具有最低共沸点难分离物系变压精馏分离

变压精馏是根据物系压力改变引起液体混合物共沸点组成变化,进而使共沸物系得以分离的一种有效分离方法。具有最低共沸点的液体混合物分离是化工过程中常见的分离难题。本文在热力学分析基础上研究了四氢呋喃与乙醇、环己烷与苯混合物这类典型的最低共沸液体混合物的变压精馏可行性,提出变压精馏分离四氢呋喃-乙醇液体混合物工艺流程,以NRTL-RK为物性计算方法,利用Aspen Plus模拟软件对变压精馏分离工艺过程进行分析及模拟,并对工艺参数进行优化。结果表明:在常压塔和8atm高压塔组成的双塔流程中变压精馏能将四氢呋喃-乙醇最低共沸混合物进行较好的分离,指出本文提出的研究方法可为具有最低共沸点液体混合物分离工艺的建立提供更加有效的指导。     

变压精馏及萃取精馏分离乙醇-苯共沸物

使用Aspen Plus分别研究变压精馏及萃取精馏分离乙醇-苯二元共沸物的工艺流程。两种分离流程的塔设备费用相近,萃取精馏工艺较传统变压精馏工艺节能显著,再沸器节能约34%;热集成变压精馏工艺较萃取精馏工艺节能约17.2%,且所需蒸汽品位更低。     

变压精馏乙醇苯混合物分离工艺模拟计算

乙醇苯混合物是一种二元最低共沸液体混合物。研究了变压精馏分离乙醇苯工艺流程,以W ilson活度系数方程作为物性计算方法,使用过程模拟软件Aspen P lus对整个分离流程进行模拟计算,以系统能耗最低为目标,对重要的工艺参数进行了优化,提出的工艺方案可为工艺装置设计提供理论参考。     

热泵变压精馏分离乙二胺水溶液的模拟

基于乙二胺和水物系共沸组成随压力变化显著的特点,采用变压精馏工艺分离乙二胺和水物系;为了降低变压精馏工艺的能耗,提出了热泵变压精馏新工艺。使用Chem CAD软件,对变压精馏工艺和热泵变压精馏工艺进行了模拟。结果表明:采用变压精馏工艺和热泵变压精馏工艺都能实现乙二胺和水共沸物的高纯度分离,每个产品的纯度(质量分数)都可以达到99%;与变压精馏工艺相比,采用热泵变压精馏工艺,加热公用工程可节能62.24%;冷却公用工程可以节能49.51%。     

变压精馏分离乙腈-异丙醇模拟计算及中试应用

利用乙腈-异丙醇物系在不同压力下共沸组成有较大变化的特点,提出变压精馏分离该共沸物系的工艺流程。对该分离过程进行了模拟计算,分析了减压塔和常压塔的理论板数、进料位置和回流比对分离效果的影响,得到了优化后的工艺参数。以模拟计算结果为指导设计并建立了中试装置。结果表明,优化后的工艺参数为:减压塔理论板数20,进料位置为第16块板,回流质量比2.66;常压塔理论板数22,进料位置为第13块板,回流质量比1.79。减压塔底异丙醇产品质量分数可达99.50%,常压塔底乙腈产品质量分数可达99.90%。中试结果表明关键数据与模拟值基本相符。     

基于剩余曲线分析和变压精馏分离氯仿-乙腈-乙醇三元体系

利用剩余曲线初步分析氯仿、乙腈和乙醇三元混合物的分离过程。在分离过程中,选择氯仿作为初步分离的共沸剂,根据剩余曲线分析计算得到额外加入氯仿与原料液的最佳质量比为0.64,在此条件下混合物的初步分离过程中,塔顶产物为氯仿-乙醇共沸物,塔底产物为乙腈。再利用变压精馏分离氯仿和乙醇共沸物,高压塔和低压塔压强分别为600 kPa和101.325 k Pa。最后利用Aspen Plus对工艺进行模拟和优化,得到最佳操作条件。结果表明,氯仿、乙腈和乙醇的质量含量均大于99%,符合设计要求。     

