用于分离三氯氢硅合成过程中主副产品的隔壁塔模拟

以三氯氢硅合成过程中得到的主副产品混合物二氯二氢硅-三氯氢硅-四氯化硅为分离物系,提出采用隔壁塔代替常规精馏序列分离的新工艺.利用Aspen Plus软件对隔壁塔进行模拟,考察回流比、隔板位置、进料位置、侧线采出位置、液相分配比以及气相分配比对塔顶、侧线以及塔釜产品摩尔分数的影响,得到隔壁塔的最佳工艺参数,并通过模拟比较隔壁塔与常规精馏序列分离此混合物的能耗情况.模拟结果表明:当回流比为6、隔板位置为主塔的第8块板和第24块板、进料位置为预分馏塔的第10块板、侧线采出位置为主塔的第15块板、液相分配比为0.21、气相分配比为0.5时,隔壁塔的分离效果最佳,主产品三氯氢硅的摩尔分数为99.999%;相比于常规精馏序列,隔壁塔再沸器节能29.09%以上,冷凝器节能29.48%以上.     

醋酸乙烯精制工艺的流程模拟与优化

运用Aspen Plus软件,对某公司45万t/a醋酸乙烯精馏装置进行了流程模拟,模拟结果与实际值吻合良好。在此基础上,分别对粗分塔、醋酸乙烯精馏塔、醋酸精馏塔的工艺参数进行了优化,确定了优化后的工艺参数:粗分塔的回流比为1.2,醋酸乙烯精馏塔塔顶循环回流比为4.0,侧线采出位置为第30块塔板,侧线采出量为57 000 kg/h,醋酸精馏塔共沸剂工艺水的进料量为5 500 kg/h。通过工艺参数优化,不仅醋酸乙烯产品的质量分数达到99.964%,而且使粗分塔、醋酸乙烯精馏塔和醋酸精馏塔的总能耗降低8.43%。     

乳酸甲酯水解反应精馏隔板塔的模拟与优化

将隔板塔技术用于乳酸甲酯水解的反应精馏过程,并采用Aspen Plus软件对隔板塔流程进行了模拟与优化,考察了隔板上下端位置、侧线水采出位置及塔釜再沸器功率对反应的影响。优化结果为:当隔板上端在第7块板,隔板下端在第16块板,水在侧线出料段的第7块塔板采出时,塔釜再沸器功率为302.4 kW,满足了乳酸甲酯水解反应与分离的要求。相对于传统乳酸甲酯水解反应精馏和乳酸精制两塔联合流程,隔板塔技术的应用可以减少中间组分水在塔中的返混,能耗降低了28.04%,有效地提高了整个工艺过程的效率。     

DWC分离三组分混合物的研究

为研究分隔壁塔在分离三组分混合物时的分离特性,采用自制小试装置,以乙醇/正丁醇/正己醇三组分混合物为例,考察进料组成、进料速度、回流比、分配比等因素对分离效果的影响,得出DWC的最佳操作条件;并通过计算,进行DWC和常规二塔流程在分离以上三组分混合物的能耗比较。结果表明,当进料中正丁醇体积分数为60%、乙醇和正己醇的体积分数相当,进料速度1.8 mL/min,分配比1∶2,回流比5∶1时,DWC的分离效果最佳,塔顶采出乙醇的质量分数在96%以上,侧线采出正丁醇的质量分数在98%以上,塔釜中无乙醇;DWC与常规二塔流程相比具有明显的节能效果,冷凝器和再沸器的热负荷分别降低27.2%和23.9%以上。     

共沸精馏分离2-甲基吡啶和水

采用共沸精馏的方法分离2-甲基吡啶和水二元均相共沸物系。选取环己烷作为共沸剂,利用流程模拟软件Aspen Plus对共沸精馏塔进行模拟计算,分析了不同共沸剂用量、塔底采出量以及进料位置等操作参数对产品纯度、共沸剂的损失量以及精馏塔热负荷的影响,模拟结果表明当精馏塔的塔板数为21,共沸剂的用量为3600kg/h,塔底采出量为888kg/h,原料进料位置在第15块板时,共沸精馏塔塔底可得到质量分数为99.54%的2-甲基吡啶,塔顶分相罐下层可采出质量分数为99.97%的水。最后,通过间歇共沸精馏实验对以环己烷为共沸剂分离2-甲基吡啶-水物系的效果进行检验,结果表明共沸精馏塔塔底2-甲基吡啶的质量分数达99.85%,塔顶水相可采出质量分数达99.96%的水,证明了该工艺路线具有良好的可行性。     

