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一种三氟乙酸提纯方法

申请号 CN202311769194.7 申请日 2023-12-20 公开(公告)号 CN117924066A 公开(公告)日 2024-04-26
申请人 四川熔增环保科技有限公司; 发明人 杨豪; 何福才;
摘要 本 申请 公开了一种三氟乙酸提纯方法,涉及提纯工艺技术领域,旨在解决 现有技术 对三氟乙酸共沸溶液的分离效率较低的技术问题。所述三氟乙酸提纯方法,包括以下步骤:将乙酰氟通过 电解 氟化反应形成三氟乙酰氟和氯离子;在 碱 性条件下,将所述三氟乙酰氟进行 水 解 ,生成三氟乙酸盐;将所述三氟乙酸盐进行 硫酸 酸化 处理,获得三氟乙酸硫酸酯混合物;所述硫酸酸化处理的 温度 为40℃‑80℃,压 力 条件为10mmHg‑50mmHg;将所述三氟乙酸硫酸酯混合物进行精馏处理和洗涤处理,获得三氟乙酸。
权利要求

1.一种三氟乙酸提纯方法,其特征在于,包括以下步骤:
将乙酰氟通过电解氟化反应形成三氟乙酰氟和氯离子;其反应方程式为:CF3COCl+F‑→CF3COF+Cl‑;
性条件下,将所述三氟乙酰氟进行解,生成三氟乙酸盐;其反应方程式为:
CF3COOH+H2O→CF3COOH·H2O;
将所述三氟乙酸盐进行硫酸酸化处理,获得三氟乙酸硫酸酯混合物;所述硫酸酸化处理的温度为40℃‑80℃,压条件为10mmHg‑50mmHg;其反应方程式为:CF3COOH·H2O+H2SO4→CF3COOH·H2SO4;
将所述三氟乙酸硫酸酯混合物进行精馏处理和洗涤处理,获得三氟乙酸;所述精馏处理采用的填料包括丝网填料或波纹板填料;所述填料层的层数是基于填料层内的流体动力值、传热值、传质值、填料层压降值和不同填料层高度下的分离因数计算获得的;其反应方程式为:CF3COOH·H2SO4→CF3COOH+H2SO4。
2.根据权利要求1所述三氟乙酸提纯方法,其特征在于,所述将乙酰氟通过电解氟化反应形成气态的三氟乙酰氟的步骤,包括:
将乙酰氯和氟化钠加入电解槽中,加入硫酸作为催化剂,进行电解反应,获得三氟乙酰氟;所述硫酸的浓度为0.1M‑1M;所述电解反应的电压为2V‑5V,电流为0.1A‑1A。
3.根据权利要求1所述三氟乙酸提纯方法,其特征在于,所述在碱性条件下,将所述三氟乙酰氟进行水解,生成三氟乙酸盐的步骤,包括:
将三氟乙酰氟与水混合,获得三氟乙酰氟溶液;
添加碱性物质作为催化剂,促使三氟乙酰氟进行水解反应;其中,所述碱性物质包括氢化钠或氢氧化
反应过程中,三氟乙酰氟会分解成三氟乙酸溶液和HF,收集获得三氟乙酸溶液;
其中,所述碱性物质的浓度为0.1M‑1M;所述水解反应时的温度为室温,反应时间为3h~24h。
4.根据权利要求1所述三氟乙酸提纯方法,其特征在于,所述将所述三氟乙酸硫酸酯混合物进行精馏处理和洗涤处理,获得三氟乙酸的步骤,包括:
利用精馏塔对将三氟乙酸硫酸酯混合物进行分离处理和洗涤处理,使其分解为三氟乙酸蒸气和硫酸;
将所述三氟乙酸蒸气进行冷却处理,获得三氟乙酸溶液;
其中,所述分离处理的温度为80℃‑150℃;所述洗涤处理采用有机溶剂或水。
5.根据权利要求1所述三氟乙酸提纯方法,其特征在于,所述精馏处理的填料的层数基于以下步骤获得:
获取填料层内的流体流动数据、传热数据和传质过程数据,构建第一数学模型;
基于所述第一数学模型,求解获得流体动力值、传热值和传质值;基于所述流体动力值、所述传热值和所述传质值对所述第一数学模型进行参数设置,获得第二数学模型;
基于所述第二数学模型,计算填料层压降值和不同填料层高度下的分离因数;
基于所述填料层压降值和不同填料层高度下的分离因数,获得填料层的目标层数。
6.根据权利要求5所述三氟乙酸提纯方法,其特征在于,所述流体动力值满足以下关系式:
其中,ρ是流体密度,u是流体速度,t是时间,p是压力,μ是动力粘度,F是外部力。
