乙酸乙酯-水共沸体系萃取精馏萃取剂的分子设计

本文以修改的遗传算法设计萃取精馏乙酸乙酯-水共沸体系萃取剂的分子,设计过程包括4个部分:初始化种群,适应度函数计算,遗传算法操作算子的设计,分子设计结果分析.用基团号重新编码的方案表示初始化种群中的分子,适应度函数以给定的分子性质限制来表示,以S形函数和高斯函数度量,改进遗传算子中的选择策略和交叉算子,使分子结构稳定且形式多样,避免遗传算法不易得到全局最优解和收敛容易提前.分子设计结果分析是从工业应用的角度出发,对设计出的最终子代中适应度值接近于0.70的分子,从相对挥发度、熔点、沸点等方面进行综合筛选,得到经济合理、应用价值较高的萃取剂.最终编制出乙酸乙酯-水体系萃取精馏萃取剂分子的程序,找出乙二醇,二乙醇胺及二甲亚砜等较好的萃取剂.作者等提出的方法对预测相对挥发度的值与顾正桂等报道值的相对偏差小于10％,方法可靠.     

萃取精馏分离乙醇-甲苯共沸体系的模拟与优化

利用化工流程模拟软件,选用Wilson模型作为气液平衡的计算模型,对萃取精馏分离乙醇-甲苯共沸物的过程进行模拟研究。考察不同溶剂对乙醇一甲苯相对挥发度的影响,筛选出适宜的溶剂为正丙苯。对溶剂和原料的进料位置、溶剂比、回流比和溶剂进料温度对萃取精馏效果的影响进行了模拟分析。在保证产品乙醇、甲苯质量分数均在0.998以上的条件下,萃取精馏塔模拟优化结果为:全塔总理论板数35块,溶剂进料位置第16块塔板、原料进料位置第32块塔板、溶剂比1.2、回流比1.6、溶剂进料温度为常温。模拟结果可用于指导实际过程分析和设计。     

三塔萃取分离叔丁醇-异丙醇-水混合液的模拟及优化研究

叔丁醇、异丙醇和水易形成二元和三元共沸,此共沸体系无法采用常规精馏等方法进行分离。本文分别以乙二醇、环丁砜和乙二醇为萃取剂,NRTL为平衡模型,采用Aspen Plus软件对叔丁醇-异丙醇-水分离的三塔萃取精馏过程进行模拟。分别考察了三塔的塔顶出料量、回流比、溶剂比、塔板数及原料进料位置等因素对分离效果的影响。并设计正交实验方案,对分离过程进行进一步优化,确定过程条件对叔丁醇和异丙醇的纯度及收率的影响,为叔丁醇-异丙醇-水体系分离提供基础数据。结果表明,在优化条件下,可得到纯度和收率为99.87%和94.29%的叔丁醇、纯度和收率为98.69%和89.38%的异丙醇。     

采用变压精馏回收共沸剂的正丙醇-水共沸精馏模拟研究

本文研究了一种分离正丙醇-水的新型共沸精馏工艺,通过变压精馏的方法对夹带剂乙酸乙酯进行回收。本研究采用Aspen—Plus软件中的RADFRAC精馏模块,以NRTL活度系数方程和Hayden-O'connell逸度方程为热力学模型对本工艺流程进行模拟,讨论了塔板数、进料位置、进料量、回流比和进料温度等参数对产物精馏和共沸剂回收的分离效果的影响,优化得出最佳工艺参数。结果表明,当精馏塔的塔板数为40块,进料位置为34板,回流比为8,夹带剂与进料比为0.9:常压回收塔的塔板数为20块,进料位置为4板,回流比为0.1,减压回收塔和常压回收塔的压力分别设定为0.2 aim和1 atm时,产物正丙醇的纯度为99.22 mol%,回收的共沸剂纯度达到99.87 mo1%,本文对正丙醇的工业生产具有一定指导意义。     

丙酮和正己烷共沸体系萃取精馏的模拟优化

利用化工流程模拟软件Aspen Plus以NMP为萃取剂对丙酮和正己烷共沸物系的双塔连续萃取精馏过程进行了模拟计算与优化。确定最优工艺方案为:萃取精馏塔理论板数32,正己烷与丙酮原料进料位置为第25块理论板,萃取剂进料位置为第4块理论板数,溶剂比1.8,回流比1;溶剂回收塔理论板数为7块,回流比为0.6,进料位置为第4块理论板数。萃取精馏塔塔顶产品正己烷含量达到99.84%,萃取剂回收塔塔顶丙酮含量达到99.88%。模拟和优化结果为分离过程的优化操作和设计提供理论依据。     