节能型分隔壁精馏塔分离烷烃混合物

在小型的分隔壁精馏塔装置上对烷烃混合物的分离进行了研究,考察了回流比、分配比以及实验开始时塔釜釜液中辛烷的质量分数对分离效果的影响。实验表明,最佳条件为回流比为5,分配比为1,实验开始时釜液中辛烷的质量分数为50%时,塔顶的正已烷含量达99.72%,侧线中正庚烷的含量达95.48%,塔釜辛烷的含量可达96.80%。采用Aspen plus对两塔分离流程与分隔壁精馏塔的能耗和设备投资进行了比较,结果显示,分隔壁精馏塔比两塔分离流程可节能22.3%,并可节约设备投资17.8%。     

隔壁精馏塔的热力学等效模拟研究

对隔壁精馏塔的热力学等效模拟进行研究。隔壁精馏塔和全热耦合精馏Petlyuk塔在热力学上等效,通过三塔模型对隔壁精馏塔进行简捷计算,计算结果作为初值,利用Aspen Plus软件中Multifrac-Petlyuk模块对DWC进行严格模拟计算,并利用灵敏度分析模块,分别对各参数进行优化,确定最佳的塔参数及操作条件。以甲醇-乙醇-正丙醇三元体系为例,隔壁精馏塔的热力学等效模拟结果为:主塔塔板数62,预分塔塔板数30,互连位置N1为20,N2为50,基于预分塔的进料位置在第10块板,基于主塔的侧线出料位置为第38块板,主塔回流比为8,互连物流qL,12=340 kmol/h,qV,12=880 kmol/h,在此参数下,可以得到质量分数99.2%的甲醇、97.9%的乙醇和97.3%的正丙醇,满足分离要求。     

基于分壁式精馏塔的甲醇-碳酸二甲酯分离新工艺研究

提出了利用分壁式萃取精馏塔分离甲醇-碳酸二甲酯共沸物的新工艺,分析并建立了分壁式萃取精馏塔的热力学等效模型,利用Aspen Plus对该塔进行模拟和参数优化。主塔理论板数为36块,侧线精馏段理论板数为5块,隔板底端在主塔第27块塔板上,原料进料在第15块板,萃取剂进料在第3块板,回流比为1.2,溶剂比为1.2,在此参数下对分壁式萃取精馏塔进行严格模拟,可得到质量分数99.58%的碳酸二甲酯和99.82%的甲醇,回收萃取剂的质量分数可达到100%。与常规萃取精馏工艺相比,再沸器热负荷降低16.01%,冷凝器热负荷降低13.47%。     

分壁精馏塔分离对二甲苯吸附抽出液的工艺分析

分壁精馏塔具有投资少、能耗低的优点。以芳烃联合装置中的吸附抽出液分离为例,采用ASPEN软件进行模拟计算,考察了分壁精馏塔的各段理论板数、气液相分配比、回流比、进出料位置对分离结果的影响。结果表明,在分壁精馏塔的理论板数为80～90、分壁段的理论板数为40～50、公共精馏段和公共提馏段的理论板数为15～20、进料位置为进料段的第15～25块理论板、侧线采出位置为侧线产品段的第25～30块理论板、回流比为100～110、气相分配比为0.85～1.75、液相分配比为0.5～0.9的条件下,分离得到的甲苯、对二甲苯、对二乙苯的纯度均不低于99.9%;在相同的产品质量和收率下,采用分壁精馏塔较现有的两塔分离工艺总能耗降低22.02%,具有明显的节能优势。     

