利用ＡｓｐｅｎＰｌｕｓ模拟分离乙醇－水体系的研究
李浩宇，吴淑晶 ，黎果果，林恒欢，胡昊辰
（上海工程技术大学化学化工学院，上海 ２０１６２０）
摘 要：纯度９９．５％以上的乙醇被称为无水乙醇。采用ＡｓｐｅｎＰｌｕｓ软件模拟加碱萃取精馏制取无水乙醇流程，在传统萃取的基础上改变萃取剂的组成，向萃取剂乙二醇中加入ＮａＯＨ和ＫＯＨ两种碱来提高溶剂的选择性，增大无水乙醇的产率，通过改变各项参数来得到制取无水乙醇的最佳模拟条件，为无水乙醇的制备提供实验依据。关键词：无水乙醇；混合萃取剂；加碱萃取精馏
中图分类号：ＴＱ０２８．８ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００３－３４６７（２０２１）０３－００２７－０２
ＳｔｕｄｙｏｎＳｉｍｕｌａｔｅｄＳｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆＥｈａｎｏｌ－ＷａｔｅｒＳｙｓｔｅｍｂｙＡｓｐｅｎＰｌｕｓ
ＬＩＨａｏｙｕ，ＷＵＳｈｕｊｉｎｇ
，ＬＩＧｕｏｇｕｏ，ＬＩＮＨｅｎｇｈｕａｎ，ＨＵＨａｏｃｈｅｎ
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公主日记1电影ｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｅｔｈａｎｏｌｗｉｔｈｐｕｒｉｔｙｏｖｅｒ９９．５％ｉｓｃａｌｌｅｄａｎｈｙｄｒｏｕｓｅｔｈａｎｏｌ．Ｔｈｅａｓｐｅｎｐｌｕｓｓｏｆｔｗａｖｅｉｓｕｓｅｄｔｏｓｉｍｕｌａｔｅｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｐｒｏｄｕｃｉｎｇａｎｈｙｄｒｏｕｓｅｔｈａｎｏｌｂｙｅｘｔｒａｃｔｉｖｅｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎｗｉｔｈａｌｋａｌｉ，ｔｈｅｃｏｍｐｏｓｉ ｔｉｏｎｏｆｅｘｔｒａｃｔａｎｔｉｓｃｈａｎｇｅｄ．ＮａＯＨａｎｄＫＯＨａｒｅａｄｄｅｄｉｎｔｏｔｈｅｅｘｔｒａｃｔａｎｔｇｌｙｃｏｌｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｓｅｌｅｃｔｉｖｉ ｔｙｏｆｓｏｌｖｅｎｔａｎｄｉｎｃｒｅａｓｅｔｈｅｙｉｅｌｄｏｆａｂｓｏｌｕｔｅｅｔｈａｎｏｌ．Ｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｆｏｒｔｈｅｐｒｅｐａｒａ ｔｉｏｎｏｆａｎｈｙｄｒｏｕｓｅｔｈａｎｏｌａｒｅｏｂｔａｉｎｅｄｂｙｃｈａｎｇｉｎｇｖａｒｉｏｕｓｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ｗｈｉｃｈｐｒｏｖｉｄｅｓｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｂａｓｉｓｆｏｒｔｈｅｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆａｎｈｙｄｒｏｕｓｅｔｈａｎｏｌ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｅｔｈａｎｏｌ；ｍｉｘｅｄｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ；ｅｘｔｒａｃｔｉｖｅｄ
ｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎｗｉｔｈａｌｋａｌｉ 乙醇在工业、医学、生活用品等方面都有着非常广泛的应用，还可用于制造各种工业产品，并由此制
造出医药、染料、涂料等产品的中间产物［
１］
。无水乙醇的需求量日益增加，目前大规模工业化生产无水乙醇使用较多的方法是萃取精馏，而传统的萃取精馏需要加入大量萃取剂才能够制得较纯的无水乙醇产物，成本高、流程繁琐。本次模拟采用加碱萃取精馏，将适当的碱类加入到萃取剂中可以增大无水
乙醇产率［２］
。本文向乙二醇中加入ＫＯＨ和ＮａＯＨ，
探究加碱萃取后塔顶乙醇质量分率的变化规律，得出制取无水乙醇的最佳条件。
１ 模拟设计
本研究使用ＡｓｐｅｎＰｌｕｓ软件进行模拟。Ａｓｐｅｎ Ｐｌｕｓ是一个工业通用制造流程设计
模拟系统，其拥有工业上最齐全的物性系统，算法合理，模块完善，功能齐全，能预测运行流程的操作参数和设备参数
等［３－４］
。模拟开始时建立的工艺理论流程图如图１
所示。
图１ 模拟流程图
本文研究回流比、乙醇进料分率、萃取剂含碱量
收稿日期：２０２０－１１－２３
基金项目：上海工程技术大学大学生创新创业计划项目资助（ｃｘ２００４０１３）
作者简介：李浩宇（２００１—），男，本科在读，研究方向为化学工程与工艺；联系人：吴淑晶（１９６８—），女，副教授，从事化学工程与工艺方面工作，电话：１８６２１７２１２８６。
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７２·第３期 李浩宇等：利用ＡｓｐｅｎＰｌｕｓ模拟分离乙醇－水体系的研究
对塔顶乙醇质量分率的影响。回流比大小影响设备
成本和产率［５］
。将ＦＥＥＤ流股参数设置为２０℃，压
agora
力０
．１ＭＰａ，总流率设置为１００ｋｇ／ｈ，进料乙醇质量分率为９０％；ＳＯＬＶＥＮＴ流股的参数设置为２０℃，压力０．１ＭＰａ，总流率设置为１００ｋｇ／ｈ，萃取剂为乙二醇＋ＫＯＨ。模拟开始前先对Ｔ１进行灵敏度分析。确认最佳塔板数为１６，萃取剂的进料位置为塔顶上方３号塔。下面以乙醇进料分率９０％，萃取剂为１
０％ＫＯＨ＋９０％乙二醇，回流比为２∶１为例演示模拟流程，具体设置如图２
所示。
图２ Ｔ１部分参数
模拟结果如表１所示。
表１ 模拟结果
ＦＥＥＯ
ＳＯＬＶＥＮＴＰＲＯＯＵＣＴ
Ｓ５
摩尔流量２．５０８６７０．７５９９７７０．８１７１６３２．４５１４９质量流量
１００
４４．４７９７
３７．４４８８１０９．０３１
２ 模拟数据及分析小学英语
本文使用７５％、８５％、９０％三种不同乙醇进料分率，萃取剂选择乙二醇，萃取剂含碱量１０％、１５％、２０％，加入的碱为ＮａＯＨ和ＫＯＨ，回流比为１∶１、２∶１、３∶１依次进行模拟，研究不同条件对塔顶乙醇质量分率的影响。２．１ 回流比对产物分率的影响
当乙醇进料分率为９０％，萃取剂含碱量为１０％时，调整回流比的大小做３次模拟。模拟结果如表２所示。
表２ 回流比对产物分率的影响碱不同回流比产物分率１∶１２∶１３∶１ＫＯＨ９９．６３９９．６６９９．５２ＮａＯＨntt docomo
９９．４７
９９．５０
９９．３５
由表２可知，随着回流比的增大，塔顶乙醇分率先增大再减小，得最佳回流比为２∶１，当萃取剂中碱为ＫＯＨ时，萃取效果比使用ＮａＯＨ好。２．２ 萃取剂含碱量对产物分率的影响
当乙醇进料质量分率为９０％，回流比确定为２∶１时，调整萃取剂含碱量做３次模拟。模拟结果如表３所示。
表３ 萃取剂含碱量对产物分率的影响碱不同含碱量下产物分率１０％１５％２０％ＫＯＨ９９．６６９９．４６９９．１８ＮａＯＨ
９９．５０
９９．１１
９８．５２
