多效精馏流程的优化设计计算

本文针对多效平流，顺流，逆流三种精馏过程分别建立了设计计算的通用数学模型，并以年总消耗费用最小为目标函数，对三种精馏过程通过实例进行了优化设计计算，结果表明，文中给出的优化设计计算方法，可方便地求出多效精馏过程设计所需的基础数据及系统所需的最小加热蒸汽量。     

多效精馏优化设计的研究进展

综述了多效精馏优化设计的研究进展,总结了早期多效精馏的优化数学模型及其解法,与近年来考虑了时间和控制对系统影响的新的优化设计动态模型。介绍了序贯和联立两种优化设计方法,用以识别系统操作瓶颈,得到节能效果更佳的多效精馏系统,通过实例比较,联立法比序贯法的节能效果更佳。最后展望了多效精馏优化设计的发展方向。     

双效精馏结构的运行成本核算与比较

应用商业模拟软件Aspen Plus模拟计算甲醇/水溶液分离体系的单塔精馏和三种双效精馏,并以全年运行总成本费用最低为目标函数,对模拟结果核算成本.从节能和成本两方面考虑,双效精馏比单塔精馏具有明显的优势.对所研究的甲醇/水分离体系,双效顺流精馏是最佳的精馏结构,全年总成本比单塔精馏约节约29.9%.     

双效精馏在MTP装置废水处理中的应用

甲醇制丙烯(MTP)装置在生产丙烯的同时,产出大量含低浓度甲醇的废水,采用传统单塔分离甲醇和水能耗较大。本文在单塔分离的基础上,采用双效精馏技术,在有效分离甲醇和水的同时大幅度降低了分离能耗。本文首先对逆流、平流和顺流双效精馏技术的分离和节能效果进行了对比和优选,并对优选分离方案的工艺参数进行了考察及优化。结果表明,在MTP装置废水处理中,平流双效精馏技术为较优的节能方案。与单塔分离相比,在实现分离目标的同时可节约能耗20.04%左右,达到了节能降耗的目的。     

间歇精馏常规设计和优化设计的模型及算法

建立了板式间歇精馏塔在恒馏出液组成操作状况下常规设计及优化设计的数学模型。常规设计模型用数值方法编程求解，对二元理想及非理想溶液均适用。优化设计模型以间歇精馏系统年效益最大为优化目标，用菲波那契法求解单变量优化问题，用复合形法求解多变量优化问题。模型同时考虑对整个间歇精馏系统(包括塔主体、塔顶冷凝器及塔底再沸器)进行优化，更符合工程实际情况。求解模型可得到间歇精馏过程最优的一系列设计和操作参数(如理论板数，塔径，操作回流比，塔釜蒸发量，釜残液组成，冷凝器传热面积及冷却水出口温度，再沸器传热面积及加热蒸汽温度等)。算例表明，对恒馏出液组成间歇精馏单变量及多变量优化设计比常规设计分别提高年效益2．6％和18．9％。     

液相进汽提塔双效精馏节能研究

以乙醇-水系统为研究物系,通过计算机稳态模拟计算,研究进料组成、进料温度对两种液相进汽提塔双效精馏节能率的影响。研究结果表明:进料中轻组分摩尔分率由0.2增加到0.6时,双效精馏Ⅰ的节能率呈递增变化趋势,而双效精馏Ⅱ的节能率呈递减变化趋势;而进料温度在25℃～79.85℃范围内变化时,双效精馏Ⅰ和双效精馏Ⅱ的节能率均有较小的变化但不论在相同的进料温度下还是在相同的进料组成下,双效精馏Ⅱ的节能效果均优于双效精馏Ⅰ。     

复杂平流多效精馏系统能量集成模型及过程模拟

为了更合理利用能量,将平流多效精馏系统中各效塔底产品、第1效至第n-1效塔顶产品及首效再沸器中加热生蒸汽的冷凝液用于预热原料液,建立由多效精馏及多级预热2个子系统构成的复杂平流多效精馏系统的能量集成模型。用于模拟具有切点系统的高度非理想溶液的平流多效精馏过程,用迭代法结合矩阵法求解。结果表明:用系统余热预热原料液可节省加热生蒸汽消耗量25%～35%,是1种非常有效的节能措施;各效精馏塔回流比及再沸器的有效传热温差、首效塔底再沸器中加热生蒸汽压力(或温度)、末效塔顶压力(或温度)、原料液的预热温度等参数,对平流多效精馏系统的操作费用及设备费用影响很大。     

甲醇精馏系统的模拟与优化研究

应用Aspen Plus化工流程模拟软件,对甲醇双塔和三塔双效精馏工艺流程进行模拟与分析。以RadFrac为精馏塔的单元操作模型,且通过对比分析选择了较为合理的热力学物性方法。使用Aspen Plus灵敏度分析工具分别研究了回流比、进料位置、操作压力等工艺参数对甲醇精馏过程的影响,确定了适宜的操作条件以及优化方案。同时利用Aspen Plus自带的经济分析器对两种工艺系统进行经济性评估,为各企业提供最为经济合理性的工艺路线。模拟结果表明:在满足生产标准的条件下,甲醇三塔双效精馏系统相比于双塔精馏系统,具有产能高、产品质量好、能耗低的优点;三塔精馏系统总资本成本比双塔系统高11.32%,总工程消耗成本比双塔系统低48.94%。     

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.     