7.根据权利要求5所述三氟乙酸提纯方法,其特征在于,所述传热值满足以下关系式:
其中,ρ是流体密度,Cp是比热容,T是温度,t是时间,k是导热系数,Q是热源。
8.根据权利要求5所述三氟乙酸提纯方法,其特征在于,所述传质值满足以下关系式:
其中,c是组分浓度,t是时间,u是流体速度,c是组分浓度,D是扩散系数。
9.根据权利要求5所述三氟乙酸提纯方法,其特征在于,所述分离因数满足以下关系式:
α=(yA/yB)/(xA/xB)
其中,yA和yB是组分A和B在馏出液中的摩尔分数,xA和xB是组分A和B在进料中的摩尔分数;分离系数α越大,表示精馏效率越高。
10.根据权利要求5所述三氟乙酸提纯方法,其特征在于,所述填料层压降值满足以下关系式:
ΔP/L=150(1‑ε)2μu2/(d2ε3)+1.75(1‑ε)ρu2/dε3
其中,ΔP/L是填料层单位长度的压降,ε是填料层空隙率,d是填料颗粒直径,μ是流体动力粘度,u是流体速度,ρ是流体密度。

说明书全文

一种三氟乙酸提纯方法

技术领域

[0001] 本申请涉及提纯工艺技术领域,尤其涉及一种三氟乙酸提纯方法。

背景技术

[0002] 三氟乙酸(Trifluoroacetic acid,TFA)是一种无色液体,具有刺激性气味。它是一种强有机酸,具有极高的腐蚀性和毒性。由于其独特的物理和化学性质,三氟乙酸在许多领域都有广泛的应用,如有机合成、制药、分析化学等。三氟乙酸的分子结构中含有三个氟原子,这使得它具有很高的电负性,因此具有很强的亲电性和亲核性。这使得三氟乙酸在有机合成中可以作为一种强大的催化剂,用于加速化学反应的进行。此外,三氟乙酸还可以作为一种有效的溶剂,用于溶解各种有机物。然而,三氟乙酸的广泛应用也带来了一些问题。首先,由于其高度腐蚀性和毒性,三氟乙酸的处理和储存需要非常小心。其次,三氟乙酸与其他化合物形成的共沸溶液使得其分离变得困难。共沸溶液是指两种或多种物质混合后,其沸点低于任一组分的沸点,因此无法通过简单的蒸馏方法进行分离。
[0003] 在化工行业中,共沸溶液的分离是一项重要的技术挑战。共沸溶液是指两种或多种物质混合后,其沸点低于任一组分的沸点,因此无法通过简单的蒸馏方法进行分离。发明内容
[0004] 本申请提供了一种三氟乙酸提纯方法,旨在解决现有技术对三氟乙酸共沸溶液的分离效率较低的技术问题。
[0005] 为解决上述技术问题,本申请实施例提供了:一种三氟乙酸提纯方法,包括以下步骤:
[0006] 将乙酰氟通过电解氟化反应形成三氟乙酰氟和氯离子;其反应方程式为:CF3COCl‑+F‑→CF3COF+Cl;
[0007] 在性条件下,将所述三氟乙酰氟进行解,生成三氟乙酸盐;其反应方程式为:CF3COOH+H2O→CF3COOH·H2O;
[0008] 将所述三氟乙酸盐进行硫酸酸化处理,获得三氟乙酸硫酸酯混合物;所述硫酸酸化处理的温度为40℃‑80℃,压条件为10mmHg‑50mmHg;其反应方程式为:CF3COOH·H2O+H2SO4→CF3COOH·H2SO4;
[0009] 将所述三氟乙酸硫酸酯混合物进行精馏处理和洗涤处理,获得三氟乙酸;所述精馏处理采用的填料包括丝网填料或波纹板填料;所述填料层的层数是基于填料层内的流体动力值、传热值、传质值、填料层压降值和不同填料层高度下的分离因数计算获得的;其反应方程式为:CF3COOH·H2SO4→CF3COOH+H2SO4。
[0010] 作为本申请一些可选实施方式,所述将乙酰氟通过电解氟化反应形成气态的三氟乙酰氟的步骤,包括:
[0011] 将乙酰氯和氟化钠加入电解槽中,加入硫酸作为催化剂,进行电解反应,获得三氟乙酰氟;所述硫酸的浓度为0.1M‑1M;所述电解反应的电压为2V‑5V,电流为0.1A‑1A。
[0012] 作为本申请一些可选实施方式,所述在碱性条件下,将所述三氟乙酰氟进行水解,生成三氟乙酸盐的步骤,包括:
[0013] 将三氟乙酰氟与水混合,获得三氟乙酰氟溶液;
