萃取精馏法分离甲醇/乙酸乙酯/乙酸甲酯共沸物的研究

由于甲醇/乙酸乙酯和甲醇/乙酸甲酯体系均存在共沸现象,因此对于甲醇/乙酸乙酯/乙酸甲酯三元混合物,采用普通的精馏方法很难将甲醇有效分离。本文采用萃取精馏的方法,首先分别比较了不同萃取剂对甲醇/乙酸乙酯和甲醇/乙酸甲酯体系相对挥发度的影响,并选择较为合适的萃取剂。接着利用流程模拟软件Aspen Plus对萃取精馏过程进行了全流程模拟,并对溶剂比、萃取塔理论塔板数、原料与萃取剂进料位置、萃取剂进料温度等因素对分离效果的影响进行了考察,得出了如下较优的工艺参数:萃取塔理论板数为80块,萃取塔原料进料位置为第19块板,萃取塔萃取剂进料位置为第3块板,萃取塔萃取剂进料温度为40℃,溶剂比为3.0;回收塔理论板数为5块,进料位置为第3块板。通过萃取精馏分离工艺,得到的甲醇产品纯度达到0.999以上,其中的羰基化合物质量含量小于20×10~6,符合国标GB338-2011中优等品的标准。     

反应隔壁精馏塔合成乙酸丁酯模拟研究

提出用反应隔壁精馏塔合成乙酸丁酯的工艺流程,以反应隔壁精馏塔代替常规乙酸正丁酯反应精馏塔和乙酸正丁酯产品精制塔,将反应隔壁精馏过程和常规反应精馏生产过程模拟比较,在相同生产能力和产品纯度要求下,反应隔壁精馏塔可降低能耗30%以上,同时可减少设备投资。最后,对提出的反应隔壁生产乙酸丁酯的生产流程进行优化,考察进料位置、采出进料比、副塔液相分配比等因素对乙酸丁酯生产过程能耗和乙酸丁酯产品纯度的影响,并得到适宜的生产操作条件。     

热集成变压精馏分离甲缩醛和甲醇工艺模拟及优化

在分析甲缩醛和甲醇二元体系共沸特性基础上,提出热集成变压精馏分离甲缩醛和甲醇共沸体系的工艺方法。利用AspenPlus软件对该分离过程进行模拟计算,采用NRTL方程作为物性计算模型,其二元交互作用参数由汽液相平衡数据回归,详细分析了加压塔和常压塔的理论板数、进料位置和回流比对分离过程的影响,并进行能耗比较。结果表明,采用热集成变压精馏分离工艺,可很好地实现甲缩醛与甲醇的分离,较佳的操作条件为:加压塔操作压力1.0MPa,理论板数28,第18块板进料,回流比3.2,塔釜甲缩醛含量可达99.9%;常压塔操作压力0.1 MPa,理论板数24,第14块板进料,回流比2.6,塔釜甲醇含量可达99.5%。与常规变压精馏相比较,热集成变压精馏可节省能耗达35.5%,为共沸物分离过程的设计和改造提供依据。     

连续侧线出料精馏分离混合氯化苯

为了得到高纯度的氯苯和二氯苯的同分异构体,本文采用连续侧线出料精馏法从氯苯和二氯苯同分异构体的混合物中分离出氯苯,并为继续分离混合二氯苯提供了基础.本文详细考察了多种因素对连续侧线出料精馏过程的影响,最终确定的最佳操作条件为:进料温度90℃,进料速率2.00ml/min,塔顶采出量0.30ml/min,塔高50 cm(H1=20cm,H2=30 cm).结果表明,在最佳条件下,塔顶氯苯纯度可以达到99.12%,塔顶氯苯得率达到88.12%,塔底二氯苯同分异构体纯度达到97.86%.本文研究结果为进一步提纯二氯苯提供了条件.     

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。     

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.     

乙烯/乙烷精馏-膜耦合分离系统的HAZOP量化分析

危险与可操作性(HAZOP)分析技术自问世以来,作为定性的风险分析方法广泛应用于各个领域,许多发达国家已经立法强制其在工程建设项目中推广应用。近年来,随着该技术的完善,其量化分析已成为一种趋势。精馏-膜耦合分离作为一种新开发的高效节能分离方法,主要用于分离普通精馏难以分离的重要体系,例如共沸体系、存在浓度夹点的体系、挥发度相近的体系,然而至今没有文献对其危险与可操作性进行分析。针对乙烯/乙烷精馏-膜耦合分离系统,结合课题组基于UniSim Design软件开发的Membrane Extension模块建立耦合系统模拟模型,将HAZOP分析方法与过程模拟相结合对精馏-膜耦合系统进行HAZOP量化分析。选定精馏塔工艺参数进料温度、进料流量、侧线采出量为考察对象,分析不同程度的偏差对系统的影响。基于模拟结果,首先依据耦合系统中各个设备的安全操作范围,对HAZOP分析偏差进行量化分级,得出了参数的安全阈值和偏差等级。其次对该系统进行HAZOP分析结果的量化,依据偏差等级分析不同程度偏差产生的原因、可能导致的后果以及后果的严重程度,并根据事故发生的可能性和严重程度,得到事故的风险等级,最后通过HAZOP分析偏差和分析结果的量化得出乙烯/乙烷精馏-膜耦合分离系统的HAZOP量化分析报告。     

恒沸精馏乙酸丁酯和正丁醇过程的优化

乙酸丁酯和正丁醇是两种重要的有机化工原料,广泛应用在化工和制药行业中.在青霉素提取过程中产生大量的含乙酸丁酯、正丁醇、水的混合物,如何将其分离,有实际的意义.本文介绍皂化处理方法和恒沸精馏分离方法,通过利用3A分子筛优化恒沸精馏工艺过程,从而达到节能降耗20%的目的.     

