甲基丙烯酸甲酯/甲醇/水共沸体系变压精馏分离工艺的模拟与优化

对甲基丙烯酸甲酯/甲醇/水三元共沸混合物分离进行了常规变压精馏和双效热集成变压精馏模拟。以年总费用(TAC)为目标函数,对进料板位置、回流比、塔板数等参数进行了优化。在常规变压精馏工艺中,高压塔进料板位置最佳为第10块板、回流比为0.4、塔板数为23块,低压塔最佳进料板位置为第15块板、回流比为1.0、塔板数为60块,高压塔与低压塔的操作压力分别为300 kPa和10 kPa。在优化后的常规变压精馏基础上,提出了双效热集成变压精馏工艺,与常规变压精馏工艺相比,双效热集成变压精馏工艺的再沸器与冷凝器负荷分别下降34.81%和34.92%,TAC下降31.40%。     

完全热集成变压精馏分离正丁醇和氯苯的模拟

根据正丁醇-氯苯在不同压力下共沸组成变化较大的特点,采用变压精馏对正丁醇-氯苯共沸体系进行高纯度分离。利用化工流程模拟软件对变压精馏流程进行稳态优化模拟计算,以NRTL方程作为物性计算模型,以再沸器总热负荷最低为优化目标,对理论板数、进料位置和回流比等参数进行优化,得到变压精馏分离正丁醇-氯苯体系最佳操作参数。采用完全热集成变压精馏工艺进行节能,即利用高压塔塔顶气相潜热作为常压塔再沸器热源。模拟结果表明,利用完全热集成变压精馏冷凝器和再沸器热负荷分别节能38.88%和35.38%,同时可得到99.96%(w)的正丁醇和99.98%(w)的氯苯产品。完全热集成变压精馏是一种高效节能的分离正丁醇和氯苯共沸物的方法。     

完全热集成变压精馏分离环己烷和乙酸乙酯的模拟

由于环己烷-乙酸乙酯为压力敏感体系,可用变压精馏工艺对环己烷和乙酸乙酯共沸物进行分离。利用化工流程模拟软件对分离过程进行模拟优化,以NRTL活度系数方程作为物性计算方法,高压塔和常压塔再沸器总热负荷最低为目标,对理论板数、进料位置和回流比参数进行优化。通过模拟计算得到纯度不低于99.5%的环己烷和乙酸乙酯产品。在变压精馏的基础上对系统进行热量集成,与常规变压精馏相比,完全热集成变压精馏冷凝器可节能34.97%,再沸器可节能33.91%;完全热集成变压精馏可得到质量分数分别为99.97%和99.78%的环己烷和乙酸乙酯产品。     

变压精馏分离乙腈-正丙醇过程模拟与优化

基于乙腈和正丙醇二元共沸特性的分析,提出变压精馏分离乙腈和正丙醇共沸物的工艺。利用Aspen Plus软件,以Wilson模型为物性计算方法对分离过程进行模拟,以再沸器总热负荷最低为优化目标,分析高压塔和常压塔理论板数、回流比和进料位置对再沸器总热负荷的影响。结果表明,变压精馏能够实现乙腈和正丙醇的有效分离,两者质量分数均为99.90%。利用高压塔塔顶气相潜热作常压塔塔釜再沸器热源进行热量集成,热集成变压精馏相比于传统变压精馏再沸器热负荷节能28.43%,冷凝器热负荷节能31.95%。与以N-甲基吡咯烷酮为萃取剂的萃取精馏工艺相比,热集成变压精馏工艺更适合乙腈和正丙醇共沸物的分离。     

变压精馏分离丙酸甲酯-甲醇的节能设计

基于丙酸甲酯-甲醇二元体系的压力敏感特性,以最小年总费用(TAC)作为经济评价指标,对变压精馏分离工艺进行了模拟与优化,并在常规工艺基础上进行了改造,以实现节能的目的。结果表明:常规分离工艺高压进料时,高压塔塔板数为41、回流比为1.5和进料位置为第33块板以及低压塔塔板数为39、回流比为2.0和进料位置为第17块板时TAC最低,为593.00万元/年。将热集成技术应用于常规工艺中,优化后的分离工艺均能实现物系的高效分离。相比于常规变压精馏,部分热集成变压精馏与全热集成变压精馏分别可以节约44.57%与41.94%的能耗,同时可以节约23.84%与32.59%的TAC,主要原因是热量集成使得蒸汽费用与换热器费用降低。优化后的两种工艺分离效果显著,且能耗与TAC均较低,可为工业设计提供理论参考。     