隔板精馏塔分离氯化亚砜的模拟及工艺优化

利用AspenPlus软件对常规的两塔间接序列精馏工艺分离氯化亚砜进行了模拟计算,并提出了一种新型分离工艺—隔板精馏塔工艺。通过对隔板精馏塔的模拟计算,研究了预分离段进料位置、侧线采出位置、回流进料比和分配比对产品纯度和再沸器能耗的影响,结果说明最佳的工艺条件为:预分离段第6块板进料,主塔第55块板采出,回流进料比为4.45,液相分配比为1.60,汽相分配比为1.98。将隔板塔在最佳操作条件下的能耗与常规两塔工艺操作能耗和设备投资进行比较,隔板精馏塔节约冷凝器负荷和再沸器负荷分别为34.62%和34.64%;然后运用专业的设备投资计算软件CAPCOST计算2种工艺设备投资,结果表明,隔板精馏塔新工艺可以降低17.27%的设备投资。综上可知隔板精馏分离氯化亚砜是一种节能、高效的新型分离工艺。     

重芳烃综合利用常规工艺与隔壁塔工艺对比分析

提出了一种新型隔壁塔两塔精馏工艺流程在重芳烃综合利用中的应用,并以某炼厂重芳烃为原料,研究了隔壁塔工艺中侧线采出位置、进料位置、气液分配量等操作参数的影响并对其进行了优化,最后在相同的产品指标下,对3种工艺进行了对比。结果表明,当产品指标要求较高且原料中甲乙苯占比较大时,传统三塔工艺不论在能耗还是设备投资方面都优于侧线采出四塔工艺;但隔壁塔工艺相比传统三塔工艺,再沸器负荷可减少2 684 kW,节能占比约13%,总理论板数可减少40块。新型隔壁塔两塔流程既提高了热力学效率、降低能耗,又大幅降低设备投资,经济性优势明显。     

乙腈法抽提丁二烯流程模拟与优化

针对乙腈法抽提丁二烯流程中脱轻脱重单元高能耗问题，提出了隔壁塔热泵精馏新工艺。采用Aspen Plus软件对新工艺进行严格稳态模拟，研究考察了进料位置、隔板位置、分配比、侧线采出位置和压缩机压缩比对产品质量和能耗的影响。优化后的隔壁塔热泵精馏工艺最佳操作条件为：进料位置为第34块理论板，隔板顶部位置为第9块理论板，隔板底部位置为第59块理论板，分配比为0.17,侧线采出位置为第25块理论板，压缩机压缩比为2.24。完成相同的分离任务，脱轻脱重单元新工艺比传统工艺节能58.9%。     

基于Aspen Plus醋酸乙烯精馏塔的模拟优化

利用Aspen Plus软件,选择NRTL活度系数方程和Hayden-O′connell逸度系数方程的热力学模型,应用系统中的RadFrac精馏模块对醋酸乙烯精馏塔进行模拟,模拟值与实际值基本吻合。讨论了进料位置、回流比、塔顶侧线采出量等参数对精馏分离精度与能耗的影响,提出优化方案为：进料板为第62块,回流比为32,侧线采出质量流量为37.5 t/h。此参数下,重新进行计算,结果显示,塔顶冷凝器和塔釜再沸器的热流量分别降低了15.5%和16.9%,塔顶侧线采出液中醋酸乙烯和塔釜采出液中醋酸的质量分数分别上升了0.4%和0.13%。     

用分隔壁精馏塔分离三组分混合物的节能研究

为了比较分隔壁精馏塔与常规精馏流程能耗,确定其应用范围,采用Aspen plus软件中的精馏严格模型,对2种常规精馏流程和3种分隔壁精馏塔进行模拟计算,比较了各种分隔壁精馏塔序的节能效果。结果表明,中间组分的摩尔分数越高,分隔壁精馏塔的节能效果越好,分隔壁精馏塔可用于分离中间组分摩尔分数较高的混合物,且适于分离指数在0.61至2.1之间的物系。分隔壁侧线精馏塔适用于分离指数≥1、轻组分摩尔分数较高的混合物。分隔壁侧线提馏塔适于重组分摩尔分数较高的混合物。     

双氧水法制水合肼中间体提纯的数值模拟

在双氧水法制水合肼的过程中,通过研究产物的分离工艺流程,采用隔壁塔完成杂质的采出。用Aspen Plus软件对组分的分离与提纯进行计算机模拟,同时考察进料位置、进料温度、回流比和塔压等因素对结果的影响,得到最佳工艺操作参数,为实际生产提供理论依据。从隔壁塔塔顶采出的杂质和丁酮的摩尔比为0.023<0.03,符合回收的标准。同时,优化后冷凝器的能耗节省了14.1%,再沸器的能耗节省了10.8%。隔壁塔的主塔理论板数为42块,副塔理论板数为14块,进料位置为副塔第13块板,回流比为7,操作压力为0.101 MPa。塔底分离出的丁酮连氮百分数为98.2%。     

