1液_液萃取过程的模拟计算
萃取精馏法分离醋酸-水模拟设计
浙江科技学院本科毕业设计(2016届)题目萃取精馏法精制醋酸工艺过程设计学院生化/轻工学院专业化学工程与工艺班级化工121学号5120420023学生姓名吕轶指导教师刘赫扬完成日期2016年5月21日浙江科技学院毕业设计（论文）、学位论文版权使用授权书本人吕轶学号5120420023 声明所呈交的毕业设计（论文）、学位论文《萃取精馏法精制醋酸工艺过程设计》，是在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，与我一同工作的人员对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。
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（保密的学位论文在解密后适用本授权书）论文作者签名：导师签名：签字日期：2016年5月21日签字日期：2016年5月21日萃取精馏法精制醋酸工艺过程设计学生姓名：吕轶指导教师：刘赫扬（浙江科技学院生物与化学工程学院/轻工学院）摘要：本文在介绍醋酸-水体系分离方法的基础上，以NMP（N-甲基吡咯烷酮）作为萃取剂，对醋酸-水溶液萃取精馏过程进行研究分析，利用软件Aspen Plus 进行萃取精馏过程的模拟，得出的数据代入Exchanger Design and Rating对换热器进行设计选型。
用SW6-2011对塔设备进行壁厚的设计，最后对其做经济分析。
模拟计算时，物性方法选用NRTL，规定醋酸溶液的进料浓度为60%、流率为550kmol/h，精馏塔选择Radfrac模块，主要研究了醋酸-水精馏塔的理论塔板数、回流比、进料位置、萃取剂用量对精馏过程的影响。
5.2液液萃取过程计算
5.2-
7
5 液液萃取
5.2 液液萃取过程的计算
式中 cx 是与萃取相主体中溶质浓度成平衡的萃余相溶质浓度。
*
边界条件为： 在 z＝ 0： V x c xF = V x c xo − E x
dc y / dz = 0
dc x / dz = 0
dc x dz
dc y dz
(5-31) (5-32) (5-33) (5-34)
组分 k 留在萃取相的 (相对 )分数：
(5-4)
1 − ΦU =
ue − 1 ueN +1 − 1
(5-5)
1/ 2 式中： u e = [u N (u1 + 1) + 0.25] − 0.5 (5-6)
计算 ε 1 和 ε N 需要 L1、 LN， 假定两相线性分布， 由总物料衡算确定。 在塔顶：
H =∫ =
x A1
(1 − xA )lm dxA L ⋅ SK oxα (1 − xA )lm (1 − xA )( xA − x* A)
L SK oxα (1 − xA )lm
yA2 y A1
∫
xA 2
x A1
(1 − xA )lm dxA (1 − xA )( xA − x* A)
H =∫ =
(5-27)
ε
( NTU ) oy
⎤ ⎡⎛ y A1 − mx A1 ⎞ ⎟ ( ) ε ε ln ⎢⎜ 1 − + ⎥ ⎜ y − mx ⎟ A1 ⎠ ⎝ A2 ⎦ ⎣ = 1− ε
(5-28)
一般情况的积分计算采用图解法或数值积分的方法计算 (5－ 19)的积分值。 二、 轴向扩散模型 活塞流模型没有考虑轴向混合或扩散， 与实际情况偏差较大。 轴向扩散模型假定： ①相际连续逆流传质传质； ②每一相中都存在着从高浓度到低浓度的传递过程， 相内的扩散通量服从 费克定律， 用连续相和分散相的轴向扩散系数两个参数描述。 萃取塔中连续相的轴向混合由扩散模型得到较好描述。但分散相的轴向混
化学分析模拟试题及答案
化学分析模拟试题及答案1、用30mlCCl4萃取等体积水溶液中的I2(分配比为8.5),下列何种萃取方法最为合理( )。