变压精馏和萃取精馏分离乙腈-正丙醇工艺优化

通过乙腈-正丙醇的共沸性质剖析,探索了变压精馏与萃取精馏进行该二元共沸物分离的可行性.利用NRTL方程计算液相的活度系数,其二元相互参数采用实验相平衡数据拟合,通过Aspen Plus对上述2种分离方法开展模拟优化,以年度总费用(T AC)最小为目标函数,得到了2种工艺的优化设计参数.结果表明,采用双塔变压精馏或萃取精馏工艺均能有效地实现乙腈与正丙醇共沸体系的分离,而萃取精馏工艺更适合乙腈和正丙醇的分离.与常规变压精馏工艺相比,热集成变压精馏工艺由于能量集成使得T AC减少了28.2％,主要是操作费用的节省.与热集成变压精馏工艺相比,萃取精馏工艺的总设备折旧费和总操作费用均有一定幅度降低,萃取精馏工艺所需的T AC降低13.9％.     

专题报道

<正>变压精馏工艺是用于共沸物分离的有效且环保的分离工艺。天津大学精馏技术国家工程研究中心通过模拟压力对乙酸异丙酯-异丙醇物系共沸组成的影响,筛选出适用于该物系分离的最佳操作压力,并优化了理论塔板数、进料位置、回流比等操作参数。开发了基于热集成方法的乙酸异丙酯-异丙醇变压精馏分离工艺,比普通变压精馏工艺节能28.5%。     

亚高原地区变压精馏分离乙酸乙酯-乙醇的研究

对亚高原地区乙酸乙酯-乙醇共沸物进行了变压精馏分离工艺(PSD)模拟，低压塔压力设定为云贵高原地区的大气压0.85 atm，高压塔压力设定为3 atm。以年度总费用TAC最小为依据，对各项设计变量如理论塔板数、回流比和进料位置等进行了优化，在此基础上，本文又进行了部分热集成变压精馏(PHIPSD)和完全热集成变压精馏(FHIPSD)的工艺设计。结果表明热集成工艺需要更低的设备成本和能耗成本，相比无热集成工艺，部分热集成变压精馏(PHIPSD)和完全热集成变压精馏(FHIPSD)的年度总费用TAC分别节省27.82 %和28.89 %，完全热集成变压精馏工艺可以有效分离乙酸乙酯—乙醇共沸物，且经济上更合理，本文的研究内容为亚高原地区此类共沸物的分离提供一些技术参考。     

乙酸异丙酯-异丙醇物系的热集成变压精馏分离模拟

采用Aspen软件及修正的Wilson模型模拟了压力对乙酸异丙酯-异丙醇物系共沸组成的影响,提出该物系基于热集成的变压精馏工艺。在此基础上,研究了系统能耗随变压精馏工艺两塔压力组合的变化趋势,优化了理论塔板数、进料位置、回流比等操作参数。模拟结果表明,高压塔操作压力为0.60 MPa、减压塔操作压力为0.02 MPa时,热集成系统能耗利用最合理。该压力条件下变压精馏工艺的最优理论塔板数为高压塔26块、减压塔38块;最优进料位置为高压塔第15块理论塔板、减压塔第10块理论塔板;基于热集成工艺的最优回流比为高压塔1.0,减压塔2.0。热集成变压精馏工艺可节能28.5%。     

采用双效变压精馏工艺分离甲苯-正丁醇的模拟

采用双效变压精馏工艺流程分离甲苯-正丁醇物系。利用Aspen Plus化工模拟软件,以分离过程能耗最低为目标函数、甲苯和正丁醇纯度为约束变量,对双效变压精馏工艺流程进行了优化计算。模拟结果表明,采用负压和常压双效变压精馏工艺可以实现甲苯-正丁醇物系的高纯度分离,即负压塔的优化操作参数为:塔压20.0 kPa、理论塔板数26块、进料板为第12块塔板、回流比1.1;常压塔的优化操作参数为:塔压102.0 kPa、理论塔板数32块、进料板为第14块塔板、回流比3.2。计算结果表明,与两塔采用外界蒸汽供热的方式相比,采用常压塔塔顶汽相潜热为负压塔塔底再沸器供热可节能约42.3%。     

甲醇合成碳酸二甲酯产物的分离

对甲醇气相氧化羰基化法合成碳酸二甲酯(DMC)产物的分离进行了研究。根据甲醇气相氧化羰基化产物的特性提出了预分离-全变压精馏工艺和预分离-倾析工艺。以NRTL方程作为活度系数方程,使用A spen P lus模拟软件优化了分离工艺中的主要参数并对工艺流程进行了模拟。模拟结果表明,两种分离工艺均能得到合格的DMC、甲醇和缩甲醛产品,得到各精馏塔的主要操作参数,预分离-倾析工艺比预分离-全变压精馏工艺的能耗约低35%。提出的工艺方案可为工业装置设计提供参考。     

