文档介绍：湘潭大学
硕士学位论文
环己醇与环己酮二元体系萃取精馏分离研究
姓名:曾永林
申请学位级别:硕士
专业:化学工程
指导教师:杨运泉
20060501
摘要
环己酮是己内酰胺、己二酸等生产工业中的重要中间体,后者主要用于尼龙
的合成。环己醇催化脱氢制环己酮亦是己内酰胺工业生产中的重要步骤。本课题
组采用铜锆催化剂对环己醇脱氢制环己酮已有初步研究,其中环己酮的收率已达
到 80%,选择性近 100%。不论是采用环己烷氧化还是环己醇催化脱氢,其产物
均是环己醇与环己酮的混合物,要得到环己酮都需要对此混合物进行分离。
本文采用萃取精馏分离此二元混合物。首先根据萃取剂筛选的定性规则筛选
出多种溶剂,再采用改进的 UNIFAC 模型估算出溶剂存在下的相对挥发度(三组
分),再进行比较分析,初步确定出 3-4 种溶剂。然后,利用这三种溶剂进行萃
取精馏实验,最终确定所选用的溶剂为二甘醇。
由所选定的溶剂进行了体系的热力学研究,用 ROSE 釜测定了三对二元体系
的常压汽液相平衡数据,并通过了热力学一致性检验,关联出了 Wilson 和 NRTL
活度系数模型参数。用模型参数,对二元、三元体系实验数据进行了热力学关联,
结果令人满意,其二元系实验数据与模型计算值的平均相对偏差在 3%以内,三
元系实验数据与模型计算值的平均相对偏差在 4%以内。
利用所选定的溶剂分别进行了减压精馏和萃取精馏实验,实验表明,不管是
采用萃取精馏还是采取减压精馏,都能对该混合物进行分离,产品质量符合要求。
在相同条件下,由所关联的模型参数,采用简化逐板计算法对萃取精馏塔、减压
精馏塔进行了理论板计算:当采用减压精馏分离环己醇、环己酮混合物,操作压
力为 4 kPa 时,其理论塔板数为 15 块,与文献查阅值相同;操作压力为 15 kPa
时,理论塔板数为 36 块。当采用萃取精馏分离,二甘醇作溶剂,其理论塔板数
为 39 块,后续分离为 11 块。当采用减压萃取精馏分离,操作压力为 15 kPa 时,
所需理论塔板数为 18 块,后续分离为 11 块。

关键词:萃取精馏、减压精馏、环己醇、环己酮、UNIFAC、汽液相平衡

Ⅰ
ABSTRACT
Cyclohexanone is an important intermediate product of caprolactam and adipic
acid in industry. Catalytic dehydrogenation of cyclohexanol to cyclohexanone, which
is an important industrial reaction for the manufacture of caprolactam, which is used
as a material for synthesis of nylon. Catalytic dehydrogenation of cyclohexanol to
cyclohexanone was pilot studied by Cu-Zr catalyzer. The yield of cyclohexanone can
be reached to 80% and the selectivity is nearly 100%. The production is admixture of
cyclohexanol and cyclohexanone whether catalytic dehydrogenation of cyclohexanol
to cyclohexanone or oxidation of cyclohexane, which should be separated.
The admixture was studied by extraction rectification. First, The solvent was
selected by extraction solvent qualitative rule; Second, The relative volatility (Ternary
Systems) was calculated by mend UNIFAC model; Finally, the diglycol was selected by
extraction rectification.
The atmospheric vapor-liquid equilibrium data of the binary