A、30ml1次B、10ml 3次C、5ml 6次D、2ml 15次答案：B2、使用（），如加热时间过长会形成难溶的盐沉淀。
A、H2SO4B、H3PO4C、HClO4D、HCl答案：B3、CNAS-CL01-A002检测和校准实验室能力认可准则在化学检测领域的应用说明中要求，适用时，实验室应使用控制图监控实验室能力。
质量控制图和警戒限应基于（）。
实验室也应观察和分析控制图显示的异常趋势，必要时采取处理措施。
A、统计原理B、标准范围C、判定要求D、不确定度答案：A4、实验室中加热氯酸钾以制取氧气时,要加一些二氧化锰,这是因为:( )。
A、二氧化锰不起作用B、二氧化锰促进氯酸钾分解C、二氧化锰极易分解D、二氧化锰反应作为反应物，参与反应答案：B5、有甲乙两种不同浓度的有色溶液，用同一波长的光测定，当甲溶液用1cm比色皿，乙溶液用2cm比色皿时，获得的吸光度相同，则它们的浓度关系为（）A、甲是乙的二倍B、甲是乙的二分之一C、甲等于乙D、乙是甲的二倍答案：A6、已知MZnO=81.38g/mol,用它来标定0.02mol的EDTA溶液，宜称取ZnO为（）。
A、4gB、1gC、0.4gD、0.04g答案：D7、欲配制1000mL0.1mol/L的HCl溶液，应取12mol/L的浓盐酸（）毫升。
A、0.84mLB、8.4mLC、1.2mLD、12mL答案：B8、分光光度法分析中,对于组分复杂,干扰较多而又不清楚组成的样品,可采用以下( )定量方法来消除背景影响。
A、工作曲线法B、直接比较法C、标准加入法答案：C9、100 ppm等于（）%。
A、0.1B、0.01C、0.001答案：B10、50毫升滴定管的最小刻度值是（）毫升。
A、0.01B、0.02C、0.1D、0.2答案：C11、当一束光通过溶液时，一部分光被溶液吸收，一部分透过溶液，一部分被溶液反射；透过光的强度与入射光的强度之比称为（）。
MTBE装置
MTBE装置流程模拟计算一、工艺流程简述MTBE（甲基叔丁基醚）是理想的高辛烷值汽油添加剂，是近20年长盛不衰、销售量最大、发展最快的化学品。
含10％MTBE的汽油能使燃料消耗下降7％左右。
除了增加汽油含氧量外，还可以促进清洁燃烧，减少汽车有害气体排放对大气的污染。
但是MTBE极易溶解于水，当地下储油罐泄漏或汽油溢撒至地面时，MTBE分子会比汽油中的其他成分更快地穿过土壤进入地下水，即使在浓度很低的情况下，也会导致水质恶臭。
美国地质调查表明，使用新配方汽油的地区中20％地下水检测到MTBE，而未使用新配方汽油的地区只有约2％的地下水检测到MTBE。
近年来美国联邦研究部门展示MTBE是可能对人类致癌的物质。
美国加利福尼亚州已决定在2002年12月31日后禁止使用MTBE。
根据这一趋势，美国其它州也可能在不久的将来限用或禁用。
欧洲的汽油储罐主要为地上罐，与美国的情况不同，所以一直未采取限制措施。
我国国内MTBE的需求，主要受国内外高标号汽油需求的影响。
2000年国家公布了新标准汽油的质量标准，其中增加了苯含量，芳烃含量和烯烃含量的测定项目，规定汽油中烯烃含量不大于35％，另外还有氧含量的指标要求。
目前，国内新标准清洁汽油的产量还不高，因此要全面适应2003年1月1日起在全国范围内实施新标准清洁汽油的要求，就需要大量生产新标准清洁汽油的添加剂，所以近几年内作为高辛烷值汽油主要调和组分MTBE的需求量还会有所增加。
自1973年世界上第一套年产10万吨的MTBE装置在意大利建成投产以来，我国从上世纪70年代末80年代初开始进行合成MTBE技术的研究。
至1984年，我国第一套以固定床列管式反应器为基础的年产5500吨工业实验装置在齐鲁石化公司橡胶厂建成投产，经过多年生产实践和不断的技术改进，目前我国MTBE生产技术有：固定床技术、膨胀床技术、催化蒸馏技术、混相床和混合反应蒸馏等多种生产技术。
生产规模也从年产千吨扩大到年产14万吨，先后有6种生产技术成功地用于我国的近40套MTBE装置，技术水平达到当前世界先进水平。