由表３可知，随着萃取剂含碱量的增加塔顶乙醇分率降低，当碱为ＮａＯＨ时含碱量的增加对乙醇质量分率的影响较大，而ＫＯＨ则较为平缓，且得出的乙醇分率都较高，在９９％以上。２．３ 乙醇进料分率对产物分率的影响
当回流比为２∶１，萃取剂含碱量为１０％时，调整乙醇进料分率做３次模拟。模拟结果如表４所示。
表４ 乙醇进料分率对产物分率的影响
碱不同进料浓度下产物分率７５％８５％９０％ＫＯＨ９９．４９９９．５８９９．６６ＮａＯＨimagine是什么意思
９９．３４
９９．４３
９９．５０
由表４可知，塔顶乙醇分率随乙醇进料分率的增加而增加，两者成正比关系，萃取剂中碱为ＫＯＨ时比ＮａＯＨ萃取效果更好，产物分率最高可达９９．６６％。dull
分析以上模拟和数据，当回流比为２∶１时萃取效率最高，曲线变化趋势为先升后降。当萃取剂为１０％碱＋９０％乙二醇时，得出的产物质量分率都较大，达９９％以上，ＫＯＨ和ＮａＯＨ的分离效果都比较好，ＫＯＨ所萃取出的乙醇分率稍大于ＮａＯＨ。当含碱量增加时，ＮａＯＨ的萃取曲线下滑较明显，而对ＫＯＨ的分离效果影响不大，产物分率均处在９９％以上。乙醇进料分率和产物分率成正比关系，任何条件下ＫＯＨ的萃取效率都优于ＮａＯＨ。通过本次模拟结果可知，加碱萃取无水乙醇的最佳参数是回流比２∶１，乙醇进料分率９０％，萃取剂为１０％ＫＯＨ＋９０％乙二醇，该条件下塔顶产物质量分率为
六级补报９９．６６％。
３ 结论及展望
本文利用ＡｓｐｅｎＰｌｕｓ软件模拟加碱萃取精馏乙醇－水体系的完整流程，得出以下结论：①在萃取剂中加碱能够提高萃取效果，增大乙醇产率；②在特定
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８２·河南化工
ＨＥＮＡＮＣＨＥＭＩＣＡＬＩＮＤＵＳＴＲＹ
２０２１年 第３８卷
氟化石墨烯的制备与性能研究
李凌云
（多氟多化工股份有限公司，河南焦作 ４５４００６）
摘 要：氟化石墨烯作为石墨烯的新型衍生物，既保持了石墨烯高强度的性能，又因氟原子的引入带来了表面能降低、疏水性增强及带隙展宽等新颖的界面和物理化学性能，市场前景十分广阔。以石墨
烯为原料制备氟化石墨烯，重点研究了双炉动态氟化、关键技术研究、产品表征等，为氟化石墨烯新材料的推广应用提供了技术支撑。
关键词：石墨烯；氟化石墨烯；氟化；表征
中图分类号：ＴＱ１２７．１１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００３－３４６７（２０２１）０３－００２９－０４
ＰｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓＲｅｓｅａｒｃｈｏｆＦｌｕｏｒｉｎａｔｅｄＧｒａｐｈｅｎｅ
ＬＩＬｉｎｇｙｕｎ
（Ｄｏ－ＦｌｕｏｒｉｄｅＣｈｅｍｉｃａｌｓＣｏ．Ｌｔｄ，Ｊｉａｏｚｕｏ ４５４００６，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｓａｎｅｗｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｏｆｇｒａｐｈｅｎｅ，ｆｌｕｏｒｏｇｒａｐｈｅｎｅｎｏｔｏｎｌｙｍａｉｎｔａｉｎｓｔｈｅｈｉｇｈｓｔｒｅｎｇｔｈｐｅｒｆｏｒｍ ａｎｃｅｏｆｇｒａｐｈｅｎｅ，ｂｕｔａｌｓｏｂｒｉｎｇｓｎｏｖｅｌｉｎｔｅｒｆａｃｅａｎｄｐｈｙｓｉｃｏ－ｃｈｅｍｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｓｕｃｈａｓｒｅｄｕｃｅｄｓｕｒ ｆ
