经济方法优化设计一个带有中间换热器的精馏塔

提出了基于经济的年总费用最小为目标的带有中间换热器的精馏塔优化设计新方法。本方法基于这样的精馏塔模型:1股进料、2股出料,每块理论板上均可有中间冷凝器或再沸器。以回流比和塔内各塔板上的中间换热负荷为变量,根据经济年总费用最小,优化塔内换热的位置及负荷。实例研究表明,用本文方法可以一步一步很容易地设计出含塔内换热器的复杂精馏塔。该塔比简单塔更省钱。     

精对苯二甲酸装置溶剂脱水塔水相回流对分离效果影响的研究

在醋酸脱水共沸精馏系统中,水相回流不仅能调节物料平衡,而且能控制塔顶出料中的醋酸浓度.在醋酸脱水系统设计和控制的研究中,水相回流往往给定一个固定的流量,很少被用作控制变量,水相回流与精馏塔的进料变化及出料组成的关系未见报道.本文利用Aspen Plus流程模拟软件模拟计算精对苯二甲酸(PTA)装置溶剂脱水共沸精馏系统.利用三元相图分析醋酸-水-醋酸正丁酯(HAC-H2O-NBA)体系中,进料组成变化与水相同流和酯相回流之间的关系.在稳态模型的基础上模拟分析进料中水含量和杂质对二甲苯(Px)对水相回流的影响,结果与相图分析一致.研究结果表明:对于某一特定的出料要求,当进料水含量高于69%时,水相回流可以降低为零,如果此时进料组成发生变化,只要调节酯相回流即可保证精馏塔的分离要求,而当进料水含量低于69%时,水相回流需要进行调节以保证塔顶采出水中醋酸含量合格:不能让杂质PX在塔内累积过多,以免因水相回流大量增加而使塔的能耗增加.本文的研究很容易扩展到其它具有特定出料要求的醋酸脱水共沸精馏系统中,研究结果将为实际生产过程中精馏塔出料组成和能耗的控制提供参考.     

一种接近最小热条件的精馏塔优化分析

建立了一种每块板上都允许存在中间换热器的接近最小热条件的复杂精馏塔模型,根据精馏过程的火用损最小,优化了回流比和塔内换热负荷。对于影响精馏过程用能的因素:理论板数、进料位置、进料热状况进行了分析,得出了,要设计一个节能的精馏塔如何选择合适的理论板数、进料位置及进料的热状况的方法。并比较分析了该塔和具有相同理论板数的传统简单塔的传质推动力,发现在这种塔的整个塔内的传质推动力比较平均,而整个精馏过程的火用损比简单塔的小。     

用分隔壁精馏塔分离松节油中蒎烯的模拟

提出采用分隔壁精馏塔代替常规精馏塔序列分离松节油以得到α-蒎烯和β-蒎烯的新工艺。为了选择适合松节油体系的分隔壁塔结构,采用Aspen软件分别模拟计算了DWC、DWC-SS和DWC-SR三种塔型,结果表明,与常规工艺相比DWC塔可节能26%,DWC-SS塔可节能16.6%,DWC-SR塔可节能12.5%。在此基础上考察了DWC塔进料位置、回流比、隔板位置、气液相分配比和中间产品出料位置对分离效果和热负荷的影响,得出气液相分配比是影响分隔壁塔操作稳定性的主要因素。     

萃取精馏法分离正丁醇-异丁醇的模拟和实验研究（英文）

采用连续侧线出料精馏法对原料进行预处理,切取正丁醇-异丁醇富集液。采用色谱法在汽液平衡釜上探索正丁醇-异丁醇在溶剂中的分配效果,选择甘油为最适合的萃取溶剂。运用Aspen Plus模拟软件对正丁醇-异丁醇萃取精馏塔进行过程模拟,考察了蒸馏流率、理论塔板数、原料和溶剂的进料位置、回流比、溶剂比对正丁醇异-丁醇混合物分离效果的影响。通过正交化设计优化和验证实验,得到最佳萃取精馏塔的操作条件,即蒸馏流率D9=17 kg/br,理论塔板数N=49,原料进料位置NF--29,溶剂进料位置NS=8,回流比R=6,溶剂比S:F=11:1。研究结果表明在最佳操作条件下,塔顶异丁醇纯度可以提高到99.80%,得率为89.38%,塔底正丁醇纯度可达到97.53%,得率为99.96%,验证实验结果与模拟结果相对误差小于1%。研究结果为进一步实验研究提供基础参数。     