PROII与石油化工工艺过程模拟计算
PRO/II与石油化工工艺过程模拟计算一、PRO/II简介1.1、概述PRO/II软件是美国SIMSCI公司推出的微机版本石油化工工艺流程模拟软件，该软件具备有丰富的物性数据库和热力学方程供用户描述不同状态下的流体热力学过程，对多种炼油、化工工艺过程具有广泛的适应性。
该软件不仅可以作为新设计炼油、化工工艺装置的工艺流程模拟软件，同时作为装置标定计算、设备核算的软件。
PRO/II软件在我国的应用十分广泛，其中DOS系统的V3.3、V4.02版本和WINDOWS 操作系统的V4.13 WITH PROVISION V2.0以上版本是比较常用的。
PRO/II软件是很多炼油、化工等设计院进行工艺设计的首选工艺模拟软件之一，同时也是炼油、化工等生产单位进行装置标定计算、设备核算的首选工艺模拟软件之一。
在实际工作中，有很多时候会遇到解决装置“瓶径”的问题，而塔设备往往是需要进行标定或核算的重要设备之一，这时应用PRO/II软件提供的精馏、吸收、萃取等单元操作过程的严格计算方法进行单塔模拟计算或全流程模拟计算是非常方便的。
1.2、主要计算模块或计算单元简介二、PRO/II热力学方法的初步分析PRO/II提供多种用于流体的气液平衡常数、液液平衡常数、焓、熵、密度和其他传递性能参数等热力学计算方法，由于每种热力学方法有一定的适用范围，在应用PRO/II 解决具体问题时，选择合适的热力学方法是能否正确模拟工艺过程的关键。
以下分类讨论PRO/II提供的主要的热力学方法。
2.1、普遍化方法普遍化方法主要包括用于烃类物系计算的SRK方程、PR方程、BWRS方程、GS方程、IGS方程、BK10方程等，各方程的适用范围如下：2.2、液相活度系数方法液相活度系数方法主要包括用化工、石油化工物系气液、液液、气液液平衡及相关物性参数计算的NRTL（Non-Random Two Liquid）方程、UNIQUAC方程、WILSON方程、UNIFAC方程、VANLAAR方程、FLORY方程、MARGULES方程等，各方程的适用范围如下：2.3、专用数据包方法PRO/II专用数据包用于计算指定物系的气液、液液平衡及相关物性参数，主要包括GLYCOL数据包、SOUR WATER数据包、ALCOHOL数据包、AMINE数据包等，各专用数据包的适用范围如下：三、PRO/II在石油化工装置塔模拟采用的热力学方法石油化工装置种类繁多，以下将分类介绍PRO/II软件在部分装置塔模拟计算推荐采用的平衡常数的热力学计算方法和相应的数据包。
常用的萃取实验报告
常用的萃取实验报告引言萃取是一种常用的物质分离技术，通过对溶液中的成分进行选择性的转移，并与其他溶剂相互分离，实现纯化和分离的目的。
常用的萃取方法包括液-液萃取、固-液萃取和超临界流体萃取等。
本实验旨在通过液-液萃取方法，从模拟溶液中分离苯酚和萘的混合物。
实验目的1. 掌握液-液萃取的基本原理及实验操作流程；2. 了解苯酚和萘的物理性质，并通过液-液萃取方法分离纯化两者。
实验原理液-液萃取是一种通过溶剂之间的亲疏性差异来实现分离的方法。
根据溶剂对所要分离物质有选择性溶解的特点，可以将混合物中的某种成分从一相转移到另一相中，从而实现分离的目的。
本实验中，首先制备一个模拟溶液，包含苯酚和萘的混合物。
然后，选择合适的萃取溶剂，并进行多次的反复萃取操作，将目标成分有选择地从水相中迁移到有机相中。
最后，通过蒸发有机相中的溶剂，从而分离得到苯酚和萘的纯品。
实验步骤1. 准备工作：清洗并干燥所使用的仪器、玻璃仪器；2. 制备模拟溶液：称取一定量的苯酚和萘，加入适量的水中，并搅拌溶解；3. 萃取：将制备好的模拟溶液转入分液漏斗中，加入适量的有机溶剂，在磁力搅拌的条件下反复摇匀，直到两相完全分离，分取有机相；4. 重复萃取：将分取的有机相重新转入分液漏斗中，加入新的有机溶剂，反复萃取多次，直至水相没有目标物质明显残留；5. 去除溶剂：将得到的有机相放入烧杯中，使用旋风蒸发器除去有机溶剂；6. 分析纯品：将蒸发后的残渣进行定量称重，得到苯酚和萘的质量。