[0014] 添加碱性物质作为催化剂,促使三氟乙酰氟进行水解反应;其中,所述碱性物质包括氢化钠或氢氧化
[0015] 反应过程中,三氟乙酰氟会分解成三氟乙酸溶液和HF,收集获得三氟乙酸溶液;
[0016] 其中,所述碱性物质的浓度为0.1M‑1M;所述水解反应时的温度为室温,反应时间为3h~24h。
[0017] 作为本申请一些可选实施方式,所述将所述三氟乙酸硫酸酯混合物进行精馏处理和洗涤处理,获得三氟乙酸的步骤,包括:
[0018] 利用精馏塔对将三氟乙酸硫酸酯混合物进行分离处理和洗涤处理,使其分解为三氟乙酸蒸气和硫酸;
[0019] 将所述三氟乙酸蒸气进行冷却处理,获得三氟乙酸溶液;
[0020] 其中,所述分离处理的温度为80℃‑150℃;所述洗涤处理采用有机溶剂或水。
[0021] 作为本申请一些可选实施方式,所述精馏处理的填料的层数基于以下步骤获得:
[0022] 获取填料层内的流体流动数据、传热数据和传质过程数据,构建第一数学模型;
[0023] 基于所述第一数学模型,求解获得流体动力值、传热值和传质值;基于所述流体动力值、所述传热值和所述传质值对所述第一数学模型进行参数设置,获得第二数学模型;
[0024] 基于所述第二数学模型,计算填料层压降值和不同填料层高度下的分离因数;
[0025] 基于所述填料层压降值和不同填料层高度下的分离因数,获得填料层的目标层数。
[0026] 作为本申请一些可选实施方式,所述流体动力值满足以下关系式:
[0027]
[0028] 其中,ρ是流体密度,u是流体速度,t是时间,p是压力,μ是动力粘度,F是外部力。
[0029] 作为本申请一些可选实施方式,所述传热值满足以下关系式:
[0030]
[0031] 其中,ρ是流体密度,Cp是比热容,T是温度,t是时间,k是导热系数,Q是热源。
[0032] 作为本申请一些可选实施方式,所述传质值满足以下关系式:
[0033]
[0034] 其中,c是组分浓度,t是时间,u是流体速度,c是组分浓度,D是扩散系数。
[0035] 作为本申请一些可选实施方式,所述分离因数满足以下关系式:
[0036] α=(yA/yB)/(xA/xB)
[0037] 其中,yA和yB是组分A和B在馏出液中的摩尔分数,xA和xB是组分A和B在进料中的摩尔分数;分离系数α越大,表示精馏效率越高。
[0038] 作为本申请一些可选实施方式,所述填料层压降值满足以下关系式:
[0039] ΔP/L=150(1‑ε)2μu2/(d2ε3)+1.75(1‑ε)ρu2/dε3
[0040] 其中,ΔP/L是填料层单位长度的压降,ε是填料层空隙率,d是填料颗粒直径,μ是流体动力粘度,u是流体速度,ρ是流体密度。
[0041] 相较于现有技术,本申请实施例所述三氟乙酸提纯方法具有以下优点:首先,本申请通过将乙酰氟在电解条件下与氟离子发生反应,生成三氟乙酰氟和氯离子,该步骤具有较高的反应速率和选择性,因此能够快速获得所需的产物;与传统的多步反应相比,该步骤大大简化了工艺流程,提高了生产效率。其次,本申请通过在碱性条件下进行水解反应,能够选择性地生成三氟乙酸盐;这是由于在这个步骤中,只有三氟乙酰氟会发生水解反应,而其他化合物则不会受到影响;因此这种选择性使得产物的纯度得以提高,减少了后续纯化步骤的需求。再者,本申请所述硫酸酸化处理采用的温度和压力条件较低,减少了能源消耗和废物排放;相比于传统的高温高压条件,这个步骤更加环保。最后,本申请所述精馏处理中采用丝网填料或波纹板填料,并通过计算获得最佳的填料层数,能够实现精确的分离效果。这种填料具有较大的比表面积和良好的传质性能,能够提高分离效率和产物纯度;通过精确控制填料层数和其他操作参数,可以优化整个分离过程,提高产品的产量和质量附图说明