连续精馏法从裂解C_9芳烃中提取三甲苯

裂解C9芳烃的资源丰富,其中三甲苯就有较高的应用价值,目前裂解C9主要作为溶剂油或用于生产石油树脂,有价值的组成未充分利用;鉴于扬子石化公司生产二甲苯,却因原料短缺,本文提出从裂解C9中提取三甲苯作为生产二甲苯原料的方案,用连续精馏预处理裂解C9,优化进料量、出料量以及进料温度等精馏参数,得精馏塔的最佳条件,以提高三甲苯的含量.研究结果:当进料量为2 mL/min,出料量为1 mL/min,进料温度为25℃时,可以将三甲苯的含量由原料中的8.8%提高至16.5%,且收率高达92%,本文研究为从裂解碳九中提取三甲苯馏分提供依据.     

用Excel对精馏塔灵敏板位置确定的数值分析

本文通过实例介绍了用Excel准确确定精馏塔灵敏板的计算过程。对文献中所介绍的求取精馏塔灵敏板位置的方法进行了详尽的数值分析后,对其不合理性提出了改进措施。数值分析的结果表明:精馏塔灵敏板并不靠近进料板,而是处于精馏段的中上部,且回流比愈小,灵敏板位置愈靠近塔顶。     

三类典型间壁式精馏塔分离给定BTX物系的效果探究

间壁式精馏塔(DWC)利用间壁形成特殊的塔内部结构,从而实现精馏过程的节能以及过程设备的综合。在实际生产中待分离三组分原料组成、间壁安装位置将影响间壁式精馏塔的节能效果。本文以苯-甲苯-二甲苯(BTX)三组分精馏为研究对象,使用gPROMS过程模拟软件,建立基于MESH方程的三类典型间壁式精馏塔模型,研究当进料组成和产品纯度一定时,三类典型间壁安装位置的间壁式精馏塔的能量投入情况,探究间壁式精馏塔选用的一般原则。计算结果表明,对本研究体系,在进料轻组分摩尔比小于0.5时或中间组分大于0.4时亦或重组分大于0.2小于0.6时,应选用完全热耦合间壁式精馏塔;只有在轻组分较多时,选用间壁式侧线提馏塔;在重组分较多时,选用间壁式侧线精馏塔。本文对三类典型间壁式精馏塔分离不同组成原料的节能情况进行分析,可以为间壁塔的设计选用提供一定的参考。     

基于Aspen Plus的聚甲氧基二甲醚精馏过程模拟分析

在装有θ环填料的精馏塔内进行了聚甲氧基二甲醚精馏实验。利用化工流程模拟软件.AspenPlus对聚甲氧基二甲醚精馏过程进行模拟,首先,采用DsTWU简捷蒸馏模型,运用软件中NRTL、WILSON、UNIQUAC,3种物性方法对精馏塔进行了计算,得到了回流比、塔板数和温度等操作参数。接着,采用RadFrac严格精馏模型对精馏塔进行了验证,其计算结果与实验结果吻合良好,满足工艺要求。最后,对精馏塔的操作变量进行了灵敏度分析,讨论了进料位置、进料流率和回流比等参数对精馏分离要求与能耗的影响,并确定了最优化方案,即:进料板为第50块,进料流率为35 mol/h,回流比为6。     

