80万吨/年乙烯装置急冷油系统汽油分馏塔节能研究

为了降低乙烯装置的能耗,应该尽可能的回收裂解气中的能量。利用流程模拟软件Aspen plus对80万吨/年乙烯装置的急冷油系统建立模型,并将模拟值与设计值和实际值进行对比,模拟结果与设计值和实际值吻合的较好,误差范围在5%以内。为进一步对急冷油系统进行节能研究,将塔顶去往急冷水系统的低温位热量,转移为较高温位热量,提出在汽油分馏塔上部增设盘油循环系统,在汽油分馏塔的第16块塔板采出142℃的液相盘油908 t·h-1,经与工艺水用户换热并冷却至125℃后,返回汽油分馏塔第8块塔板,改造后的工艺为乙烯装置节省的蒸汽量和增加的稀释蒸汽量总和达23.73 t·h-1。     

柴油加氢双塔分馏系统模拟与多目标优化

采用ASPEN Plus软件建立柴油加氢双塔分馏系统机理模型,在此基础之上,以汽油终馏点、柴油95%馏出温度、汽提塔塔底含硫量三个质量指标为约束,以重沸炉出口温度、汽提蒸汽量、分馏塔进料温度等8个可调参数为操作变量,建立了汽柴油总产值最大和系统能耗最小为同步优化目标的多目标优化模型。采用多目标列队竞争算法求解该模型,得到该模型的Pareto最优解集。根据Pareto解所对应各方案的产品分布情况,可确定不同优化方案下的操作参数。本文所提出的方法对柴油加氢双塔分馏系统的操作优化与节能具有参考意义。     

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%.     

低浓度DMF废水的热集成回收新工艺

针对普通精馏回收低浓度废水中的DMF能耗高问题,本文提出了6种热集成节能方案,尽可能充分利用各物流的潜热和显热,以期达到降低能耗的目的:1)初始三效精馏工艺;2)增加多级进料预热器的三效精馏;3)四效精馏工艺;4)带热泵的三效精馏;5)单塔热泵精馏;6)改进的单塔热泵精馏。并应用Aspen Plus流程模拟软件对6种节能方案进行了模拟计算。结果表明:对于低浓度DMF废水体系,多效精馏和热泵精馏与普通单塔精馏相比,均有显著的节能效果;增加多级进料预热系统,充分利用物流的潜热和显热,能耗明显降低;四效精馏与增加多级进料预热器的三效精馏节能效果相当;热泵精馏比多效精馏更加节能;改进的单塔热泵精馏最节能,节能率达到79%,每小时仅需3.6t的低压蒸汽,就可处理10t的废水,回收0.5t的DMF。六种节能方案比普通精馏节省约37.1%、47.6%、47.2%、67.9%、73.3%、79.0%的能耗。本文的研究结果对老装置的改造和新装置的设计有一定的指导意义。     

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。     

基于机器学习的汽油精制作中辛烷值损失预测模型研究

有效降低汽油中烯烃含量和硫含量的同时较好保持成品汽油中的辛烷值已成为油品质量研究的热点。首先对催化裂化汽油精制脱硫装置产生的原料性质、待生吸附剂性质、再生吸附剂性质、产品性质、操作变量共367个变量数据进行预处理,然后利用因子分析法对数据进行样本降维,最终得到23个主要建模变量。然后分别运用K邻近法(KNN)、随机森林回归、BP神经网络回归算法建立辛烷值损失模型,通过对比拟合优度R2,确定拟合效果最好的模型为BP神经网络回归模型。最后利用遗传算法对主要变量进行优化,确定了硫含量不大于5μg/g条件下,辛烷值损失值最小的操作条件,并对辛烷值损失模型和操作变量模型进行验证,结果表明：辛烷值损失降幅约为48.3%,硫含量约为4.2μg/g,实现了优化模型可保证在脱硫的基础上,显著降低辛烷值损失。     

内部能量集成精馏塔技术应用于乙烯分离流程的节能研究

乙烯生产装置是石化工业中最重要的装置之一,其生产过程需要消耗大量的低温冷量,采用先进的能量集成技术优化乙烯生产过程、提高能源利用效率具有重要意义.本研究针对前脱丙烷前加氢工业乙烯装置,将内部能量集成精馏塔技术应用于乙烯分离塔,提出基于内部能量集成技术的乙烯分离流程.利用流程模拟软件Aspen Plus分别对内部能量集成精馏塔流程和开式热泵精馏流程进行严格模拟,结果表明内部能量集成精馏塔精馏段压力对新流程系统中压缩机的功耗有显著影响,最终优化的内部能量集成精馏塔精馏段操作压力为1410KPaG,提馏段操作压力为710KPaG.相对于目前先进的乙烯精馏塔开式热泵流程,内部能量集成精馏塔流程具有节能效果,内部能量集成精馏流程中系统压缩机的总功耗为38.869MW,而热泵精馏流程中系统压缩机的总功耗为39.680MW,内部能量集成精馏塔流程中系统压缩机的总功耗降低约2.04％,因此内部能量集成精馏塔具有一定的工业应用前景.     

