摘要
针对在酒类物质生产过程中常见的丙酸乙酯和正丙醇共沸现象，本研究筛选了两种离子液体(ILs)[Emim][OAC]和[Mmim][DMP],并采用乙二醇(EG)作为对比，通过相平衡实验研究了ILs作为萃取剂对该共沸物相平衡行为的影响。在常压下测定了丙酸乙酯-正丙醇二元体系的汽液相平衡(VLE)数据，所得二元VLE数据通过了热力学一致性检测方法并且和文献报道过VLE数据基本一致，证明了实验数据准确无误，从而说明了实验装置可靠。之后测得了丙酸乙酯-正丙醇-[Emim][OAC]、丙酸乙酯-正丙醇-[Mmim][DMP]和丙酸乙酯-正丙醇-EG三元体系的VLE数据，并利用NRTL模型对数据进行了拟合，得到了各组分之间的二元交互参数。实验结果表明三种萃取剂均能使共沸点向丙酸乙酯浓度增大的方向移动，使丙酸乙酯对正丙醇的相对挥发度增大，但是ILs的萃取效果要优于EG。 在VLE实验的基础上，将[Emim][OAC]和[Mmim][DMP]的纯组分参数定义到AspenPlus组分模块中，开发了ILs作萃取剂的萃取精馏方案,利用序贯迭代法优化得到了最佳工艺参数。建立了以经济、能源、环境和效率为指标的过程综合评价体系。对萃取精馏的评估结果显示，相比于[Emim][OAC]萃取精馏工艺，[Mmim][DMP]萃取精馏工艺的TAC、TCC和TOC分别降低了16.78％、27.91％和11.54％,能耗降低了12.10％,总CO2排放量降低了12.37％,热力学效率提高了12.45％。 利用相图作为理论指导，开发了变压精馏和共沸精馏方案，采用粒子群算法优化了工艺流程，采用原料预热、塔顶蒸汽再利用和热泵等热集成手段开发了HIPSD工艺和HIAD工艺。综合评估显示，HIPSD工艺在经济、能耗、环境和效率方面都要优于HIAD工艺。进一步对比两种ILs萃取精馏工艺和HIPSD工艺，发现[Mmim][DMP]萃取精馏工艺更占优势,相比于HIPSD工艺，[Mmim][DMP]萃取精馏工艺的TAC、TCC和TOC分别降低了54.58％、71.37％和41.39％,能耗降低了55.40％,总CO2排放量降低了54.91％,热力学效率从5.75％提高到了11.89％。 综上，对于分离丙酸乙酯-正丙醇共沸体系，[Mmim][DMP]萃取精馏工艺优势显著。
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