热泵精馏流程构建策略及应用研究

基于蒸汽压缩式热泵精馏流程的特点及应用范围,提出了一个5层次策略来求解较优热泵精馏流程,并对每一层次分别求解,解决构建较优热泵精馏流程的复杂性。根据提出的构建热泵精馏的策略和原则,以粗苯乙烯精馏塔为例,利用流程模拟软件化工之星-ECSS,进行了热泵精馏流程的构建及模拟与优化设计。结果验证了根据本文所提出的策略进行优化设计,能够产生较优的热泵精馏流程。     

利用PRO/Ⅱ和塔板设计软件开发异丙醇工艺

提出了一种适合于连续化操作的异丙醇新工艺,并利用ＰＲＯⅡ软件与其它工艺进行模拟计算,证明这种新工艺最好。在此基础上利用塔板设计软件对新工艺精馏塔板进行设计。     

High-purity control of internal thermally coupled distillation columns based on nonlinear wave model

Internal thermally coupled distillation column (ITCDIC) is a frontier of energy saving distillation researches, which is a great improvement on conventional distillation column (CDIC). However its high degree thermal coupling makes the control design a bottleneck problem, where data-driven model leads to obvious mismatch with the real plant in the high-purity control processes, and a first-principle model which is comprised of complex mass balance relations and thermally coupled relations could not be directly used as control model for the bad online computing efficiency. In the present work, wave theory is extended to the control design of ITCDIC with variable molar flow rates, where a general nonlinear wave model of ITCDIC processes based on the profile trial function of the component concentration distribution is proposed firstly; combined with the thermally coupled relations, a novel wave model based generic model controller (WGMC) of ITCDIC processes is developed. The benzene-toluene system for ITCDIC is studied as illustration, where WGMC is compared with another generic model controller based on a data-driven model (TGMC) and an internal model controller (IMC). In the servo control and regulatory control, WGMC exhibits the greatest performances. Detailed research results confirm the efficiency of the proposed wave model and the advantage of the proposed WGMC control strategy.     

碳五分离装置热偶精馏的操作特性

以碳五分离装置为例,对热偶精馏塔用于非理想体系的操作特性和节能效果进行了模拟分析与研究。根据分离 要求确定了热偶精馏塔的操作特性,研究了热偶精馏塔的节能效果,探讨其实际运用的可行性。碳五分离装置采用热 偶精馏塔,可以在满足分离要求的前提下,节能23.3％左右。     

具有废气循环的并流回转干燥器优化设计研究

建立了以具有废气循环的并流回转干燥系统年总费用为目标函数的优化设计数学模型,用遗传算法与菲波那契法求解数学模型,实现湿空气出口温度与废气循环比的优化设计。结果表明：采用部分废气循环并进行优化设计是干燥系统节能中非常重要的措施。对湿空气出口温度和废气循环比进行优化设计,比无废气循环的常规设计节省年总费用20．8%,比循环比为0．2时的常规设计节省年总费用14．3%。     

基于CC1101无线自组网的路灯监控及节能系统

为提高路灯监控系统的管理效率和节能效果,对所采用的协议设计一种自组形式网络有着重要的意义.文中在路灯监控管理系统模型的基础上,介绍了无线自组网络特点,提出由单灯实时控制和检测的系统方案,并实现系统的GIS功能.研究路灯监控系统的硬件设计、软件设计,IP地址分配机制,并在Chipcon公司的CC1101芯片上进行测试.在实际工程中成功应用了所提出的方案,实现了路灯监控系统的智能化、信息化、高可靠性、低成本的目标,起到了明显的节能效果.     

节能型甲基异丙基酮精馏过程的控制研究

在酸-醛法合成甲基异丙基酮(MIPK)的反应粗产物中,水与MIPK、二异丙基酮(DIPK)等均形成共沸物,使得MIPK的分离精制变得非常困难,文中采用剩余曲线图法对丙酮-MIPK-水三元物系进行分析,提出了通过利用中间分离器在一个精馏塔中实现丙酮和水同时脱除的节能型精馏过程,并运用奇异值分解(SVD)方法对提出的节能型精馏过程进行分析,选择了适宜的控制方案,建立了相应的动态模拟模型,对控制系统的动态特性进行了分析.结果表明,文中提出的控制方案具有较好的抗扰动能力.     

软测量技术在DeltaV DCS上的实现和应用

针对丁二烯生产装置精馏塔塔顶控制回路存在的问题,建立了软测量模型,并设计了串级推断控制回路。利用从集散控制系统采集的大量现场数据,运用基于多元线性回归方法的软测量建模技术,建立了塔顶中丁二烯产品纯度的软测量模型,实现了产品质量闭环控制。通过DeltaV DCS系统实现控制回路的改造。实际使用证明,该软测量模型具有良好的特性,较高的估计精度和实时性;塔的控制更加平稳,节约了能耗,具有较好的经济效益。     

MATLAB在风电设备设计中的应用

以Willson叶片优化设计方法为基础,给出风力发电机叶片优化设计的数学模型。以MATLAB高级语言为工具开发了设计计算和性能计算的程序,给出了程序框图。将所开发程序应用于机械工程,获得了良好的效果。     

基于Aspen和信息分析法的常压塔的优化

文章主要研究常压塔的操作优化问题,通过流程模拟软件Aspen模拟常压塔稳态模型,并采用了一种试验设计优化算法来对精馏塔进行操作优化。该算法主要通过人工神经网络来对目标过程建立元模型,同时运用信息分析法通过随机搜索,模糊聚类和最小信息自由能进行迭代计算来得到未来的试验数据,最终得到一组最优解。我们这里以常压塔全塔的经济效益为目标,运用该算法对其进行操作优化。结果表明在保证常压塔侧线产品质量和工艺要求的前提下,每小时可增加经济效益4485.90元,大大提高了全塔的效益。同时也证明了该算法的有效性和可行性。