实验结果与分析根据实际操作，我们成功地制备了模拟溶液，并进行了多次液-液萃取操作。
经过蒸发后，得到了苯酚和萘的残渣。
经过分析，苯酚的质量为Xg，萘的质量为Yg。
据此可以计算出苯酚和萘在模拟溶液中的质量分数。
结论本实验通过液-液萃取方法成功地分离了苯酚和萘的混合物，并且得到了两者的纯品。
液-液萃取是一种常用的分离技术，能够在实际操作中有效地实现目标成分的纯化和分离。
实验结果表明，液-液萃取方法对于苯酚和萘的分离是可行的，为进一步的研究和应用提供了参考。
5.2液液萃取过程计算
(5-1)
被萃取组分 i 在 j 平衡级上的萃取因子 ε i,j 为：
ε i, j =
mi , jV j Lj
(5-2)
Kremser 的集团法假定每一个平衡级的 ε i, j 相等， 略去下标 j。 定义 Φ E 为进料中组分 i 被萃取的分数 (相对萃取率 )， 类似 (4-36)式解吸过程 的推导： ε eN +1 − ε e l0 − l N = ΦE = (5-7) l0 − l N +1 ε eN +1 − 1
5 液液萃取
5.2 液液萃取过程的计算
5.2 液液萃取过程的计算 5.2.1 逆流萃取计算的集团法 Kremser 的集团法关联分离过程的进料和产品组成与所需级数的关系， 不 能提供各级温度与组成。
L相 传质过程 V相
i 组分 传质过程 k组分
L相
V相
组分 i 在 j 平衡级上的分配系数为：
mi , j = yi , j xi , j = vi , j / V j li , j / L j
5.24
5 液液萃取
5.2 液液萃取过程的计算
H = ∫ dz = ∫
0
z
xA 2
x A1
dxA L SK oxα (1 −Leabharlann x A )( xA − x* A)
=∫
yA2 y A1
dy A V SK oyα (1 − y A )( y* A − yA )
xA 2
(5-18)
根据相间传质的膜理论分析， 由式 (5-18)最终可推导出，
∗
x A1
yA2
1 1 − x A1 + ln 2 1 − x A2
1 1 − y A2 + ln 2 1 − y A1
4.3 萃取计算
萃余相 R
4.3.1 单级萃取
1、原溶剂和萃取剂部分互溶的体系（杠杆规则）
原料 A+B 萃取剂 S
萃取相 E
S用量的计算：
S = F（MF / MS）
R、E的计算：
萃余相 R
A E’m E’
R+E=F+S
R / E = ME / MR R’、E’组成计算：
F
B R’ R M
Y2 =
Y3 =
( B / S 1 )( X
( B / S 1 )( X
2
- X 1)
- X 2)
3
··· ··· ···
YN = ( B / S 1 )( X
N
- X
N
1
)
（4-8c）
12.3.2 多级错流萃取
（1）图解法
Y 1 = - ( B / S 1 )( X 1 - X F )
Y1
E1 E2 E3
（2）解析法
平衡线 Y=mX
1
Y 1 = mX
Y 1 = - ( B / S 1 )( X 1 - X F )
Y1
Y2 Y
E2 E3 E4
E1
E
mS X1 = X
F
/( B
1
+ 1)
萃取因数
令 b1=mS1/B ,则X1=XF/( b1 +1)
Y1 = mX
F
Y3 Y4
0
/( b1 + 1 )
/( b 1 + 1 )
例4-4 含丙酮20%(质量百分率，下同)的水溶液，流量 F=800kg/h，按错流萃取流程，以1，1，2-三氯乙烷萃取其中的丙酮， 每一级的三氯乙烷流量S1=320kg/h。要求萃余液中的丙酮含量降到 5%以下，求所需的理论级数和萃取相、萃余相的流量。操作温度为 25℃，此温度下的平衡数据示于下表。