甲基氯硅烷精馏流程的模拟与优化

采用Aspen plus软件对工业七塔精馏过程进行全流程建模与模拟，优化工艺参数，研究了新的精馏节能工艺。对一甲塔等7个精馏塔采用双因素水平的灵敏度分析，考察了塔釜采出率、回流比、进料位置和塔顶压力对产品浓度和热负荷的影响，确定一甲塔最优的工艺参数：塔釜摩尔采出率为0.92，摩尔回流比为130，塔顶压力为0.18 MPa，总理论板数为400，在210块理论板位置进料。在此基础上，针对高能耗的脱高塔/脱低塔，模拟研究了双效精馏新工艺，新工艺可节省39.70%的年总成本；针对一甲塔模拟研究了热泵精馏新工艺，新工艺可降低41.42%的年总成本。     

SIMULATION STUDIES OF THE REMOVAL OF WATER FROM ETHANOL BY A CATALYTIC DISTILLATION PROCESS

A new approach based on catalytic distillation (CD) technology was proposed to remove water from ethanol. Isobutylene was introduced to react with water in the CD column. The commercial software simulation tool Aspen Plus was used to investigate the effects of key design factors such as operating pressure and temperature, reactant ratios, reflux and distillate to feed ratios, number of separation and reaction stages, and feed and reaction zone location. It was found that the CD technology offers potential advantages of reduced energy consumption and reduced capital cost over traditional approaches for the removal of water from ethanol.     

隔壁精馏塔分离芳烃混合物的模拟研究

采用隔壁精馏塔分离苯-甲苯-对二甲苯物系,用Aspen Plus软件模拟了隔壁精馏塔内温度分布及液相组成分布,考察了汽相和液相分配比对产品纯度的影响。对隔壁精馏塔模拟得到的优化操作条件为:隔壁精馏塔的理论板数为30块,侧线采出在第14块理论板,进料段为15块理论板,在进料段的第7块理论板进料,进料组成n(苯)∶n(甲苯)∶n(对二甲苯)为1∶3∶1,回流比为8.8,液相分配比为2.96,汽相分配比为0.83。在此条件下,各组分的摩尔分数大于98.5%,与实验结果基本吻合。当进料组成n(苯)∶n(甲苯)∶n(对二甲苯)为1∶3∶1时,采用隔壁精馏塔可比常规两塔流程节能27.18%。     

肟交换法制备乙醛肟工艺的研究

肟交换法是一种制备乙醛肟的新兴工艺,但反应过程存在乙醛肟易被空气氧化等问题,且反应液中存在多组共沸物,分离提纯得到高纯度的乙醛肟较为困难。以丁酮肟为原料,通过向反应器内充入0.2 MPa的氮气,有效避免了乙醛肟氧化与原料乙醛、丁酮肟的挥发,乙醛肟反应选择性达96.12%。开发了产物的提纯工艺,通过Aspen Plus模拟,初步确定减压精馏分离反应液的基本流程,考察了压力、塔板数、回流比、进料位置等操作参数对分离过程的影响。在此基础上,依据模拟确定的操作参数进行实验,确定最优分离提纯工艺,得到纯度为95.33%的乙醛肟产品,收率可达94.31%。本研究可为肟交换法制备乙醛肟的工业化提供一定的指导。     

C_4烃与DMF的基础物性处理

基于基团贡献法的UNIFAC模型在缺少参数的系统预测中,具有很高的应用价值。但是随着对C4组分各种测量数据的积累和C4组分中存在的多种异构现象,其它活度系数状态方程更能准确处理该非理想体系。利用文献数据,结合Aspen Plus软件的数据处理功能,回归出C4组分和DMF间的Wilson参数,并在此基础上建立DMF法1,3-丁二烯工艺的全流程模拟,结果显示此方法具有很好的准确性。     

Aspen Open Solver接口技术研究

以Aspen Open Solver接口集中的非线性代数方程组(NLA)部分作为研究对象,在对接口集进行系统地分析之后,利用AspenTech提供的接口代码将分别基于梯度和非基于梯度的四种求解算法嵌入生成solver组件,并实现用Aspen Plus调用该solver组件观察各种算法嵌入的结果.     

基于CaO引导的甲烷蒸汽重整化学链燃烧制氢系统

为在重整气中得到高纯H_2和降低尾气CO_2分离成本,建立了基于CaO引导的甲烷蒸汽重整化学链燃烧制氢系统,该系统在重整反应器中加入CaO吸收剂,用以吸收重整器内的CO_2,提高重整气中H_2浓度,形成的CaCO_3固体在煅烧器中受热分解重新生成CaO。利用Aspen Plus进行了过程模拟及热力学分析,并研究主要参数对系统性能的影响,得到优化的操作条件为:CaO循环量/CH_4比为0.5,CH_4(燃料)/CH_4比为0.35,NiO循环量/CH_4比为1.4。CaO循环量/CH_4比从0变化到0.5时,重整气中H_2浓度从0.60增长到0.99;CH_4(燃料)/CH_4比在0.25~0.45区间变化时,重整气中H_2浓度从0.86提高到0.99,产气量增加;NiO循环量/CH_4比在1~1.6区间变化时,重整气中H_2浓度从0.88增长到0.99,系统有效能效率变化较小。     

生物质两段式富氧气化-燃气轮机燃烧集成发电系统模拟研究

为实现生物质能量的高效清洁利用，本研究基于两段式富氧气化系统改进燃气品质，并将获得的洁净高热值可燃气用于燃气轮机燃烧。通过Aspen Plus模拟研究分析了氧体积分数、气化温度对气化特性、燃机运行特性的影响，研究结果证实了生物质气化燃气在燃气轮机应用的可行性，并发现氧体积分数提高对改善生物质气化燃气品质及系统发电效率具有重要意义。两段式气化二次气化温度提高会引起气化效率及系统发电效率下降，因此气化温度需控制在合适范围。在满足生物质灰分完全熔融液化分离的前提下，气化温度可取较低值；两段式气化系统可选择氧体积分数为50%~60%时较佳。在氧体积分数60%、气化温度1 200 ℃时，生物质气化-燃气轮机集成发电系统发电效率（η_t）达最优，为34%，此时生物质可燃气低位热值（Q_LHV）为9.54 MJ/m³，两段式气化效率（η_CGE）为78.65%。     

用ASPEN PLUS软件预测水-2,3-丁二醇汽液相平衡数据

讲述了用Aspen Plus软件估算汽液相平衡数据的一般方法，并给出了水-2，3-丁二醇和2，3-丁二醇-1，3-丙二醇物系在不同压力下的汽液相平衡数据，结果表明通过精馏操作可以将2，3-丁二醇分离提纯。     

沼气微型燃气轮机热力循环特性的仿真模拟

针对沼气设备的研发,基于Aspen PLUS分别建立了回热式和外燃式热力循环模型,研究了增压比π、涡轮前温度T3、压气机进口空气温度和涡轮出口压力对系统特性的影响,100kW级沼气燃气轮机的增压比选取值为其总体设计提供了参考。通过对比2种热力循环的特性发现,外燃式热力循环更易于回热器的匹配设计,同等涡轮前温度和低增压比的条件下,外燃式整机热效率略优于回热式。