ａｃｅｅｎｅｒｇｙ，ｅｎｈａｎｃｅｄｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃｉｔｙａｎｄｂｒｏａｄｅｎｅｄｂａｎｄｇａｐｄｕｅｔｏｔｈｅｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆｆｌｕｏｒｉｎｅａｔｏｍ，ｗｈｉｃｈｈａｓａｂｒｏａｄｍａｒｋｅｔｐｒｏｓｐｅｃｔ．Ｇｒａｐｈｅｎｅｉｓｕｓｅｄａｓｒａｗｍａｔｅｒｉａｌｔｏｐｒｅｐａｒｅｆｌｕｏｒｉｎａｔｅｄｇｒａｐｈｅｎｅ，ｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｆｌｕｏｒｉｎａｔｉｏｎｏｆｄｏｕｂｌｅｆｕｒｎａｃｅ，ｋｅｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄｐｒｏｄｕｃｔｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎａｒｅｍａｉｎｌｙｓｔｕｄｉｅｄ．Ｉｔｐｒｏｖｉｄｅｓｔｅｃｈｎｉｃａｌｓｕｐｐｏｒｔｆｏｒｐｏｐｕｌａｒｉｚａｔｉｏｎａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｎｅｗｆｌｕｏｒｏｇｒａｐｈｅｎｅｍａｔｅｒｉａｌｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｇｒａｐｈｅｎｅ；ｆｌｕｏｒｉｎａｔｅｄｇｒａｐｈｅｎｅ；ｆｌｕｏｒｉｎａｔｉｏｎ；ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ
石墨烯是公认的新材料，其应用几乎无所不及，是国家“十三五”新材料发展的重点。氟化石墨烯是将石墨烯部分氟化或全部氟化得到的产物，石墨中ＳＰ２结构被部分或全部转变成ＳＰ３结构，既保持了石墨烯高强度的性能，又因氟原子的引入带来了表面能降低、疏水性增强及带隙展宽等优异的物理化学性能［１］。同时，氟化石墨烯还具有耐高温、耐腐蚀性、耐摩擦性、稳定的化学性质和优异的润滑性，因此可广泛应用于高温涂层、抗磨润滑涂层以及耐腐蚀涂层。此外，氟化石墨烯这些独特的性能使其在纳米电子器件、光电子器件以及热电装置等领域具有潜在的应用前景［２］。
目前，对于氟化石墨烯的研究仍处于起步阶段，主要的制备方法主要有四种［３］：石墨烯氟化法、
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的含碱量和乙醇进料分率条件下，能够制得９９．５％质量分率以上的无水乙醇；③ＫＯＨ萃取效果明显好于ＮａＯＨ；④双塔流程可回收大部分萃取剂再利用，在增大萃取效果的同时，降低成本和环境污染。加碱萃取精馏萃取效率高，节能环保，在化工生产中有广阔的发展空间。
参考文献：
afford什么意思［１］ 苏义意，吴淑晶，沙洲．利用新型萃取剂制取无水乙醇的研究［Ｊ］．河南化工，２０１６，３３（３）：２３－２５．［２］ 林军，顾正桂．加碱萃取精馏制取无水乙醇［Ｊ］．化学研究与应用，２００４（２）：２８２－２８３．
［３］ 张伟，李芊，赵振宁，等．Ａｓｐｅｎｐｌｕｓ软件在化工原理辅助教学中的应用［Ｚ］．课程教育研究，２０１６，１８：１６２－
１６３．
［４］ 孙兰义．化工流程模拟实训ＡｓｐｅｎＰｌｕｓ教程［Ｍ］．北京：北京化学工业出版社，２０１４．
［５］ 张钧芸．乙二醇法萃取精馏制取无水乙醇［Ｄ］．天津：天津大学，２０１５．
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leisure是什么意思第３期 李凌云：氟化石墨烯的制备与性能研究
