乙酯三组分体系常压汽液相平衡数据及醋酸乙酯—水体系的汽液相平衡数据，并绘制醋酸—水—醋酸乙酯三组分相平衡图及醋酸乙酯—水体系的x-y图、T-xy图，得出醋酸乙酯与水的最佳共沸点，为醋酸—水的分离提供基础数据。另外，在该操作条件下，计算精馏塔（共沸精馏塔）及塔头冷凝器，并将内置式冷凝器与外置式冷凝器的两种工况进行计算比较，得出其最佳的工况。
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