萃取精馏分离叔丁醇-异丙醇-水共沸体系的研究与优化

用传统的蒸馏方法不能分离共沸体系,而采用萃取精馏分离共沸体系可以达到很好的效果。本文以乙二醇为萃取剂,采用Aspen Plus化工模拟软件对叔丁醇-异丙醇-水的共沸体系萃取精馏过程进行模拟分析,并利用软件中的灵敏度分析考察了回流比、原料进料位置、萃取剂进料位置、进料比、塔顶出料比这些因素对分离效果的影响。利用正交实验,进一步优化工艺参数。结果表明:在最优工艺条件下,塔顶醇的质量含量达到99.8%。本文提出了萃取精馏实现工业化的条件,为叔丁醇-异丙醇-水共沸体系分离的工业化提供了理论依据。     

顺序精馏与连续侧线精馏分离甲醇-水-二甲基苯胺-三甲基苯胺的方案比较

本文采用Aspen Plus模拟别对软件分顺序精馏和连续侧线精馏精制N,N-二甲基苯胺和提取甲醇的工艺进行模拟计算,考察塔板数、原料进料位置、侧线出料位置、回流比及出料比等因素对这两种精馏分离效果的影响,并通过正交试验优化分离过程条件,确定最佳操作参数;在优化条件下,比较两种方案对精制N,N-二甲基苯胺和提取甲醇的效果及能耗的影响,确定最佳的分离方案,在优化条件下,N,N-二甲基苯胺的质量含量达99.15%,收率达99.76%;甲醇质量含量达99.87%,收率达99.98%。     

醋酸脱水非均相共沸精馏过程多稳态研究

非均相共沸精馏过程中存在多稳态现象,它给共沸精馏过程的分析和控制带来了用难.本文利用流程模拟软件Aspen Plus对以醋酸正丁酯为共沸剂的醋酸脱水共沸精馏过程进行模拟计算.在稳态模型基础上,选择酯相进料流量为操作变量,塔底出料中醋酸含量为观察变量,对醋酸脱水系统进行灵敏度分析.分析结果表明,系统中存在多稳态区域,不同稳态下系统的行为特征相差较大.对开环系统进行动态脉冲测试表明,系统在酯相进料流量正脉冲作用下会从正常工作的稳态变化到低稳态,而通过控制精馏塔内温度变化区间的位置能够保证系统运行在所需的稳态上.最后,针对非均相共沸精馏过程模拟计算很难收敛到所需稳态的问题,本文分析指出可以通过酯进料流量的调节使模型计算收敛到所需的稳态.本文的多稳态研究方法较容易扩展到其它的非均相共沸精馏体系,研究结果将为实际共沸精馏过程的分析设计提供参考.     

甲醇精馏系统模拟与优化

本文应用过程模拟软件Aspen Plus,采用Wilson和PSRK相结合的物性方法,实现了对某厂甲醇四塔双效精馏系统的模拟.为降低生产成本,本文通过对系统模拟与分析,对生产的工艺流程进行进一步改进,并提出3个优化方案:(1)增加加压精馏塔侧线采出送常压精馏塔作为进料;(2)对常压精馏塔塔底和回收塔塔底部分废水进行循环;(3)采用加压精馏塔与预精馏塔双效精馏.经过模拟计算,改进后的新工艺流程在保证甲醇产品的产量与质量的前提下,共能节省公用工程热量21173 kW,节省公用工程冷量16268 kW,节省工业用水10375 kg/hr,污水处理量减少10 375 kg/hr.本文所选用的单元操作模型及物性方法对于模拟甲醇精馏系统是准确可靠的,因此本文所提出的优化方案能为甲醇工业生产节能、节水以及减少废水排放的改造和新工艺流程的开发提供理论依据.     

莱文伯格-马夸特算法的精馏动态模拟

本文研究了以神经网络理论为核心的精馏塔的动态模拟。结合牛顿全局优化的思想,在多层前馈BP神经网络的基础上,提出一种Levenberg-Marquardt优化神经网络算法,应用于甲醇精馏塔的动态模拟。模拟结果表明,进料组成影响着塔顶的气相组成和塔底的液相组成;稳态因组分变化而破坏后,塔顶的气相流率和塔底的液相流率都发生变化,最后达到新的平衡;当进料组成、回流比发生很小变化时,甲醇精馏塔的平衡状态影响较大。     

