变压精馏和萃取精馏分离乙腈-正丙醇工艺优化

通过乙腈-正丙醇的共沸性质剖析,探索了变压精馏与萃取精馏进行该二元共沸物分离的可行性.利用NRTL方程计算液相的活度系数,其二元相互参数采用实验相平衡数据拟合,通过Aspen Plus对上述2种分离方法开展模拟优化,以年度总费用(T AC)最小为目标函数,得到了2种工艺的优化设计参数.结果表明,采用双塔变压精馏或萃取精馏工艺均能有效地实现乙腈与正丙醇共沸体系的分离,而萃取精馏工艺更适合乙腈和正丙醇的分离.与常规变压精馏工艺相比,热集成变压精馏工艺由于能量集成使得T AC减少了28.2％,主要是操作费用的节省.与热集成变压精馏工艺相比,萃取精馏工艺的总设备折旧费和总操作费用均有一定幅度降低,萃取精馏工艺所需的T AC降低13.9％.     

变压精馏分离乙腈-正丙醇过程模拟与优化

基于乙腈和正丙醇二元共沸特性的分析,提出变压精馏分离乙腈和正丙醇共沸物的工艺。利用Aspen Plus软件,以Wilson模型为物性计算方法对分离过程进行模拟,以再沸器总热负荷最低为优化目标,分析高压塔和常压塔理论板数、回流比和进料位置对再沸器总热负荷的影响。结果表明,变压精馏能够实现乙腈和正丙醇的有效分离,两者质量分数均为99.90%。利用高压塔塔顶气相潜热作常压塔塔釜再沸器热源进行热量集成,热集成变压精馏相比于传统变压精馏再沸器热负荷节能28.43%,冷凝器热负荷节能31.95%。与以N-甲基吡咯烷酮为萃取剂的萃取精馏工艺相比,热集成变压精馏工艺更适合乙腈和正丙醇共沸物的分离。     

专题报道

<正>变压精馏工艺是用于共沸物分离的有效且环保的分离工艺。天津大学精馏技术国家工程研究中心通过模拟压力对乙酸异丙酯-异丙醇物系共沸组成的影响,筛选出适用于该物系分离的最佳操作压力,并优化了理论塔板数、进料位置、回流比等操作参数。开发了基于热集成方法的乙酸异丙酯-异丙醇变压精馏分离工艺,比普通变压精馏工艺节能28.5%。     

常规和双效变压精馏工艺分离乙醇胺和三乙烯二胺的模拟

基于乙醇胺和三乙烯二胺物系共沸组成随压力变化显著的特点,采用常规变压精馏工艺分离乙醇胺和三乙烯二胺物系;为降低常规变压精馏工艺的能耗,提出双效精馏和变压精馏耦合的双效变压精馏新工艺。采用Aspen Plus化工流程模拟软件对常规变压精馏工艺和双效变压精馏工艺进行模拟。模拟结果表明,采用常规变压精馏工艺和双效变压精馏工艺都能实现乙醇胺和三乙烯二胺物系的分离,乙醇胺和三乙烯二胺的纯度都可达到99.90%(w);与常规变压精馏工艺相比,采用双效变压精馏工艺,加热公用工程可节能29.65%,冷却公用工程可节能31.51%。     

碳酸乙烯酯萃取精馏分离DMC-CH_3OH恒沸物模拟

采用碳酸乙烯酯作萃取剂萃取精馏分离碳酸二甲酯(DMC)与甲醇的恒沸物,为了得到纯度达99.5%的DMC产品,利用ASPEN PLUS流程模拟软件对此过程进行了模拟计算,得到了最佳的工艺操作条件及工艺参数,DMC的纯度达到99.67%,萃取剂可以完全循环利用,为工业化装置提供了重要的理论依据和设计参考。     

亚高原地区变压精馏分离乙酸乙酯-乙醇的研究

对亚高原地区乙酸乙酯-乙醇共沸物进行了变压精馏分离工艺(PSD)模拟，低压塔压力设定为云贵高原地区的大气压0.85 atm，高压塔压力设定为3 atm。以年度总费用TAC最小为依据，对各项设计变量如理论塔板数、回流比和进料位置等进行了优化，在此基础上，本文又进行了部分热集成变压精馏(PHIPSD)和完全热集成变压精馏(FHIPSD)的工艺设计。结果表明热集成工艺需要更低的设备成本和能耗成本，相比无热集成工艺，部分热集成变压精馏(PHIPSD)和完全热集成变压精馏(FHIPSD)的年度总费用TAC分别节省27.82 %和28.89 %，完全热集成变压精馏工艺可以有效分离乙酸乙酯—乙醇共沸物，且经济上更合理，本文的研究内容为亚高原地区此类共沸物的分离提供一些技术参考。     

