"桉叶油的热力学基础数据及精馏提纯过程模拟" 以云南产桉叶油为原料,通过汽、液相循环相平衡等方法,获取桉叶油二元、三元和多元等不同体系在不同操作场景下的饱和蒸汽压、汽液相平衡等基础数据,建立以相平衡数据为主的基本数据库;通过对夹带剂的作用机理和真空助剂辅助精馏过程的工艺研究,以普遍化的复杂塔为模型塔,以适合于规模化生产高纯度(99%)桉叶油素为重要指标,建立精馏过程的数学模型,借助化工流程模拟软件,实现精馏过程的数值模拟。获得1,8桉叶素提纯专项技术,为实现产业化提供技术支撑。
Eucalyptus oil;phase equilibrium;Assistant;distillation;process simulation
蓝桉是我国种植面积最多、最重要的桉树树种,主要种植在云南省。工业上从直杆桉、蓝桉提取1,8-桉叶油素。医药用桉叶油的主要组分是1,8-桉叶油素,其含量要求达到99%。含量80%桉叶油是我国外贸的主要出口产品,高纯度(≥99%)桉叶油素依赖于进口。研究资料显示,高效分离和提纯桉叶油素的瓶颈是缺乏基础数据。所以,以相平衡数据为主的桉叶油基础数据库是整个研究项目的主要数据支撑,是分离方法之原理的重要依据,故而,建立和不断完善桉叶油的化工基础数据是十分必要的。而以基础数据为依据,进行提纯工艺的研究是本课题的落脚点和宗旨。出于对工艺过程的优化和控制,过程的模拟成为重要补充。主要研究内容⑴以云南产桉叶油为主要原料,探讨该体系的热力学基础数据的采集方法,并建立相应的相平衡数据库;⑵适宜夹带剂的作用机理和选择;⑶桉叶油的真空助剂辅助精馏过程模拟。研究成果⑴完成了以相平衡数据为主的桉叶油热力学基础数据库;⑵探索了夹带剂的作用机理,找到了一种行之有效的助剂选择途径,即极性相似相溶原则与量子化学计算和统计热力学计算相结合的方法,通过预测、实验验证筛选得到几种效果显著的分离助剂;在助剂的作用下,与普通精馏分离比较,精馏时间缩短了30~42﹪,桉叶油素纯化浓度由83﹪提高到89﹪以上,同时可以快速收集副产物α-蒎烯,并且助剂可循环利用;⑶通过产品收率、产品浓度和精馏时间,确定了助剂的适宜加入量低于7%;从基础数据和精馏分离实验得到如下结论随着体系绝对压强的减小,桉叶油体系中组分的沸点不断降低,精馏时间逐渐缩短,精馏能耗降低,对热敏性桉叶油素的分离有利。但桉叶油体系是一个多组元混合物,组分间的沸点相差不大,当体系沸点逐渐变小时,体系内组分间沸点差将变得更小,将组分完全分开更加困难。所以,操作压强并非越小越好;对回流比的考察表明在收集塔顶产品前,为了提高分离效率,需要一段全回流时间以保证塔内气液负荷达到平衡。开始收集塔顶产品之后,采用变回流比操作。真空度1.770KPa,助剂Y参与下的适宜的操作条件为全回流30分钟后,釜温在51~54℃之间收集轻组分、在57~60℃之间收集主组分,回流比在10~20之间变化。产品中1,8-桉叶素89%以上,收率为65.25%;采用Aspen Plus软件对桉叶油体系的精馏工艺进行模拟,并优化得出高纯度(99%)产品的最优工艺条件。