高纯度酒精蒸馏中常见挥发性杂质的分离过程模拟

酒精工业在国民经济中具有重要的地位,酒精产品广泛地应用于重要的工业部门,其中高纯度酒精具有严格的杂质含量控制,其产品主要用于涉及人体健康的食品、制约行业.本文以酒精5塔蒸馏工艺流程为基础,利用稳态流程模拟软件Aspen Plus模拟高纯度洒精蒸馏过程,模拟结果与实际情况相当吻合,可为工艺流程的生产实践与诊断优化提供数据支持.通过流程中挥发性杂质的分布及运动情况阐述其传质过程,水洗塔利用酯、醛等轻物质在稀酒精中的强挥发性对其予以分离,精馏塔利用杂醇油物质的积聚性,通过塔中侧线抽取分离,甲醇塔利用浓酒精中甲醇与乙醇明显的挥发能力差异实现分离.由模拟可知,通过5塔蒸馏工艺可得到符合国家标准规定的高纯度酒精产品,但工艺并不能分离酒精发酵醪液中所有非目标组分.随着酒精产品贸易对象的拓宽,传统的5塔工艺需要进一步改进以适应新的要求.     

部分热集成变压精馏分离酚焦油裂解产物过程模拟与优化

由于酚焦油裂解产物中,苯酚-苯乙酮体系的共沸组成对压力变化敏感,提出了变压精馏分离苯酚-苯乙酮共沸体系的新工艺,选择UNIQUAC物性方法,根据变压精馏原理确定了高、低压塔间循环物流的流量,用Aspen Plus软件对该工艺流程进行了模拟,提出了ASPEN Plus中精馏塔参数优化的通用方法,从而获得了各塔的最优参数。通过对模拟结果的分析,提出以高压塔的塔顶蒸汽为低压塔的塔釜热源的热集成新工艺,并将该工艺所需能耗和年度总费用与常规的变压精馏工艺相对比,结果表明高压塔冷凝水用量节省近2万吨/年,低压塔年度投入总费用降低约30%。     

合成气一步法制二甲醚分离工艺流程优化模拟

为获得合成气经浆态床一步合成二甲醚最优的分离流程和工艺参数,运用化工流程模拟软件Aspen Plus对3种分离工艺过程进行了模拟分析。提出用水吸收一步反应气相产物中的二甲醚,再用两个精馏塔分离吸收液的工艺流程,模拟过程中汽液相平衡采用NRTL热力学模型。对从吸收液中分离二甲醚的3种方法进行了模拟计算值的比较,并与文献中的实验值做了比较,最后采用了先通过第一精馏塔塔顶分离出CO₂,塔底出甲醇和二甲醚,再通过第二精馏塔分离二甲醚和甲醇的方法。此种分离流程可使二甲醚的回收率达到91.1%,产品浓度达到99.96%,高于文献报道的结果。并对吸收塔的温度、操作压力、液气比、塔板数等参数以及2个精馏塔的温度、压力、塔板数等参数进行了优化模拟,确定了优化的工艺和设备参数。最优的分离流程尚需经过回收率和操作费用综合经济核算来确定。     

反应精馏合成亚硝酸甲酯的工艺模拟与优化

中在气偶联合成法生产乙二醇(EG)的工艺过程中,亚硝酸甲酯(MN)反应塔的设计及运行,在整个流程中起到至关重要的作用,本文以实际中试装置数据为基础;采用NRTL热力学方程与KINETIC动力学反应控制模型,通过Aspen软什模拟MN反应塔的工艺,根据实际装置的反应转化率与反应时间,验证并修正了KINETIC动力学参数;结果表明:如果反应时间在50 s内完成、反应物转化率达99.95%、产品回收率达99.96%,与实际操作参数吻合.同时利用Aspen软件的灵敏度,分析模块优化塔的操作参数,(包括理论板数、进料温度、进料位置及同流量等).模拟结果对MN反应塔的工艺设计与工业化有一定指导意义.     