玉米发酵制备ABE部分流程的模拟与优化

利用Aspen Plus模拟软件对生产丙酮-丁醇-乙醇的玉米发酵过程的前期处理和后续精馏过程进行模拟,获得了各精馏塔的最佳操作条件。以减少流程耗能和耗水量为目标,对分离流程进行了模拟优化;研究了废热利用和引入蒸汽喷射泵等热集成方法对减少整个流程消耗蒸气和耗水量的效果;其中蒸汽喷射泵节省蒸汽的效果最明显,通过热集成方法的优化可节省全流程约30%的蒸汽用量以及大量的1次水和循环水消耗量。     

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。     

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%。     

模拟甲基叔丁基醚反应精馏的过程

为揭示反应精馏过程的耦合特性,从而为进一步开发新的反应精馏设计方法提供理论支持,采用Gibbs自由能平衡级模型,应用Aspen Plus软件模拟分析MTBE的反应精馏过程,研究了回流比与理论板数对反应和分离效果的影响。结果表明由于反应和精馏的相互作用,在固定回流比改变理论板数(或固定理论板数改变回流比)的情况下,存在最佳理论板数(或回流比)使产品组成最高,这种特性与普通精馏有所不同。     

基于内膜控制PID算法的MTBE催化精馏塔塔板温度控制仿真研究

甲基叔丁基醚（MTBE）工业生产是典型的催化精馏过程。生产实践证明,影响MTBE催化精馏过程的因素有很多,如塔板温度、回流比、甲醇（MEOH）进料位置、反应区、惰性组分等。为了提高MTBE产品质量,保证反应物的转化率,必须对其进行控制。该文以塔板温度为研究对象,采用内模控制的方法对其进行控制。仿真结果表明,与常规的PID控制模式相比,IMC-PID可以使塔的温度得到更良好的控制,有利于催化精馏过程的进行,对获得较高的异丁烯转化率是十分重要的。     

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。     

船用低温蒸馏海水淡化装置二级引射器的数值模拟

目前船用蒸馏海水淡化系统中,为减小装置体积并实现系统节能目标,引射器通常需要同时具有抽气和抽水功能,而传统的单级引射器只能形成单一真空度,从而影响淡水产率.文章提出了一种二级双吸口引射器设计方案,通过对引射器的流场特性进行数值模拟,分析结果表明入口流速和压力升高有利于提高真空度,而出口压力升高则会降低真空度.实验结果显示,在流速大于3.5 m/s时,模拟结果与实验数据基本一致,引射器吸口真空度可达到92％和90％,满足了船用引射器性能要求.     

用分隔壁精馏塔分离松节油中蒎烯的模拟

提出采用分隔壁精馏塔代替常规精馏塔序列分离松节油以得到α-蒎烯和β-蒎烯的新工艺。为了选择适合松节油体系的分隔壁塔结构,采用Aspen软件分别模拟计算了DWC、DWC-SS和DWC-SR三种塔型,结果表明,与常规工艺相比DWC塔可节能26%,DWC-SS塔可节能16.6%,DWC-SR塔可节能12.5%。在此基础上考察了DWC塔进料位置、回流比、隔板位置、气液相分配比和中间产品出料位置对分离效果和热负荷的影响,得出气液相分配比是影响分隔壁塔操作稳定性的主要因素。     

基于(火用)价格的精馏过程综合的研究

过程系统综合通常以系统的经济效益最优为设计目标。根据精馏系统的用能特点，把分离过程综合问题表述为一个混合整数非线性规划问题。基于提出的热炯价格模型方案，以[火用]经济为目标，用改进的模拟退火算法研究了十组分烃类的精馏过程综合问题。在算例中，精馏系统的公用工程分别采用不用的类型。结果表明以[火用]经济为目标优化分离过程综合问题，充分满足了节能与节钱并重的要求，可以从众多的分离方案中得到更合理的精馏流程结构方案；采用多种公用工程的精馏系统比采用一种公用工程的精馏系统经济效益更好。从分离方案中得到最优的精馏流程结构方案及数据，可以为工厂的设计提供非常有价值的参考。     

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。     

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。     

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。