摘要
叔丁醇、乙酸叔丁酯是重要的化工原料和有机溶剂。在常压下，叔丁醇-乙酸叔丁酯体系会形成拟共沸物，即当叔丁醇摩尔分数达到0.91以后，两者的相对挥发度接近于1，进而会在二者的工业分离过程中遇到障碍，运用普通精馏很难有效分离该混合物，因此考虑采用特殊精馏的方案。 本文对叔丁醇-乙酸叔丁酯体系的萃取精馏分离过程进行了研究。首先测定了在常压情况下叔丁醇-乙酸叔丁酯体系的汽液平衡数据，并分析其分离的难点。然后通过叔丁醇-乙酸叔丁酯的组分特性的定性判断，结合UNIFAC基团贡献定量筛选的方法，确定以氯苯作为该二元物系的合适萃取剂。之后，本文分别通过测定叔丁醇-乙酸叔丁酯-氯苯体系的二元与三元汽液平衡数据，对萃取剂氯苯的分离效果进行实验验证，使用Herington与Van Ness热力学一致性方程对数据进行检验。并使用NRTL、Wilson、UNIQUAC三种活度系数模型对测定的数据进行关联回归，得到相关的二元交互参数。继而用上述模型对三元汽液平衡体系进行预测，与三元汽液平衡的实验值进行对比并得到了很好的效果，验证了上述二元交互参数的准确性。结果表明加入萃取剂氯苯后叔丁醇-乙酸叔丁酯的相对挥发度明显变大。 在研究多元汽液平衡的基础上，本文应用实验得到的数据参数与化工过程模拟软件Aspen Plus，采用连续萃取精馏流程对叔丁醇-乙酸叔丁酯-氯苯体系进行模拟。首先设计两塔精馏的流程序列，并对整个流程进行模拟；然后在保证产品的纯度和收率都达到99.9%的前提下，以总年度费用（TAC）为目标函数进行了全局经济优化；最后对优化后的流程进行了能耗与年度总费用分析。结果表明，萃取剂氯苯可以有效地分离叔丁醇-乙酸叔丁酯二元体系，本研究从实验与模拟角度验证了测定数据的可靠性，为工业上分离与利用叔丁醇-乙酸叔丁酯体系提供了参考。
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