分子模拟方法预测流体热力学性质

流体的热力学性质数据对化工过程设计具有重要意义,除实验测定外,也可采用分子模拟方法计算。为了考查分子模拟方法预测流体热力学性质的准确性和可靠性,本文以环氧乙烷为例,基于所开发的分子力学力场,综合采用分子动力学和蒙特卡罗等多种分子模拟方法,预测了环氧乙烷在较大温度范围内的气液相平衡、第二维里系数、热容、粘度系数等多种热力学性质。结果表明,采用分子模拟方法所预测的热力学性质与实验值吻合良好,所计算的环氧乙烷的液体密度、气相第二维里系数、热容和粘度系数的平均偏差分别在1%、5%、5%和10%以内。由此可见,分子模拟方法可以成为获取流体热力学性质的另1种可靠手段。     

乙酸乙酯-乙醇-水与甘油体系的液液平衡数据测定及关联

液液平衡数据的测定及热力学模型的研究是化学工程中的重要内容之一,虽然目前已有大量的液液平衡数据发表,但仍有很多物系的相平衡数据有待于人们来测定和研究.本研究选取甘油作为乙酸乙酯液液萃取分离的萃取剂.采用色谱法测定乙醇在甘油中的无限稀释活度系数,并采用单参数法关联UMQUAC方程中的模型参数;采用液液平衡釜测定乙酸乙酯-水、乙酸乙酯-甘油二元体系和乙酸乙酯-乙醇-甘油、乙酸乙酯-水-甘油、乙酸乙酯-乙醇-水三元体系LLE数据,采用最小方差法关联UNIQUAC方程中的模犁参数,并关联二元及三元LLE数据;利用六对模型参数模拟四元LLE数据,并与实验值相比较,实验与计算误差均小于5%.实验值与模拟值吻合较好,精度满足要求,从而可以为液液萃取的工艺改进模拟计算提供可靠的热力学基础数据.另外该体系的液液相平衡数据对于乙酸乙酯的提纯有实际的应用价值.     

多效精馏回收DMF工艺的研究

针对传统的DMF回收工艺的高能耗,本文提出多效精馏回收DMF的双塔、三塔和四塔工艺流程.利用ASPEN PLUS 化工模拟软件中的RADFRAC模块和NRTL热力学计算模型,系统模拟了多效顺流、多效逆流回收工艺,以处理不同浓度的DMF废水工况.并以能耗最低为目标函数、各塔顶废水蒸出量为决策变量,确定各种回收工艺的最佳条件(包括塔压分布).利用ASPEN PLUS软件中的流体力学计算模块,算出各塔的设备参数,包括各附属冷换设备的面积.并以多效精馏与单塔精馏总费用的相对值最低为目标,确定的最佳DMF回收分离方案为三塔逆流精馏工艺,模拟计算出该工艺各效最佳工艺操作条件.研究结果表明,处理浓度分别为10%、20%和25%的DMF废水时,与单塔精馏工艺相比,三塔逆流精馏工艺节能分别为78%、79%和87%.     

催化精馏隔壁塔合成乙酸乙酯的模拟研究

提出应用催化精馏隔壁塔合成乙酸乙酯的新工艺流程,以催化精馏隔壁塔替代常规催化精馏塔及乙酸乙酯塔.利用Aspen Plus模拟软件,模拟催化精馏隔壁塔及常规工艺流程,比较分析2种工艺流程塔内的液相组成分布以及温度分布,并分析液相分配比对催化精馏隔壁塔的影响.证明催化精馏隔壁塔既可节能25.7%,又可降低设备投资费用和操作费用.     

二塔制发酵法酒精蒸馏单片机监控系统

介绍了以STD总线结构的单片机系统对二塔制发酵法酒精蒸馏生产实施自动控制的一种方案 ,及整个监控系统的组成及功能 ,并阐述了在用汇编语言编制该系统程序时 ,进行通用化处理的思路与方法     

变压精馏分离乙酸乙酯与甲醇的工艺模拟及优化

基于乙酸乙酯与甲醇的共沸组成随压力的变化较为敏感的特性,提出采用变压精馏分离乙酸乙酯与甲醇的工艺。以NRTL方程为热力学模型,利用ASPEN PLUS模拟软件对此分离过程进行模拟计算,并由汽液相平衡数据对NRTL方程中二元交互作用参数进行回归。考察了高压塔与常压塔的理论塔板数、进料位置及回流比对分离效果的影响。结果表明,变压精馏可用于乙酸乙酯与甲醇的分离,最佳的工艺条件为:高压塔操作压力0.7 MPa,理论板数46,第35块塔板进料,回流比2,塔釜得到摩尔分数大于99.14%以上的乙酸乙酯;常压塔操作压力0.1 MPa,理论板数50,第10块塔板进料,回流比3,塔釜可得到摩尔分数大于99.98%以上的甲醇。     

