利用PRO/Ⅱ软件概念设计醋酸-水萃取精馏

利用PRO/Ⅱ软件,选择Hayden-O'Connell热力学模型,概念设计醋酸/水萃取精馏,确定萃取精馏塔的理论板数、加料板位置、溶剂比、回流比等.并与普通精馏对比计算,结果,萃取精馏工艺的再沸器热负荷降低了51.8%,生产每吨醋酸耗费蒸汽量由8.9 t降至4.6 t,说明在同样的分离指标下,萃取精馏法分离醋酸/水优于普通精馏法.     

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%。     

稀醋酸共沸精馏脱水工艺的模拟

醋酸是一种重要的化工原料,其水溶液广泛存在于各类工业过程中。由于醋酸与水会缔合使得两者的相对挥发度不大,生产中用于分离醋酸/水的工艺能耗较高,因此研究者和工业界都在寻求更好的分离方法。本文以醋酸正丙酯做挟带剂,应用Aspen Plus流程模拟软件,汽相逸度采用Hayden-O’Connell方程,液相活度系数采用NRTL方程计算,实现了稀醋酸共沸精馏脱水工艺的模拟。本文详细讨论了全塔理论板数、进料位置、回流比等因素对脱水塔性能的影响。结果表明,在理论板数50块,回流比3.2,醋酸进30块板,挟带剂与进料比0.15条件下,塔釜得到醋酸浓度高于95%。模拟结果对醋酸脱水工艺的设计和改造具有重要的指导意义。     

基于Aspen plus萃取精馏的概念设计及优化

本文利用Aspen Plus软件,以醋酸.水体系为例,概念设计和优化萃取精馏过程.热力学模型选择NRTL活度系数方程和Hayden-O'Connell逸度系数方程,采用Aspen Plus的DSTWU模块,确定萃取精馏塔和溶剂回收塔的初始参数.在初始参数下,利用Aspen Plus的RadFRac模块对2塔精算,并利用Sensitivity模块,分别优化2塔的原料和萃取剂进料位置、回流比、萃取剂对原料的进料比等参数.设计和优化结果为:萃取精馏塔塔板数为30,原料进料板为第8块,萃取剂的进料板为第3块,回流比为3,萃取剂与原料进料比(质量)为1.6;溶剂回收塔塔板数为20,进料板为第7块,回流比为2.此参数下,利用RadFRac模块进行全流程模拟,结果显示,产品冰醋酸的质量分数达0.9975,2塔再沸器总热负荷为6545 kW,生产1t冰醋酸耗费蒸汽(1 MPa)量为4.25 t,与文献报道的普通精馏过程相比,可节约能耗52.23%.概念设计和优化的结果对工业化设计和生产具备指导意义.     

逆流萃取分离硫辛酸-乙醇-水体系的模拟计算

分析对比逆流萃取分离的溶剂,研究甲苯对硫辛酸、乙醇和水混合溶液萃取分离的影响;以UNIQUAC方程为计算活度系数的模型,采用相分配系数和物料守恒方程模拟逆流萃取分离,绘制模拟计算程序框图,采用甲苯为萃取剂模拟计算液液萃取分离结果,表明在理论板数N=3时,硫辛酸的收率达92.5%,纯度可达99.1%以上,甲苯是分离的较好萃取剂,为进一步逆流萃取提供依据.     

常压下丙醛-水-甘油体系汽液平衡测定与关联

采用单循环汽液平衡釜测定了常压条件下丙醛-水的二元以及丙醛-水-甘油三元汽液平衡数据。运用MATLAB中求解非线性最小二乘法问题的函数Lsqnonli,结合丙醛-水的二元汽液平衡实验据,迭代出了Margules、Vanlaar、Wilson和UNIQAC四个方程的二元模型参数。通过计算值和实验值的比较,Wilson方程的相对误差均小于5%,故选择Wilson方程为本体系的适合模型。将测定的丙醛-水-甘油三元汽液平衡数据与模型参数带入Wilson方程求得的三元汽液平衡数据相比较,相对误差均小于5%,由此验证了本文Wilson模型参数的可靠性。本文的测定结果和计算结果为丙醛-水-甘油体系的萃取精馏模拟选择了合适的模型,关联得到的Wilson模型参数,为萃取精馏过程的模拟计算打下基础,同时也为丙醛和水混合液的有效分离提供了一定基础数据。     