[0042] 为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。在所有附图中,类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中,各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
[0043] 图1为本申请中涉及的三氟乙酸提纯方法的工艺流程图
[0044] 本申请目的的实现、功能特点及优点将结合实施例,参照附图做进一步说明。

具体实施方式

[0045] 下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
[0046] 针对现有技术对三氟乙酸共沸溶液的分离效率较低的技术问题,本申请实施例提供了一种三氟乙酸提纯方法,如图1所示,包括以下步骤:
[0047] 步骤S10、将乙酰氟通过电解氟化反应形成三氟乙酰氟和氯离子;其反应方程式‑ ‑为:CF3COCl+F→CF3COF+Cl;
[0048] 步骤S20、在碱性条件下,将所述三氟乙酰氟进行水解,生成三氟乙酸盐;其反应方程式为:CF3COOH+H2O→CF3COOH·H2O;
[0049] 步骤S30、将所述三氟乙酸盐进行硫酸酸化处理,获得三氟乙酸硫酸酯混合物;所述硫酸酸化处理的温度为40℃‑80℃,压力条件为10mmHg‑50mmHg;其反应方程式为:CF3COOH·H2O+H2SO4→CF3COOH·H2SO4;
[0050] 步骤S40、将所述三氟乙酸硫酸酯混合物进行精馏处理和洗涤处理,获得三氟乙酸;所述精馏处理采用的填料包括丝网填料或波纹板填料;所述填料层的层数是基于填料层内的流体动力值、传热值、传质值、填料层压降值和不同填料层高度下的分离因数计算获得的;其反应方程式为:CF3COOH·H2SO4→CF3COOH+H2SO4。
[0051] 在化工行业中,三氟乙酸共沸溶液的分离是一项重要的技术挑战。三氟乙酸共沸溶液是指两种或多种物质混合后,其沸点低于任一组分的沸点,因此无法通过简单的蒸馏方法进行分离。
[0052] 现有的技术中,对于这种共沸溶液的分离主要采用以下几种方法:
[0053] 萃取法:这是一种常用的分离共沸溶液的方法。首先,将共沸溶液与一种能够选择性溶解其中一种或几种组分的溶剂混合,然后通过蒸馏或者蒸发的方式将溶剂和溶质分离。这种方法的缺点是需要大量的溶剂,而且如果溶剂的选择不当,可能会导致组分的损失。
[0054] 萃取蒸馏法:这是一种结合了萃取法和蒸馏法的方法。首先,将共沸溶液与一种能够选择性溶解其中一种或几种组分的溶剂混合,然后在适当的温度下进行蒸馏,使得溶剂和溶质分离。这种方法的优点是可以同时实现共沸溶液的分离和溶剂的回收。
[0055] 分子筛吸附法:这是一种利用分子筛对不同分子大小和形状的选择性吸附作用来分离共沸溶液的方法。首先,将共沸溶液通过分子筛,然后通过加热或者减压的方式将吸附在分子筛上的组分释放出来,从而实现共沸溶液的分离。这种方法的优点是可以精确地控制分离的条件,但是需要特殊的设备和操作技术。
[0056] 膜分离法:这是一种利用膜对不同分子大小和形状的选择性透性来分离共沸溶液的方法。首先,将共沸溶液通过膜,然后通过加热或者减压的方式将渗透过膜的组分收集起来,从而实现共沸溶液的分离。这种方法的优点是可以连续地进行分离操作,但是需要特殊的膜材料和设备。
[0057] 然而,这些方法都存在一定的局限性,例如需要大量的溶剂,操作复杂,设备要求高等。因此,开发一种新的、高效、经济的共沸溶液分离方法是化工领域的一个重要研究方向。