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%。     

反应精馏合成乙二醇二乙酸酯工艺的模拟

采用反应精馏技术以乙二醇和乙酸为原料,NKC-9树脂为催化剂,通过酯化反应合成乙二醇二乙酸酯。运用Aspen Plus对反应精馏工艺进行模拟,详细考察理论板数、回流比、进料配比等因素对反应精馏塔性能的影响,从而获得适宜的工艺操作参数。结果表明:在精馏段、反应段和提馏段理论板数分别为3、7、5,进料酸醇比为2.6:1,回流比为1.1,塔顶采出进料摩尔比为0.53的工艺条件下乙二醇的转化率达99.9%,乙二醇二乙酸酯的收率达99.9%。模拟结果对反应精馏合成乙二醇二乙酸酯的工艺设计和过程优化具有重要指导意义。     

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。     

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.     

醋酸/水萃取精馏的模拟

利用PRO／Ⅱ软件对醋酸／水的萃取精馏进行了模拟。采用Hayden-O’Connell方程计算逸度系数，NRTL方程计算活度系数。模拟结果显示，与普通精馏相比，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8．9t降至4．6t，说明在同样的分离指标下，萃取精馏法分离醋酸／水要优于普通精馏法。     

单效蒸馏海水淡化装置热力性能实验研究

板式低温蒸馏海水淡化技术是远洋船舶的重要淡水制备方法,文章根据板式低温蒸馏的热力学原理,设计并制造了一台蒸馏海水淡化装置,并以产水率为优化目的进行了相关实验研究。结果表明：热源水入口温度和流量是影响系统产水率的重要参数,产水率随热源水入口温度(60～74℃)和流量(2000～3900 kg/h)的增大基本呈线性增大的趋势;进料水流量存在最优值(150 kg/h左右),低于最优值时,产水率随进料水流量增大而增大,超过最优值后,进料水流量并不能显著提高产水率,甚至导致产水率下降,相关实验数据对海水淡化装置的优化设计提供了数据支持。     

含苯酚废水的精馏处理

苯酚含量为0－1．9％的水溶液的汽液平衡数据表明苯酚在汽相中的浓度大于液相中的浓度,利用这一特点可以采用精馏的方法来脱除含酚废水中的苯酚并回收苯酚,本文对两个简单的精馏流程及一个热泵精馏流程进行了模拟分析及经济评价,结果表明采用简单精馏的能耗太大,经济上不合理,本文所分析的热泵精馏流程同一般的热泵精馏要比,没有再沸器,冷凝器,膨胀机,设备投资少,供热系数COP接近50,外部只需提供极少的直接蒸汽即可达到处理要求。     

Continuous separation,with microfluidics,of the components of a ternary mixture: from vacuum to purge gas pervaporation

The general objective of this paper is to investigate the separation, with microfluidics, of the components of a ternary mixture, when using vacuum or purge gas pervaporation. The ternary mixture considered is a mixture of methanol (MeOH), water (H₂O) and hydrogen peroxide (H₂O₂). In a previous work (Ziemecka in Lab Chip 15:504–511, 2015), we presented the proof of concept of a microfluidic device, which was able to partially separate MeOH from the other components of such a mixture, by using vacuum pervaporation. Here, our goal is to optimize the operation of this device, by considering vacuum pervaporation, but also purge gas pervaporation. First, we provide a mathematical model of the device. This model is used to discuss the influence of the operating parameters on the device operation. To apply this model to the considered mixture, we determined the MeOH and H₂O permeability coefficients of PDMS membranes prepared from different concentrations of the curing agent. The model is then successfully compared to experimental data. The model and the experiments show that high efficiencies can be reached for both vacuum and purge gas pervaporation, provided a fine-tuning of the operating parameters. For instance, a good efficiency of the vacuum pervaporation is reached at high temperature and low pressure. For purge gas pervaporation, it is reached for low temperature and high pressure.     

用Excel电子表格确定精馏塔灵敏板位置

利用Ｅｘｃｅｌ电子表格计算不同回流比下各块塔板上汽－液平衡组成，通过温度－组成图表，由各板上液相组成求得其泡点，即可快速找到不同回流比下最大泡点差所对应的理论板－－灵敏板，避免了手工计算与编程的麻烦。当进料组成及回流比发生波动时，既有助于控制精馏塔的正常动转，又稳定了馏出液的组成。     

理想物系内部热耦合精馏塔操作费用的估计与优化

给出了理想物系内部热耦合精馏塔操作费用和费用节省的估计方法.首次建立了过程操作费用的优化数学模型,并以苯-甲苯物系作为实例进行了操作费用节省的优化研究.研究结果揭示出理想物系内部热耦合精馏塔巨大的操作费用节省潜力,同时得到了最大操作费用节省目标下的过程最优操作条件.     

软件集成环境下的精馏塔动态仿真

化工过程动态仿真的关键问题是物性数据的计算及非线性微分方程和代数方程的求解，商品化的过程稳态模拟软件能够精确计算纯组分及混合物的物性，而MATLAB/SIMULINK具有强大计算及仿真功能。该文通过将Matlab／Simulink与Aspen Plus模拟软件物性和热力学数据库集成，对精馏塔进行了动态仿真研究。文中阐述了软件集成的方法，建立了精馏塔的通用动态数学模型，在Simulink中以S-函数的方式进行了实现。通过软件集成进行过程的仿真研究，充分利用了现有软件的优势，减少了编程工作量，提高了开发效率。