针对扬子石化公司化工厂 PTA 车间溶剂回收塔顶馏出物醋酸稀溶液,在综述了各种醋酸溶液分离方法的基础上,提出采用具有高效性和高选择性的络合萃取法来分离回收该醋酸稀溶液。本文选用磷酸三丁酯(TBP)、三烷基胺(7301)为络合剂,煤油、甲苯、正辛醇、氯仿为稀释剂,在络合萃取平衡实验的基础上,筛选出合适的萃取剂组分。研究了水油相比、醋酸稀溶液初始浓度、三烷基胺和正辛醇的含量、平衡水相 pH 值、温度、盐析效应等因素对醋酸络合萃取平衡的影响,利用减压蒸馏法进行萃取剂再生,研究了再生条件并验证了再生效果。采用极差分析、统计分析软件和 BP 神经网络分别对醋酸稀溶液络合萃取平衡正交试验结果进行了分析,确定了醋酸络合萃取过程的主要影响因素、三元混合萃取剂的最佳配比和最优操作条件,并对醋酸络合萃取过程的分配系数进行了预测,从而对操作条件进行优化分析。采用红外光谱探讨了萃取剂络合萃取醋酸稀溶液过程的机理,解释了稀释剂在络合萃取过程中的主要作用,在此基础上推导了有明确物理意义、同时考虑物理萃取的醋酸稀溶液络合萃取液-液平衡数学模型,并研究了极性稀释剂含量对络合比的影响。在研究醋酸稀溶液多级萃取特性和操作条件的基础上,探讨了转盘塔络合萃取醋酸工艺过程,用正交试验优化分析了操作条件。针对一定生产任务和分离要求,在一定操作条件下初步对转盘塔络合萃取醋酸稀溶液整个工艺过程进行设计,并对其进行了经济评价。研究结果表明:(1) 综合考虑三烷基胺(7301)为萃取剂,正辛醇、煤油作为稀释剂效果好,络合萃取剂的最佳配比为 30%7301-50%正辛醇-20%煤油。(2) 随着醋酸稀溶液初始浓度、水油相比、pH 值和温度的增加,分配系数随之下降;随着一定范围内络合剂 7301 和极性稀释剂正辛醇含量的增加,分配系数随之升高;无机盐氯化钠、硫酸钠和硝酸钠的加入提高了分配系数,其影响强弱次序为:硝酸钠> 氯化钠>硫酸钠。(3)高温反萃有较好的效果,且蒸馏釜温度控制在 175～185℃是保证蒸出率的关键, 再生的萃取剂多次萃取和反萃期间其萃取效果基本不变。(4) 根据不同胺酸比条件下负载醋酸的有机相红外光谱图,可以看出混合溶剂对醋酸的络合萃取是离子化和氢键缔合共同作用机理。根据醋酸络合萃取规律,推导出了同时考虑物理萃取的醋酸络合萃取液-液平衡数学模型和水相 pH 值对醋酸稀溶液萃取平衡影响的数学模型。随着极性稀释剂正辛醇含量的增加,醋酸和三烷基胺的络合比随之增大。(5) 正交试验过程在所选因素水平范围内的最优条件为:0.2331mol·L-1 的醋酸、体积百分比为 30%的三烷基胺和 50%的正辛醇、温度 25℃;最优条件下的分配系数实验值为 4.80;在影响醋酸络合萃取过程的因素中,正辛醇的体积百分比最显著,其次为三烷基胺的体积百分比。(6) 在试验研究范围内,随着醋酸稀溶液初始浓度的降低、两相流量的增大,转盘塔萃取率随之增 I<WP=7>徐晨:醋酸稀溶液络合萃取过程研究 2004 年 5 月大;实验范围内转速的影响不明显,在 250 转/分时转盘塔萃取率较高;水油两相相比增大时,萃取率随之下降。在正交试验研究范围内,转盘塔络合萃取醋酸萃取率达到最佳值的操作条件为:醋酸浓度 0.50%(wt.)、复合萃取剂流量为 10.00 L·h-1、水油相比为1:1。(7) 针对处理量为 20T/h 的 1%(wt.)(0.1617mol·L-1)的醋酸稀溶液,要求醋酸脱除率为 95%,初步设计转盘塔塔径为 1.02m,塔高为 6.35m。用模拟软件 HYSIS 初步设计溶剂回收塔,塔径为 0.61m(精馏段)和 1.22～1.37m(提馏段),塔高为 7.92～9.14m。(8) 设计了包括醋酸络合萃取转盘塔的整个工艺过程,绘制了带控制点的管道和仪表控制流程图并进行经济核算,年收益约为 4,342,400 元,该项目周期内(10 年)的净现值约为23,481,693 元。