二甲醚精馏装置的模拟与分析

二甲醚精馏是甲醇制二甲醚工艺中的重要工段。本文应用PRO/II流程模拟软件,采用PR方程计算气相组分的逸度系数,利用NRTL法计算液相活度系数,实现了对二甲醚精馏过程的流程模拟。在操作压力为0.83 MPa下,考察了年产20万吨甲醇气相脱水制二甲醚工艺中二甲醚精馏塔进料温度、原料进料位置和回流比对二甲醚分离效果的影响。模拟结果和实际操作数据吻合良好,可用于指导生产装置的改造和设计。     

正己烷-甲基环戊烷-邻苯二甲酸二丁酯三元体系汽液平衡研究

测量了不同压力下正己烷-甲基环戊烷-邻苯二甲酸二丁酯三元体系等压汽液平衡数据，确定了该体系Wilson方程模型参数，并以Wilson方程为汽液平衡模型，采用微机模拟计算了以邻苯二甲酸二丁酯为溶剂，萃取精馏分离正己烷-甲基环戊烷混合物的分离结果，结果表明，萃取精馏分离该混合物效果良好。     

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。     

一种新型节能回收N,N-二甲基甲酰胺的过程研究

提出了从废水中回收N,N-二甲基甲酰胺(DMF)的萃取-精馏法节能新工艺,利用Aspen Plus软件对该回收过程进行了模拟计算,详细分析了各个因素对分离效果的影响,并进行能耗比较。结果表明,采用萃取-精馏分离工艺,以氯仿为萃取剂能够很好地实现DMF与水的分离,较佳的操作条件为:萃取塔理论塔板数22,溶剂比2.84,精馏塔理论塔板数18,进料位置7,回流比0.08,精馏塔塔釜DMF含量可达99.98%。与单塔精馏法、双塔精馏法、传统三塔精馏法和节能型三塔精馏法相比,节约能耗分别为78.6%、56.4%、28.8%年和30.1%,节能效果显著,为回收废水中DMF提供理论和设计依据。     

精馏及精馏-膜集成分离乙酸/水

模拟计算考察乙酸／水混合物精馏特性，比较精馏及精馏／膜集成分离过程的能耗特点。塔中部进料，进料级附近出现夹紧点，而塔底部进料时，塔上部出现夹紧点。不同位置的侧线采出通过膜分离后返回塔内对分离效果有影响，且存在一较佳的侧线采出塔级。计算表明通过精馏－－膜集成过程制备无水乙酸可能是一种有应用前景的分离技术。     

Plant-wide design and control of acetic acid dehydration system via heterogeneous azeotropic distillation and divided wall distillation

Energy-saving plant-wide design and plant-wide control of an acetic acid dehydration system with the feed containing methyl acetate and p-xylene are investigated in the study. A heterogeneous azeotropic distillation using isobutyl acetate as an entrainer is designed to obtain high-purity acetic acid at the column bottom and to keep a small acetic acid loss through the top aqueous draw. The accumulation of p-xylene in the column is avoided by adding a side product stream. The mixture in the aqueous phase of decanter, containing mostly water, methyl acetate, and isobutyl acetate is separated using a divided wall distillation column. The whole acetic acid dehydration system includes a heterogeneous azeotropic distillation column and a divided wall distillation column.The control strategies using temperature loops are proposed for this acetic acid dehydration system. For the heterogeneous azeotropic distillation column, the requirements for acetic acid compositions in both the aqueous phase of the decanter and the column bottom can be satisfied by designing entrainer inventory temperature control and cascade temperature control simultaneously. The stages of controlled temperatures are chosen by singular value decomposition and closed-loop analysis methods based on the criteria of minimum entrainer makeup. For the divided wall distillation column, steady-state analysis methods are used for the selection of proper controlled and manipulated variables and the determination of their pairings. Dynamic simulation results demonstrate that the proposed plant-wide control strategy can maintain product purities and reject external disturbances in feed flow and composition changes as well as internal disturbances such as changes in liquid and vapor splits.     