完全热集成变压精馏分离正丁醇和氯苯的模拟

根据正丁醇-氯苯在不同压力下共沸组成变化较大的特点,采用变压精馏对正丁醇-氯苯共沸体系进行高纯度分离。利用化工流程模拟软件对变压精馏流程进行稳态优化模拟计算,以NRTL方程作为物性计算模型,以再沸器总热负荷最低为优化目标,对理论板数、进料位置和回流比等参数进行优化,得到变压精馏分离正丁醇-氯苯体系最佳操作参数。采用完全热集成变压精馏工艺进行节能,即利用高压塔塔顶气相潜热作为常压塔再沸器热源。模拟结果表明,利用完全热集成变压精馏冷凝器和再沸器热负荷分别节能38.88%和35.38%,同时可得到99.96%(w)的正丁醇和99.98%(w)的氯苯产品。完全热集成变压精馏是一种高效节能的分离正丁醇和氯苯共沸物的方法。     

碳酸乙烯酯萃取精馏分离DMC-CH30H恒沸物模拟

采用碳酸乙烯酯作萃取剂萃取精馏分离碳酸二甲酯（DMC）与甲醇的恒沸物，为了得到纯度达99．5％的DMC产品，利用ASPENPLUS流程模拟软件对此过程进行了模拟计算，得到了最佳的工艺操作条件及工艺参数，DMC的纯度达到99．67％，萃取剂可以完全循环利用，为工业化装置提供了重要的理论依据和设计参考。     

三氯乙烯恒沸精馏分离甲醇与碳酸二甲酯共沸物

根据恒沸精馏原理,采用正交实验设计,用计算机对实验数据进行最优化处理,确定了恒沸精馏分离甲醇与碳酸二甲酯(DMC)二元共沸物的最佳工艺条件:共沸剂为三氯乙烯,共沸剂用量为51 g,填料为不锈钢铁圈,回流比为3∶1,馏出速率为2.5 mL/min。以上述工艺条件,进行 DMC-甲醇共沸物分离,所得 DMC 纯度为99.99%。     

甲醇合成碳酸二甲酯产物的分离

对甲醇气相氧化羰基化法合成碳酸二甲酯(DMC)产物的分离进行了研究。根据甲醇气相氧化羰基化产物的特性提出了预分离-全变压精馏工艺和预分离-倾析工艺。以NRTL方程作为活度系数方程,使用A spen P lus模拟软件优化了分离工艺中的主要参数并对工艺流程进行了模拟。模拟结果表明,两种分离工艺均能得到合格的DMC、甲醇和缩甲醛产品,得到各精馏塔的主要操作参数,预分离-倾析工艺比预分离-全变压精馏工艺的能耗约低35%。提出的工艺方案可为工业装置设计提供参考。     

萃取精馏与变压精馏分离甲醇-乙腈共沸物的研究

In the present work, a comparative study of the extractive distillation and pressure swing distillation for methanol-acetonitrile azeotropic separation is performed for the first time. Different separation alternatives, including the conventional extractive distillation, the extractive distillation with vapor or liquid side-stream, the pressure-swing distillation with or without full heat integration, and the heat-pump assisted pressure-swing distillation are rigorously simulated and optimized based on the minimum total annual cost (TAC) via the sequential iterative strategy. The results show that TAC and CO2 emission of the new extractive distillation with vapor side-stream (Vapor-SED) are similar to that of the extractive distillation with liquid side-stream (Liquid-SED). Furthermore, the Vapor-SED and Liquid-SED gives 30.01% and 30.56% reduction in TAC and 23.32% and 23.49% reduction in CO2 emission, respectively, over the most competitive fully heat-integrated PSD configuration. Hence, extractive distillation with vapor or liquid side-stream appears to be better option economically and environmentally for separation of methanol and acetonitrile.     

Design,Optimization and Control of Extractive Distillation for Separation of Ethyl Acetate-Ethanol-Water Mixture Using Ionic Liquids

In this work, the process simulation of pressure-swing distillation(PSD) and extractive distillation(ED) using ionic liquid(IL) 1-butyl-3-methylimidazolium acetate([bmim][OAc]) as the entrainer for separation of ethyl acetateethanol-water mixture is performed. The design parameters of the two distillation processes are optimized with the minimum total annual cost(TAC) serving as the objective function. The results show that the TAC saving of ED process is 35.27% in comparison with that of PSD process in the case of achieving the same purity and yield of ethyl acetate.In addition, the dynamic controllability of ED process is further studied. The traditional two-point temperature control structure is proposed for the ED process, and it works pretty well while taking into account the disturbances in both feed rate and feed composition.     

