开题报告---对二甲苯结晶过程的模拟研究.doc

山 东 科 技 大 学 本科毕业设计（论文）开题报告 题 目 对二甲苯结晶过程的模拟研究 学 院 名 称 化学与环境工程学院 专业班级 化学工程与工艺 08级02班 学生姓名 *** 学 号 20080**** 指 导 教 师 *** 填表时间： 2012 年 04 月 17 日 设计（论文） 题目 对二甲苯结晶过程的模拟研究 设计（论文） 类型（划“√”） 工程实际 科研项目 实验室建设 理论研究 其它 √ 本课题的研究目的和意义 对二甲苯(PX)用于生产精对苯二甲酸(PTA)，而PTA是生产聚酯树脂、纤维、薄膜等产品的主要原料。PX的另一个应用领域是用于制备对苯二甲酸二甲酯(DMT)，也有少量PX在除草剂和联对二甲苯中用作溶剂。 PX可从混合二甲苯中抽提分离，也可将间、邻二甲苯和乙苯异构化转化为PX。还可以通过甲苯歧化生产PX。分离混合二甲苯是制备对二甲苯的主要方法。结晶方法一般为蒸发结晶降温结晶两种，应用在化学、食品、医药、轻纺等工业中，许多产品及中间产品都是以晶体形态出现的。例如：味精、速溶咖啡、青霉素、红霉素、化肥、洗衣粉等。 结晶原理 对结晶操作的要求是制取纯净而又有一定粒度分布的晶体。晶体产品的粒度及其分布，主要取决于晶核生成速率(单位时间内单位体积溶液中产生的晶核数)、晶体生长速率（单位时间内晶体某线性尺寸的增加量）及晶体在结晶器中的平均停留时间。溶液的过饱和度，与晶核生成速率和晶体生长速率都有关系，因而对结晶产品的粒度及其分布有重要影响。在低过饱和度的溶液中，晶体生长速率与晶核生成速率之比值较大（见图），因而所得晶体较大，晶形也较完整，但结晶速率很慢。在工业结晶器内，过饱和度通常控制在介稳区内，此时结晶器具有较高的生产能力，又可得到一定大小的晶体产品。 3.2.2溶剂的选择 在结晶和重结晶纯化化学试剂的操作中，溶剂的选择是关系到纯化质量和回收率的关键问题。选择适宜的溶剂时应注意以下几个问题选择的溶剂应不与欲纯化的化学试剂发生化学反应。例如脂肪族卤代烃类化合物不宜用作碱性化合物结晶和重结晶的溶剂；醇类化合物不宜用作酯类化合物结晶和重结晶的溶剂，也不宜用作氨基酸盐酸盐结晶和重结晶的溶剂。 2选择的溶剂对欲纯化的化学试剂在热时应具有较大的溶解能力，而在较低温度时对欲纯化的化学试剂的溶解能力大大减小。 3选择的溶剂对欲纯化的化学试剂中可能存在的杂质或是溶解度甚大，以便能使杂质在欲纯化的化学试剂结晶和重结晶时留在母液中，在结晶和重结晶时不随晶体一同析出；或是溶解度甚小，以便能使杂质在欲纯化的化学试剂加热溶解时，很少在热溶剂溶解，在热过滤时被除去。 4选择的溶剂沸点不宜过于高，以免该溶剂在结晶和重结晶时附着在晶体表面不容易除尽。 用于结晶和重结晶的常用溶剂有：水、甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮、乙酸乙酯、氯仿、冰醋酸、二氧六环、四氯化碳、苯、石油醚等。此外，甲苯、硝基甲烷、乙醚、二甲基甲酰胺、二甲亚砜等也常使用。二甲基甲酰胺和二甲亚砜的溶解能力大，当找不到其它适用的溶剂时，可以试用。但往往不易从溶剂中析出结晶，且沸点较高，晶体上吸附的溶剂不易除去，是其缺点。乙醚虽是常用的溶剂，但是若有其它适用的溶剂时，最好不用乙醚，因为一方面由于乙醚易燃、易爆，使用时危险性特别大，应特别小心；另一方面由于乙醚易沿壁爬行挥发而使欲纯化的化学试剂在瓶壁上析出，以致影响结晶的纯度。离心分离(centrifugal separation):借助于离心力，使比重不同的物质进行分离的方法。由于离心机等设备可产生相当高的角速度，使离心力远大于重力，于是溶液中的悬浮物便易于沉淀析出:又由于比重不同的物质所受到的离心力不同，从而沉降速度不同，能使比重不同的物质达到分离。 离心力:是一种惯性力。当物体在做非直线运动时（非牛顿环境，例如：圆周运动或转弯运动），因物体一定有本身的质量存在，质量造成的惯性会强迫物体继续朝着运动轨迹的切线方（原来那一瞬间前进的直线方向）前进，而非顺着接下来转弯过去的方向走。固一固分离 使固体之间相互分离的离心分离法称离心分级，设备为离心分离机。用控制离心时间的办法，使得溶液中只沉淀大颗粒，而不是所有颗粒，这样就可逐次将颗粒按大小分开。 液一液分离 不互溶的液体在离心机中因密度不同而很快分离。这种方法比重力分离时间要短得多。常用一种称为离心萃取机的装置来分离液体溶液组分。该装置由放置在圆筒转鼓中的一系列多孔同心环组成，转鼓环绕着一个筒形轴以每分的速度旋转，液体通过筒形轴进出，以径向顺流方式在转筒中流动而达