溶剂脱水塔共沸精馏过程模拟与优化

针对溶剂脱水塔醋酸分离难的问题,利用剩余曲线图(RCM)法研究醋酸-水-NBA三元共沸物体系,理论分析回流组分的改变对溶剂脱水塔操作的影响.运用ASPEN PLUS软件模拟某石化公司的脱水塔装置,结合实际分析精馏过程的各种影响因素,和优化相应的操作参数.回流比在0.76,水回流率在0.0285,酯相回流中的116流股比率控制在0.9时,模拟结果最佳.该结果对生产会有一定的指导作用.     

101.33kPa下N-甲基乙酰胺+醋酸+水汽液相平衡研究

用改进式Rose釜测定了101.33kPa下N-甲基乙酰胺 醋酸二元体系和N-甲基乙酰胺 醋酸 水三元体系的汽液平衡数据。对N-甲基乙酰胺 醋酸体系VLE数据进行了面积法热力学一致性检验,用NRTL、Wilson、UNIQUAC模型关联得到了相应的模型参数。最后用二元体系的NRTL模型参数推算了所测N-甲基乙酰胺 醋酸 水三元体系的汽液平衡数据。推算结果中,温度的平均偏差为0.94℃,水在汽相中的平均偏差为0.0137。     

乙酸丁酯反应精馏过程模拟设计

反应精馏偶合了反应和精馏两种单元操作,通过精馏促进反应,可以提高反应转化率和收率,为可逆反应的化工过程生产提供了新的设计途径。基于严格热力学分析计算,利用计算机模拟和优化手段。提出了乙酸丁酯反应精馏、分离纯化的生产流程。采用UNIQUAC方程表征乙酸-正丁醇-乙酸丁酯-水四元非理想体系的汽液平衡,首先,根据实验数据回归了热力学模型中的交互作用参数,并预测了体系中5个共沸物组成,模型的计算结果与实际数据吻合。基于平衡级模型,提出了由平衡反应器、反应精馏塔、倾析器和纯化塔构成的可行流程,对提出的设计流程进行了模拟、优化,得到了操作工艺参数。模拟结果对工业过程的设计和改造具有一定的指导意义。     

反应精馏生产丁酸酐的过程模拟

丁酸酐是一种重要的有机原料,其现有的生产工艺为间歇操作,收率较低。本研究将反应精馏技术应用到生产丁酸酐的工艺中,建立了连续生产工艺的数学模型,在实验数据的基础上,用数据分析软件MATLAB对实验数据分析处理,得到相应的模型参数。采用ASPEN PLUS进行工艺方案的模拟计算,结果表明,利用反应精馏连续生产丁酸酐的工艺是可行的,以分离促反应,产品收率到达了97%以上,同时选择工艺操作参数,最佳条件为:酸酐比2:1、反应压力0.2 atm、塔板数为12块,确定反应区主要为进料板附近。     

加盐萃取精馏制取无水乙醇的过程模拟

以改进的LIQUAC模型为热力学基础,编写了计算电解质溶液汽液平衡的子程序,并将其链接到化工流程模拟软件PRO/Ⅱ5.10中,进而模拟了加盐萃取精馏制取无水乙醇的工艺流程。模拟结果与工业生产的实际情况基本符合。在此基础上,将此工艺与本文及其它文献中模拟的溶盐精馏、萃取精馏和共沸精馏等各种制取无水乙醇的工艺进行了比较研究。     

三元物系液-液平衡计算的Fsolve算法

本文基于MATLAB优化工具箱中的fsolve算法,提出了一种计算三元物系液-液平衡数据的新方法.应用该方法预测了水(1) 醋酸(2) 氯仿(3)物系在298 K,308 K和318 K的液-液平衡数据,并将298K的液-液平衡数据与文献数据进行了比较,它们非常一致.在本论文中,应用UNIFAC液-液平衡模型,采用H2O,CH3,COOH和CHCl3基闭相互作用参数计算该物系共轭相中各组分的活度系数,获得了多组结点数据及相的比率.各温度下计算结果显示:各三元液-液相平衡模型约束方程的剩余均接近于零向量,数量级在10-4以下.Other-Tobias关联得到线性相关系数分别足0.9863,0.9939和0.9976.总之,本算法的可靠性,稳定性适用于计算三元液-液相平衡,计算实例所得结果经过检验是正确的.