特种精馏法分离碳酸二甲酯-甲醇共沸体系研究进展

加压精馏、共沸精馏和萃取精馏等特种精馏法是分离碳酸二甲酯-甲醇共沸体系的有效手段。本文综述了特种精馏法分离该体系的研究进展,包括汽液平衡模型对3种精馏方法的指导作用。也对这几种精馏方法进行了比较。     

萃取精馏分离环氧丙烷-水-甲醇混合物的模拟

采用化工流程模拟软件Aspen Plus,以NRTL模型计算气液平衡,对萃取精馏分离环氧丙烷-水-甲醇混合物的过程进行模拟。选择1,2-丙二醇为萃取剂,考察了萃取剂与原料的质量比(溶剂比)、萃取精馏塔理论塔板数、粗环氧丙烷进料位置、萃取剂进料位置、萃取剂进料温度和回流比对分离效果的影响。模拟结果表明,在满足环氧丙烷产品纯度为99.99%(w)的条件下,优化的工艺条件为:溶剂比0.45,萃取精馏塔理论塔板数30块,粗环氧丙烷进料位置第20块塔板,萃取剂进料位置第5块塔板,萃取剂进料温度45℃,回流比0.14。在此工艺条件下,环氧丙烷回收率为99.99%,单位产品热负荷为0.936 GJ/t。     

差压热耦合萃取精馏工艺分离甲基环己烷和甲苯的模拟研究

以苯酚为萃取剂,采用萃取精馏对甲基环己烷(MCH)-甲苯(MB)物系进行分离,比较了常规萃取精馏工艺流程和差压热耦合萃取精馏工艺流程;采用Aspen Plus化工流程模拟软件对萃取精馏工艺分离MCH-MB物系进行了模拟计算,考察了差压热耦合萃取精馏工艺中萃取剂进料位置、原料进料位置、萃取剂与原料的摩尔比(溶剂比)、回流比和压缩比等参数对MCH产品纯度及工艺能耗的影响。模拟得到差压热耦合萃取精馏塔优化的操作参数:萃取剂进料位置为第6块理论板,原料进料位置为第4块理论板,溶剂比为2.95,回流比为6,压缩比为12。模拟结果表明,差压热耦合萃取精馏工艺节能效果显著,比常规萃取精馏工艺可节能74.97%,得到MCH产品的含量可达99.54%(x)。     

具有能量集成的萃取精馏新工艺及模拟

提出了一种新的单塔萃取精馏精制芳烃和非芳烃的新工艺,新工艺采用分隔壁萃取精馏塔替代常规萃取精馏流程的萃取精馏塔及溶剂回收塔,不仅节省了设备投资,而且降低了总能耗。利用ASPENPLUS模拟软件,对分隔壁萃取精馏塔及常规萃取流程进行了模拟,考察了溶剂比、回流比及分配比对分隔壁萃取精馏塔的影响,并对两种流程进行了比较,结果表明,分隔壁萃取精馏塔的最佳操作条件为:塔板数为41块,侧线精馏段的板数为10块,回流比为1,溶剂比为3.5,分配比为1.25。在此条件下,分隔壁萃取精馏塔比常规的两塔萃取精馏流程节能25.2%。     

萃取精馏和加氢组合工艺制备异丁烷的系统研究

为了从C 4馏分中制备高纯度的异丁烷产品,设计了一种萃取精馏、加氢和成品分离3个系统相结合的新工艺,并通过模拟计算确定了各个系统的最佳工艺流程方案和操作参数,为装置现场操作提供了较强的指导意义。通过优化换热网络,使蒸汽用量减少20%,节约循环冷却水用量2000 t/h,累计可创造5000万元/a的经济效益。此工艺也成为国内C 4资源合理利用的新途径。     

丁醇-醋酸丁酯共沸物系萃取精馏萃取剂的分子设计

基于遗传算法思想提出了一种有效的分子设计方法,针对丁醇-醋酸丁酯共沸物系的萃取精馏萃取剂选择问题进行了分子设计,经比较筛选出塔顶产物分别是醋酸丁酯和丁醇时的较佳萃取剂为1,3-丙二醇和硝基丁烷。分别以1,3-丙二醇和硝基丁烷为萃取剂,应用精馏过程模拟软件ProⅡ确定了萃取精馏流程及相应的工艺操作条件;通过对比两种流程的塔设备、能耗、操作条件、产品等方面,认为1,3-丙二醇是分离丁醇-醋酸丁酯共沸物系的较适宜萃取剂。模拟计算结果表明,该分子设计方法是有效的,能为工业生产提供理论基础。