[0058] 可以看出,相较于现有技术,本申请实施例所述三氟乙酸提纯方法具有以下优点:首先,本申请通过将乙酰氟在电解条件下与氟离子发生反应,生成三氟乙酰氟和氯离子,该步骤具有较高的反应速率和选择性,因此能够快速获得所需的产物;与传统的多步反应相比,该步骤大大简化了工艺流程,提高了生产效率。其次,本申请通过在碱性条件下进行水解反应,能够选择性地生成三氟乙酸盐;这是由于在这个步骤中,只有三氟乙酰氟会发生水解反应,而其他化合物则不会受到影响;因此这种选择性使得产物的纯度得以提高,减少了后续纯化步骤的需求。再者,本申请所述硫酸酸化处理采用的温度和压力条件较低,减少了能源消耗和废物排放;相比于传统的高温高压条件,这个步骤更加环保。最后,本申请所述精馏处理中采用丝网填料或波纹板填料,并通过计算获得最佳的填料层数,能够实现精确的分离效果。这种填料具有较大的比表面积和良好的传质性能,能够提高分离效率和产物纯度;通过精确控制填料层数和其他操作参数,可以优化整个分离过程,提高产品的产量和质量。
[0059] 具体地,所述将乙酰氟通过电解氟化反应形成气态的三氟乙酰氟的步骤,包括:将乙酰氯和氟化钠加入电解槽中,加入硫酸作为催化剂,进行电解反应,获得三氟乙酰氟;所述硫酸的浓度为0.1M‑1M;所述电解反应的电压为2V‑5V,电流为0.1A‑1A。
[0060] 需要说明的是,在上述电解氟化反应中,可以基于实际情况,选择适当的电解设备,如电解槽,以确保良好的导电性和稳定的电流;也可以基于实际情况优化乙酰氟的浓度,以获得最佳的电解效果和三氟乙酰氟的产量;或基于实际情况,控制电解反应的温度和压力,以确保反应的顺利进行和产物的稳定性
[0061] 具体地,所述在碱性条件下,将所述三氟乙酰氟进行水解,生成三氟乙酸盐的步骤,包括:将三氟乙酰氟与水混合,获得三氟乙酰氟溶液;添加碱性物质作为催化剂,促使三氟乙酰氟进行水解反应;其中,所述碱性物质包括氢氧化钠或氢氧化钾;反应过程中,三氟乙酰氟会分解成三氟乙酸溶液和HF,收集获得三氟乙酸溶液;其中,所述碱性物质的浓度为0.1M‑1M;所述水解反应时的温度为室温,反应时间为3h~24h。
[0062] 需要说明的是,在上述水解反应中,可以基于实际情况,选择适当的碱性物质,如氢氧化钠或氢氧化钾,以促进水解反应的进行;或控制水解反应的温度和时间,以确保水解反应的完全进行和产物的稳定性。
[0063] 具体地,所述将所述三氟乙酸硫酸酯混合物进行精馏处理和洗涤处理,获得三氟乙酸的步骤,包括:利用精馏塔对将三氟乙酸硫酸酯混合物进行分离处理和洗涤处理,使其分解为三氟乙酸蒸气和硫酸;将所述三氟乙酸蒸气进行冷却处理,获得三氟乙酸溶液;其中,所述分离处理的温度为80℃‑150℃;所述洗涤处理采用有机溶剂或水。
[0064] 需要说明的是,在上述精馏处理过程中,可以基于实际情况,控制精馏过程的温度和压力,以确保三氟乙酸硫酸酯的有效分离和产物的稳定性;或选择适当的收集方法,如冷凝器真空收集,以获得高纯度的三氟乙酸;再或选择适当的洗涤剂,如乙醇或水,以去除混在三氟乙酸中的杂质;以及根据需要确定洗涤次数,以确保杂质的完全去除和产物的稳定性。
[0065] 在一些优选实施例中,为提高三氟乙酸的纯度,还可以考虑以下改进措施:在每个步骤中加入质量控制步骤,如使用色谱分析、质谱分析等手段,以确保产品的纯度和质量。或在每个步骤中严格控制反应条件,如温度、压力、浓度等,以确保反应的稳定性和产物的纯度。或在精馏过程中使用高效填料和高效的分馏技术,以提高产品的纯度和产量。
[0066] 如:在将乙酰氟通过电解氟化反应形成三氟乙酰氟和氯离子的步骤中,可以在反应过程中取样,使用色谱分析等方法分析生成物的成分和比例,以确保反应的进行和产物的纯度。或在碱性条件下,将所述三氟乙酰氟进行水解,生成三氟乙酸盐的步骤中,可以在水解反应过程中取样,使用色谱分析等方法分析生成物的成分和比例,以确保水解反应的进行和产物的纯度。或在将所述三氟乙酸盐进行硫酸酸化处理,获得三氟乙酸硫酸酯混合物的步骤中,可以在酸化反应过程中取样,使用色谱分析等方法分析生成物的成分和比例,以确保酸化反应的进行和产物的纯度。或在将所述三氟乙酸硫酸酯混合物进行精馏处理,获得三氟乙酸的步骤中,可以在精馏过程中取样,使用色谱分析、质谱分析等方法分析生成物的成分和比例,以确保精馏的进行和产物的纯度。或在洗涤过程中,可以在洗涤前、洗涤过程中和洗涤后取样,使用色谱分析、质谱分析等方法分析产物的成分和比例,以确保杂质的完全去除和产物的稳定性。通过以上方法,可以在每个步骤中加入质量控制步骤,通过使用色谱分析、质谱分析等手段,确保产品的纯度和质量。同时,还可以根据需要增加其他的质量控制手段,如光谱分析、核磁共振等,以确保产品的稳定性和质量。