氯化氢-水变压精馏工艺的研究与模拟

利用氯化氢-水体系在不同压力下共沸组成变化较大的特性,采用变压精馏工艺分离该共沸物。基于Aspen Plus流程模拟软件,采用ELECNRTL物性模型进行模拟,模拟结果表明:在10kPa和400kPa压力下,共沸组成变化大于5%;采用变压精馏可以有效分离氯化氢和水,得到的氯化氢气体与稀酸水中氯化氢的质量分数可分别达到99.96%和0.9%,其中高压塔15块理论板,进料为顶部进料,减压塔20块理论塔板,进料位置为第10块理论板,回流比为0.5。     

变压精馏分离1,1,1,3,3-五氟丙烷-氟化氢的工艺模拟

1,1,1,3,3-五氟丙烷-氟化氢混合物是一种二元最低共沸物。在计算机模拟和分析的基础上,研究了变压精馏分离五氟丙烷-氟化氢的工艺流程。选用Aspen P lus软件内置的热力学模型W ILS-HF描述五氟丙烷-氟化氢二元共沸体系的气液平衡。根据实验数据,回归该热力学模型中的交互作用参数,模型的计算结果与实际数据吻合较好。使用Aspen P lus对整个分离流程进行模拟计算,以系统能耗最低为目标,对重要的工艺参数进行了优化,模拟结果对工业过程的设计具有一定的指导意义。     

萃取精馏分离四氢呋喃-乙醇共沸物系

首先根据汽液平衡实验数据采用UNIFAC法进行VLE关联。然后通过定性判断、基团贡献法定量估算选择该二元物系的合适萃取剂为乙二醇。通过气液平衡实验对萃取剂的有效性进行验证．比较了不同溶剂比对四氢呋喃,乙醇相对挥发度的影响,当溶剂比为3时,相对挥发度为2．26。最后进行精馏实验验证过程的可行性。     

甲醇-丙酮共沸物分离的研究进展

主要介绍了甲醇-丙酮共沸物系变压精馏和萃取精馏两种分离方法的研究进展。经过比较,萃取精馏方法在经济成本方面更具有显著优势。关于萃取精馏,首先阐述了萃取剂的选取以及近些年来萃取剂的研究,主要集中在3个方面:传统单一溶剂、各种盐类和离子液体。其次还介绍了各种萃取剂所对应的气液平衡模型的应用情况和操作条件的优化等方面,并对萃取精馏及其萃取剂的应用提出了展望。     

热集成变压精馏分离乙二胺-水共沸体系的模拟优化

针对乙二胺-水共沸物组成对压力较为敏感的特性,采用部分热集成变压精馏工艺分离该共沸物。先利用Aspen Plus软件对该工艺进行稳态模拟,再以理论塔板数、进料位置、回流比为优化变量,水和乙二胺的纯度为约束,以年度总费用（total annual cost,TAC）为目标函数建立乙二胺-水共沸体系分离系统的优化设计模型。采用列队竞争算法对该分离过程主要工艺参数进行优化,得到了变压精馏分离乙二胺-水体系的最佳工艺操作参数及设备参数。模拟结果表明,利用算法对多变量进行同时优化可得到更具经济效益的分离系统,与传统优化结果相比,可降低TAC约7.31%。在此基础上,对高压塔的操作压力进行优化分析,将其由2atm提升至4atm（1atm=101325Pa）,并对流程其他参数进行优化,可显著降低TAC约24.62%。进一步,采用部分热集成比普通变压双塔精馏降低TAC约21.87%     