共沸精馏分离烯丙醇-水的工艺模拟及优化

研究了一种以苯为共沸剂的烯丙醇-水的共沸精馏工艺,运用专业软件Aspen Plus7.2版的Rad Frac精馏模块,选择NRTL热力学模型对该体系进行了工艺模拟及计算。考察了理论板数、进料位置、回流进料比等参数对分离效果的影响,并进行了参数优化。结果表明:理论板数为20块,进料位置为10块,回流进料比为3.5,塔釜烯丙醇的纯度能达到99.88%,回收率能达到99.9%,验证了工艺的可行性,并对某企业1万吨/年烯丙醇脱水工艺进行了优化设计。     

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。     

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。     

乙酸乙酯-乙腈萃取精馏的模拟优化

应用化工模拟软件Aspen Plus对乙酸乙酪-乙腈最低共沸物系的连续萃取精馏过程进行了模拟与优化。通过绘制拟二元汽液平衡相图,筛选出合适的萃取剂为二甲基亚砜(DMsO)。确定了双塔连续萃取精馏的工艺流程,并利用灵敏度分析考察了萃取精馏塔的全塔理论板数、原料进料位置、萃取剂进料位置、回流比、溶剂比(萃取剂对原料的体积比)等因素对分离效果的影响。确定的最佳工艺方案为:全塔理论板数为33,原料和萃取剂分别在第26块和第5块理论板进料,回流比为1.5,溶剂比为3。模拟与优化结果为乙酸乙酯.乙腈萃取精馏分离过程的设计和操作提供了依据。     

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。     

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.     

基于Aspen plus萃取精馏的概念设计及优化

本文利用Aspen Plus软件,以醋酸.水体系为例,概念设计和优化萃取精馏过程.热力学模型选择NRTL活度系数方程和Hayden-O'Connell逸度系数方程,采用Aspen Plus的DSTWU模块,确定萃取精馏塔和溶剂回收塔的初始参数.在初始参数下,利用Aspen Plus的RadFRac模块对2塔精算,并利用Sensitivity模块,分别优化2塔的原料和萃取剂进料位置、回流比、萃取剂对原料的进料比等参数.设计和优化结果为:萃取精馏塔塔板数为30,原料进料板为第8块,萃取剂的进料板为第3块,回流比为3,萃取剂与原料进料比(质量)为1.6;溶剂回收塔塔板数为20,进料板为第7块,回流比为2.此参数下,利用RadFRac模块进行全流程模拟,结果显示,产品冰醋酸的质量分数达0.9975,2塔再沸器总热负荷为6545 kW,生产1t冰醋酸耗费蒸汽(1 MPa)量为4.25 t,与文献报道的普通精馏过程相比,可节约能耗52.23%.概念设计和优化的结果对工业化设计和生产具备指导意义.     

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.     

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.     

二乙氧基甲烷-乙醇-水体系萃取精馏溶剂的筛选

由于二乙氧基甲烷-乙醇-水体系形成共沸物且共沸点接近,不能用普通精馏的方法分离,本文提出采用萃取精馏分离法。从二乙氧基甲烷、乙醇、水与溶剂分子之间存在的诱导力、静电力、色散力及氢键出发,分析和对比十二类溶剂,提出选用多元醇、水、胺类、酮作为萃取精馏溶剂;通过汽液平衡釜测定有所选溶剂存在时,各组分问的相对挥发度,确定乙二醇为分离二乙氧基甲烷一乙醇的良好溶剂;而乙二醇加盐作为复合溶剂,可提高二乙氧基甲烷-乙醇的分离效果。     

萃取精馏过程中溶剂的分子设计

提出一种新的分子设计方法,名为分类枚举法。该法中先将基团分成骨架基团和功能基团两类,前者是那些能组成烷烃、芳香烃和环烷烃的基团,后者为其余的基团。然后组合骨架基团,列举出所有烷烃、芳香烃和环烷烃分子,再用功能基团代替它们中相应的骨架基团,从而产生其它分子,而后用基团贡献法,计算每个分子的性质,得到预期的溶剂。由于工业成本限制了溶剂分子内功能基团的种类数,分类枚举法可以避免组合爆炸。另外,本文中还修正了八角规则,以避免不合理的基团组合,提高计算效率。最后,用一个工业实例来说明分类枚举法的实用性。     

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.