连续隔壁塔分离乙二胺衍生物的模拟优化

二氯乙烷法制乙二胺会产生多种具有较高经济价值的副产品,为分离得到此类高纯度的副产品,提出采用2个连续隔壁塔分离的新工艺。首先,使用Aspen Plus设计并模拟连续隔壁塔分离乙二胺衍生物流程,验证该工艺的可行性。然后,以年度总费用(TAC)为优化目标,对各塔理论塔板数、隔板位置、进料位置、侧线采出位置等设计参数进行优化。最后,将优化后的连续隔壁塔流程与已优化的常规直接分离序列进行比较,结果表明:隔壁塔流程可降低再沸器负荷23.15%,降低操作费用18.59%,年度总费用降低12.11%。因此,使用隔壁塔技术分离乙二胺衍生物可以有效地节约能耗、降低成本。     

隔壁萃取精馏分离醋酸乙烯-甲醇的计算机模拟与节能增效

利用化工模拟软件对隔壁萃取精馏分离醋酸乙烯-甲醇共沸物进行优化。采用全局经济优化法,模拟优化后隔壁萃取精馏塔的设计参数为:主塔塔板数51块,萃取剂进料位置为第2块,进料流率30 150 kg/h,萃取剂流率17 810 kg/h,混合物进料位置为第18块,回流比0. 22;侧线精馏塔塔板数30,侧线气相采出位置为第43块,采出量16 325 kg/h,回流比1. 0。与普通连续萃取精馏比较,每年节省总能耗46. 8%,节省总费用1 179. 7万元。     

采用Aspen Plus模拟优化共沸精馏分离吡啶和水

采用共沸精馏法分离吡啶和水二元均相共沸物体系。利用Aspen Plus软件对共沸精馏塔进行模拟计算并优化塔的操作参数,分析了不同塔板数、进料位置、回流比等操作参数对产品纯度、精馏塔热负荷的影响。结果表明,当精馏塔的塔板数为22块,原料进料位置在第9块板,回流比为0.84时,共沸精馏塔塔顶可得到质量分数为60.8%的吡啶共沸物,塔底得到质量分数为99.92%的吡啶,通过优化设计填料精馏塔的相关参数,可指导工业装置生产。     

分隔壁萃取精馏塔分离醋酸水溶液的模拟

提出了一种新的单塔萃取精馏精制醋酸水溶液的新工艺,该工艺采用分隔壁萃取精馏塔(DWC-E)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Aspen Plus模拟软件,对DWC-E塔及常规萃取流程进行了模拟。DWC-E塔的操作条件:塔板数40块,侧线精馏段的板数10块,回流比2,溶剂摩尔比2.5,在此条件下,比较了常规萃取精馏流程与分隔壁精馏塔内温度、液相组成及汽液相流量的变化。结果表明,DWC-E塔比常规的2塔萃取精馏流程节能23.91%。     

环己酮蒸馏工艺的优化

针对传统环己酮蒸馏工艺,本文采用Aspen Plus建立了稳态流程模型,并对主要设备进行了模拟计算。通过对轻塔内气液相组成分析,结果表明轻塔顶部第5块理论板上环己酮已达到产品质量要求。在此基础上,提出了带侧线采出的环己酮蒸馏新工艺。根据新工艺对环己酮塔进行了改造,采用塔顶采出轻组分杂质,侧线采出满足产品质量要求的环己酮,实现了单塔同时进行轻组分和环己酮产品的分离提纯,省去了传统工艺中的轻塔及配套设备。优化模拟计算结果表明,新工艺中环己酮塔理论塔板数为80,在塔顶第10块理论板上即可采出环己酮产品(质量分数99.8%)。新工艺中的环己酮塔气液相负荷与传统工艺中相同,因此塔径可维持不变,仅需在塔顶增加15块理论板即可满足分离要求。与传统工艺相比,新工艺可节能25%以上,提高了环己酮产品收率,同时具有节约建设用地和设备投资的优势。