低共熔溶剂萃取精馏分离苯/环己烯共沸物研究

以四丁基溴化铵(TBAB)、氯化胆碱(ChCl)为氢键受体,乙二醇(EG)、乙酰丙酸(LA)为氢键供体合成的TBAB:EG (1:2), TBAB:LA (1:2), ChCl:LA (1:2)三种低共熔溶剂(DES)作为萃取剂,通过萃取精馏分离苯-环己烯共沸体系。实验测量了环己烯-苯-DES三元体系气液相平衡,并对DES组成中氢键供体和氢键受体对分离性能的影响进行探讨。结果表明,DES的分离性能由高到低依次为ChCl:LA (1:2)>TBAB:LA (1:2)>TBAB:EG (1:2);采用NRTL模型关联环己烯-苯-DES三元体系的气液相平衡数据,拟合得到体系二元交互参数;在Aspen Plus V7中针对ChCl:LA (1:2)为溶剂的萃取精馏过程进行建模计算,并将其分离效果与传统溶剂N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)进行对比,以DES为溶剂的萃取精馏过程相比于DMAC,回流比由3.8降至0.30,流程整体热负荷减少了16.57%。     

离子液体用于四氢呋喃-乙醇-水三元共沸物系分离的研究

以离子液体1-丁基-3-甲基咪唑二氰胺（[BMIM] [DCA]）为萃取剂,采用流程模拟和机理分析两种方法,对离子液体用于四氢呋喃（THF）-乙醇-水三元共沸物的分离进行了研究。通过COSMO-RS理论,以选择性为性能指标筛选出合适的离子液体[BMIM][DCA],并且以[BMIM][DCA]为萃取剂,在适合的操作条件下建立了萃取精馏过程,模拟结果表明THF、乙醇和水的质量分数都接近1。通过对[BMIM][DCA]和三种溶质的σ-谱图分析,发现[BMIM][DCA]可分别与三种溶质形成更强的氢键,从而打破三种溶质间的固有氢键,进而消除它们的共沸现象。     

Exploration of a heat-integrated pressure-swing distillation process with a varied-diameter column for binary azeotrope separation

The pressure-swing distillation (PSD) processes with varied-diameter columns (VDCs) for separating methanol–chloroform and n-heptane–isobutanol are studied. Furthermore, two heat-integrated PSD processes, partial integration and full heat integration, are discussed with ordinary and VDCs. The results show that whether it is heat integrated or non-heat integrated, the processes using VDC have an advantage in the economy. Based on the minimum total annual cost (TAC), the dynamic controllability without and with full heat integration for an azeotrope system methanol/chloroform is explored. The dynamic controllability without and with partial heat integration for the azeotrope system n-heptane/isobutanol is discussed. The results indicated that compared with the dynamic responses without heat integration process, the heat-integrated PSD with a VDC did not increase the control difficulty while maintaining its economy. More azeotropic systems should be studied to investigate their economics and control effects, which will benefit PSD design and industrial application.     

变压精馏分离乙酸甲酯-甲醇-乙酸乙酯体系的设计与控制

聚丙烯醇的生产过程会产生乙酸甲酯-甲醇-乙酸乙酯共沸混合物,如果不及时处理,必然会造成环境污染和资源浪费。本文采用变压精馏的方式,针对乙酸甲酯-甲醇-乙酸乙酯体系设计了两种产品顺序不同的变压精馏分离序列,并采用遗传算法以年度总费用最小为目标,对两种分离序列进行优化设计以获得最优的设计参数。优化结果表明,两种变压精馏分离方案的设备投资费用分别为5.6×10⁵ USD/a和5.7×10⁵ USD/a,能耗费用分别为8.8×10⁵USD/a和1.0×10⁶USD/a。此外,对具有经济优势的变压精馏分离方案进行了控制结构的构建,使该过程在面对进料流量扰动和进料组分扰动时仍能维持稳定,稳定之后的三种产品纯度仍能维持在设定值附近。     

共沸物分离及深加工

介绍了甲基氯硅烷合成中的副产共沸物[SiCl4(CH3)3SiCl]的主要分离方法:恒沸精馏法和酯化分离法,并分述了共沸物分离后三甲基氯硅烷和四氯化硅的深加工方法。三甲基氯硅烷可用来制备六甲基二硅氧烷、六甲基二硅氮烷、六甲基二硅烷等;四氯化硅可用来制备四丁酮肟基硅烷、四乙酰氧基硅烷、正硅酸乙酯及其缩聚物、烧制气相法白炭黑等。