萃取精馏与变压精馏分离甲醇-乙腈共沸物的研究

In the present work, a comparative study of the extractive distillation and pressure swing distillation for methanol-acetonitrile azeotropic separation is performed for the first time. Different separation alternatives, including the conventional extractive distillation, the extractive distillation with vapor or liquid side-stream, the pressure-swing distillation with or without full heat integration, and the heat-pump assisted pressure-swing distillation are rigorously simulated and optimized based on the minimum total annual cost (TAC) via the sequential iterative strategy. The results show that TAC and CO2 emission of the new extractive distillation with vapor side-stream (Vapor-SED) are similar to that of the extractive distillation with liquid side-stream (Liquid-SED). Furthermore, the Vapor-SED and Liquid-SED gives 30.01% and 30.56% reduction in TAC and 23.32% and 23.49% reduction in CO2 emission, respectively, over the most competitive fully heat-integrated PSD configuration. Hence, extractive distillation with vapor or liquid side-stream appears to be better option economically and environmentally for separation of methanol and acetonitrile.     

差压热耦合萃取精馏工艺分离甲基环己烷和甲苯的模拟研究

以苯酚为萃取剂,采用萃取精馏对甲基环己烷(MCH)-甲苯(MB)物系进行分离,比较了常规萃取精馏工艺流程和差压热耦合萃取精馏工艺流程;采用Aspen Plus化工流程模拟软件对萃取精馏工艺分离MCH-MB物系进行了模拟计算,考察了差压热耦合萃取精馏工艺中萃取剂进料位置、原料进料位置、萃取剂与原料的摩尔比(溶剂比)、回流比和压缩比等参数对MCH产品纯度及工艺能耗的影响。模拟得到差压热耦合萃取精馏塔优化的操作参数:萃取剂进料位置为第6块理论板,原料进料位置为第4块理论板,溶剂比为2.95,回流比为6,压缩比为12。模拟结果表明,差压热耦合萃取精馏工艺节能效果显著,比常规萃取精馏工艺可节能74.97%,得到MCH产品的含量可达99.54%(x)。     

具有能量集成的萃取精馏新工艺及模拟

提出了一种新的单塔萃取精馏精制芳烃和非芳烃的新工艺,新工艺采用分隔壁萃取精馏塔替代常规萃取精馏流程的萃取精馏塔及溶剂回收塔,不仅节省了设备投资,而且降低了总能耗。利用ASPENPLUS模拟软件,对分隔壁萃取精馏塔及常规萃取流程进行了模拟,考察了溶剂比、回流比及分配比对分隔壁萃取精馏塔的影响,并对两种流程进行了比较,结果表明,分隔壁萃取精馏塔的最佳操作条件为:塔板数为41块,侧线精馏段的板数为10块,回流比为1,溶剂比为3.5,分配比为1.25。在此条件下,分隔壁萃取精馏塔比常规的两塔萃取精馏流程节能25.2%。     

炼油厂干气分离氢气装置的工艺设计

针对中国石油化工股份有限公司北京燕山分公司炼油二厂干气分离项目的工艺特点,对3种气体分离技术（即膜分离法、深冷法和变压吸附法）进行了方案比选。对比后认为本项目采用膜分离法最优。本工作对该膜分离氢气装置进行了工艺设计,包括：生产方法及技术来源、工艺流程说明、生产控制及工艺指标、物耗和能耗等。     

共沸-萃取耦合精馏分离醋酸乙烯与甲醇混合物

在C2H4-乙烯醇共聚物生产过程中,醋酸乙烯(VAC)和甲醇(CH4O)可形成共沸物,难于通过普通精馏进行分离.结合VAC-CH4O-H2O体系三元相图,设计了以H2O为萃取剂的共沸-萃取耦合精馏分离工艺流程,有效控制聚合物中VAC含量,实现了VAC和CH4O的高效分离回收;基于Aspen Plus流程模拟软件,对设计...     

DMC-MeOH的气液平衡及其共沸体系的分离研究

气液平衡数据是精馏分离的理论基础。本文介绍了文献报道的碳酸二甲酯-甲醇体系气液平衡数据的测定结果,选用最完整的常压和加压下的气液平衡数据,采用NRTL和Wilson两种热力学方法对其关联,回归得到了不同压力下的热力学模型参数。应用NRTL模型,对变压精馏分离流程模拟,进行了回流比和塔板数的灵敏度分析,得出了最佳的分离工艺条件。碳酸二甲酯-甲醇体系热力学模型的建立及变压分离流程的优化模拟结果可以为工业设计与生产改造提供理论指导。