[0067] 具体地,所述精馏处理的填料的层数基于以下步骤获得:获取填料层内的流体流动数据、传热数据和传质过程数据,构建第一数学模型;基于所述第一数学模型,求解获得流体动力值、传热值和传质值;基于所述流体动力值、所述传热值和所述传质值对所述第一数学模型进行参数设置,获得第二数学模型;基于所述第二数学模型,计算填料层压降值和不同填料层高度下的分离因数;基于所述填料层压降值和不同填料层高度下的分离因数,获得填料层的目标层数。
[0068] 具体地,所述流体动力值满足以下关系式:
[0069]
[0070] 其中,ρ是流体密度,u是流体速度,t是时间,p是压力,μ是动力粘度,F是外部力。可以看出,上述流体动力学方程描述了流体在填料层中的流动情况。通过求解流体动力学方程,可以得到流体在填料层中的速度分布和压力分布,进而了解流体在填料层中的流动规律。
[0071] 具体地,所述传热值满足以下关系式:
[0072]
[0073] 其中,ρ是流体密度,Cp是比热容,T是温度,t是时间,k是导热系数,Q是热源。可以看出,上述传热方程描述了热量在填料层中的传递过程。通过求解传热方程,可以得到填料层中的温度分布和热量传递情况,进而了解传热过程对精馏效率的影响。
[0074] 具体地,所述传质值满足以下关系式:
[0075]
[0076] 其中,c是组分浓度,t是时间,u是流体速度,c是组分浓度,D是扩散系数。可以看出,上述传质方程描述了组分在填料层中的传递过程。通过求解传质方程,可以得到填料层中的组分浓度分布和组分传递情况,进而了解传质过程对精馏效率的影响。
[0077] 具体地,所述分离因数满足以下关系式:
[0078] α=(yA/yB)/(xA/xB)
[0079] 其中,yA和yB是组分A和B在馏出液中的摩尔分数,xA和xB是组分A和B在进料中的摩尔分数。分离系数α越大,表示精馏效率越高。
[0080] 具体地,所述填料层压降值满足以下关系式:
[0081] ΔP/L=150(1‑ε)2μu2/(d2ε3)+1.75(1‑ε)ρu2/dε3
[0082] 其中,ΔP/L是填料层单位长度的压降,ε是填料层空隙率,d是填料颗粒直径,μ是流体动力粘度,u是流体速度,ρ是流体密度。可以看出,通过计算填料层压降,可以了解气体在填料层中流动时的阻力情况,进而了解压降对精馏效率的影响。同时,压降的计算也可以提供重要的工程设计参数,用于优化分离设备的结构和性能。
[0083] 综上,可以看出,相较于实验室试验或工业化试验的方法,本申请采用数学模型对填料层最佳层数进行预测的方法具有以下优点:采用数学模型进行预测可以在短时间内得出结果,不需要进行实际实验,缩短了研发周期。通过建立数学模型并选择合适的参数,可以更加准确地预测填料层最佳层数,提高预测的精度。采用数学模型的方法可以灵活地调整参数和变量,对不同条件和不同工况下的填料层最佳层数进行预测,具有更强的适应性。采用数学模型的方法可以节省实验成本和时间,避免了不必要的浪费,提高了研发的经济效益。采用数学模型的方法可以通过复制和粘贴等方式重复使用,可以在不同批次和不同生产线上进行预测和优化,提高了生产效率和质量。即采用数学模型对填料层最佳层数进行预测的方法具有快速、精确、灵活、经济和可重复等优点,可以有效地指导实验研究和工业生产,提高生产效率和产品质量。
[0084] 以上仅为本申请的优选实施例,并非因此限制本申请的专利范围,凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本申请的专利保护范围内。
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