动态流程模拟及其在精馏塔的操作分析中的应用

采用HYSYS流程模拟软件,对丙烯丙烷精馏塔进行动态流程模拟,分析了丙烯丙烷精馏塔在操作条件变化和进料流量及进料成分干扰变化时,整个塔的动态响应变化过程,研究了常规PID控制方案以及通常的先进控制方案所存在的问题,为改进的集实时优化与先进控制于一体的控制方案设计提供了依据。     

精馏模拟计算的改进新松弛-泡点法

结合新松弛法和泡点法,对多元精馏塔进行稳态模拟计算。为了克服松弛法迭代缓慢的缺点,本文对新松弛法算法进行了分析,提出了两处改进：引入θ法进行圆整归一以加速迭代,以及应用塔板水力学方程来求算收敛因子。通过两个实例仿真表明,改进后的新松弛-泡点法不仅继承了松弛法算法简易性和通用性等优点,所费计算机时较少,可适用于多股进料、多股侧线采出和多个中间换热器的多组分复杂精馏过程。     

三元共沸体系二恶烷-乙醇-水分离方法的研究

二恶烷、乙醇和水三者互溶,相互之间存在二元共沸及三元共沸,且二恶烷和水常压下沸点接近,普通精馏难以分离。本文选取了合适的萃取剂二甲基亚砜(DMSO),采用萃取精馏从塔顶分离出二恶烷和乙醇,利用加压精馏消除共沸,实现二恶烷和乙醇的分离;萃取精馏塔釜物料经萃取剂回收塔减压精馏从塔釜回收二甲基亚砜,循环至萃取精馏塔中,塔顶分离出水。采用流程模拟软件Aspen Plus对上述流程进行了全流程模拟计算,模拟结果表明:采用上述方法可以实现二恶烷、乙醇和水的分离,分离后二恶烷、乙醇和水的摩尔纯度均达到99%;在此基础上,以萃取精馏塔为例,讨论了理论板数、萃取剂进料位置和进料温度、原料进料位置、溶剂比、回流比对分离效果的影响,完成了全流程工艺参数的优化,利用热集成及双效精馏的方式节省能耗15.8%。     

分隔精馏塔分离烷烃混合物的模拟

提出采用分隔精馏塔替代常规精馏塔分离烷烃混合物的新工艺。通过Aspen模拟和灵敏度分析,着重探讨分隔精馏塔中进料位置、回流比、连接流的位置、回流气液分配比等工艺参数对分离效果和热负荷的影响,并确定分隔精馏塔的最佳操作条件是。结果表明,分隔精馏塔单塔就能达到常规的烷烃分离要求,但是对精馏塔的控制要求更高。能耗分析表明分隔精壁塔工艺比传统的分离过程节能45%。     

乙烯精馏塔仿真平台的开发与应用

乙烯精馏塔不同于常规精馏塔,有中间再沸器并且产品由侧线抽出,对产品纯度要求很高,构造十分复杂,在仿真中一般作二元处理,存在较大的误差,在控制系统仿真中,采用参数模型或只对某一控制回路进行仿真,缺乏科学依据而且很难正确反映精馏塔各回路之间的关联,本文利用MATLAB／SIMULINK工具开发了基于严格动态机理模型的乙烯精馏塔仿真平台,通过对塔进行动态仿真分析,得到了塔内各级的各组分组成、温度的动态变化规律,同时在该仿真平台上,可以充分利用MATLAB／SIMULINK功能强大的工具箱及模块库功能实现对乙烯精馏塔进行控制和优化,并对其进行多变量控制系统的仿真。     

气体分馏装置的动态仿真

气体分馏装置主要由四个精馏塔构成,为实现该装置的动态建模,必须建立准确的精馏塔的数学模型。故结合物料衡算、能量衡算、相平衡及流体力学方程建立了精馏塔的动态数学模型,并应用于气分装置,通过C语言编程计算。将仿真结果与工厂实测值对比,证明上述的仿真值能较好地符合工厂实际情况。并对精馏塔做动态分析,在进料的阶跃干扰下,查看塔主要操作参数和产品组成的动态扰动,改进模型能正确预测精馏塔的动态特性,并且能在扰动下快速达到新的平衡。