精馏塔的机理-神经网络混合建模

酒精精馏过程是一个复杂的化工过程,动态响应缓慢,内在机理复杂,参数间相互关联.为了解决精馏塔机理模型精度低和神经网络模型外推能力差的缺点,同时也为了精馏塔的先进控制提供一种可靠的先进模型,针对试验室酒精精馏塔,充分发挥机理模型和神经网络模型的特点,建立一种基于机理模型和神经网络补偿模型的酒精精馏塔的混合模型.最后对混合模型进行了仿真试验,仿真结果显示有很好的性能,精馏塔的精馏精度和精馏效率都得到了很大的提高.而且下一步正准备以此模型为基础,设计精馏塔的先进控制算法.     

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。     

缔合体系精馏过程模拟软件开发

建立了缔合体系相平衡模型,并对含缔合组分汽相焓进行了校正,液相用NRTL、Wilson方程修正其非理想性计算出的汽液相平衡数据及焓值,用于缔合体系多股进料精馏模拟取得了满意的效果。本软件采用三对角矩阵法求解精馏过程的MESH方程组,用Visual Basic 6．0开发出缔合体系精馏模拟软件,同时软件也包括了一般体系的多元复杂精馏模拟。     

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。     

常减压蒸馏装置流程模拟及优化研究

在实际生产过程中,对流程模拟的研究关系到产品的质量和产量.根据石化炼油厂常减压蒸馏装置中初馏塔和常压塔的生产工艺和原油精馏原理,结合现场工艺数据,并基于Aspen Plus化工流程模拟软件,实现了初馏塔和常压塔的流程模拟.同时,通过灵敏度分析工具优化操作条件,指导操作人员对常压塔的操作条件进行有效调节,调节效果令人满意.     

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。     

复合萃取精馏分离乙酸乙酯-乙醇-水的研究

介绍了乙酸乙酯在工业生产中的应用；在前人的研究基础上，采用合适的萃取剂，在萃取塔上考察了不同溶剂比、回流比等因素对产品纯度的影响，并摸索复合萃取分离乙酸乙酯－乙醇－水三元体系的适宜操作条件，在溶剂比为1：1：1，R=4时，能一次得到高浓度（99．5％）的乙酸乙酯，同时得到95％的乙醇溶液，得率高、能耗低，为工业试验提供了基础数据。     

An efficient dynamic model for batch distillation

A novel, rigorous and efficient solution technique for multicomponent batch distillation modelling equations is proposed. Model predictions using the technique are shown to be in close agreement with experimental batch distillation data for a ten sieve tray, 15 cm diameter column separating ethanol and water. The results also show improved accuracy over commercially available programs for batch distillation. The method incorporates rigorous dynamic energy blances as well as accurate representation of both tray hydraulics and non-ideal mass transfer. The technique is based on a functional approximation for liquid enthalpy and makes a difficult-to-calculate temperature derivative implicit in other terms in the equations, eliminating the need for iterative solution techniques. The numerical efficiency of the method permits its utilization in model-based optimization and control calculations. The modelling approach is applicable to both batch and continuous dynamic distillation models.     

旋转填料床间歇精馏不稳态开工过程

为了深入了解三角形螺旋填料旋转床间歇精馏不稳态开工过程的影响因素及规律,以乙醇-水为实验物系进行实验和模型研究。改变料液浓度、再沸器加热功率和转速的开工实验结果表明,旋转填料床中强大的离心力和高效填料的协同作用使得间歇精馏不稳态开工过程得到极大强化、开工时间很短(30min左右),节能;在最佳转速下开工可使馏出液浓度最大,馏出液浓度随料液浓度和再沸器加热功率的增加而增大。旋转填料床间歇精馏过程在最佳转速和较大的再沸器加热功率下开工,效果最好;以平衡级理论为基础建立的数学模型能较好地描述该过程的不稳态开工规律,模拟值与实验值吻合良好,平均相对误差在2%以内。旋转填料床是强化间歇精馏过程的有效途径。     

计算机模拟合成乙苯催化精馏过程

本文对含有不凝组份的苯和乙烯烷基化催化精馏过程进行了计算机模拟。以少量实验验证计算机模拟的可靠性。在得出计算机模拟结果基本可以表述催化精馏过程实际情况后，利用计算机模拟方法优选出最佳工艺条件。而后又用实验装置对所选最佳工艺条件进行验证，从而证明可利用实验与计算机模拟相结合的方法对催化精馏进行工艺条件的优选。