变压精馏分离丙酮和环己烷的动态特性

基于丙酮-环己烷共沸体系的压力敏感性，利用Aspen Plus软件，以年度总费用(TAC)最小为目标函数对常规、部分及完全热集成变压精馏工艺进行稳态模拟与优化，并以经济最优的完全热集成变压精馏工艺为基础，借助Aspen Plus Dynamics软件建立多种不同控制结构，通过改变进料流量和进料组成考察了控制结构的有效性，并提出塔底热负荷/进料量比例控制与组成-温度串级控制相结合的改进控制结构。稳态模拟与优化结果表明，常规、部分和完全热集成三种工艺的最小TAC分别为3.64×105, 2.83×105, 2.76×105 $/y，经济最优工艺为完全热集成变压精馏。动态响应结果表明固定回流量/进料量控制结构在响应时间方面优于固定回流比控制结构，但产品纯度未达到设计值99.9wt%；而塔底热负荷/进料量比例控制与组成-温度串级控制相结合的改进控制结构能够有效保证产品纯度在99.9wt%及以上。     

PTA装置醋酸脱水塔的动态模拟及控制策略分析

以PTA装置醋酸脱水塔为研究对象,在该醋酸脱水塔的稳态模型的基础上,通过建立的平衡级动态数学模型以及补充设置好的动态参数,利用Aspen Plus软件建立好动态模型。以Aspen Dynamics软件为工具,用回流流量控制灵敏板温度,塔釜再沸器热负荷与进料流量F1呈比例控制,模拟设计出了控制策略CS1。又为了保证在进料流量扰动时塔底醋酸浓度更加稳定,利用塔釜再沸器热负荷来控制塔釜醋酸浓度,设计出了控制策略CS2。将两种不同的控制策略对其动态响应进行分析比较,得出在相同目标条件下表现更优的控制策略,为实际生产和控制方案的设计提供方向和指导。     

PTA装置醋酸脱水塔的动态模拟及控制策略分析

以PTA装置醋酸脱水塔为研究对象,在该醋酸脱水塔的稳态模型的基础上,通过建立的平衡级动态数学模型以及补充设置好的动态参数,利用Aspen Plus软件建立好动态模型。以Aspen Dynamics软件为工具,用回流流量控制灵敏板温度,塔釜再沸器热负荷与进料流量F ₁呈比例控制,模拟设计出了控制策略CS1。又为了保证在进料流量扰动时塔底醋酸浓度更加稳定,利用塔釜再沸器热负荷来控制塔釜醋酸浓度,设计出了控制策略CS2。将两种不同的控制策略对其动态响应进行分析比较,得出在相同目标条件下表现更优的控制策略,为实际生产和控制方案的设计提供方向和指导。     

基于Aspen Dynamics超精馏塔的动态模拟与控制

以异戊烷/正戊烷分离过程为例,利用Aspen Dynamics对超精馏塔的动态控制特性进行了研究。在稳态模拟的基础上,通过进料组成灵敏度分析和动态模拟,对3种单产品纯度控制结构进行了比较,运用Aspen Dynamics对4种双产品纯度控制方案进行了动态模拟与分析。结果表明,面临进料流量和组成扰动时,R/F(摩尔比)结构为最优单产品纯度控制方案,D-BR结构为最佳双产品控制方案且优于R/F(摩尔)结构。     

热集成变压精馏乙二醇脱水系统的控制方案优化

针对热集成变压精馏乙二醇脱水再生系统存在的操作不稳定等问题,基于Aspen Plus和Aspen Dynamics软件,在全流程稳态模拟的基础上,对其进行了动态模拟及控制方案优化。设计了改进型控制方案CS2,与常规控制方案CS1相比,两个塔的操作压力的控制回路是相互独立的,高压塔的塔釜液位由再沸器的导热油流量控制,低压塔的塔釜温度由塔釜的采出流量控制,再分别对进料流量和进料组成中乙二醇含量的阶跃变动的动态响应特性进行分析。结果表明,控制方案CS1基本能够抵抗进料流量和进料组成扰动对系统的影响,但相关控制响应会出现一定的滞后性,难以保证产品满足要求。改进的控制方案CS2对相同的进料流量和进料组成扰动有更好的抵抗能力,控制性能显著提高,保证乙二醇的质量分数不低88%,趋于稳定时产品质量变化幅度小于2%,且该方案在实际应用中涉及到的操作相对简单。本文为相关双塔耦合过程的稳定控制提供了一种新思路,对于双塔耦合在其他体系的工程应用也有借鉴作用。     

机械式蒸汽再压缩蒸发和三效蒸发的计算机模拟

以质量分数9％氯化钠溶液蒸发预浓缩为研究对象,通过Aspen软件中换热器、分离器、压缩机和分流器模块对机械式蒸汽再压缩(MVR)和三效蒸发系统进行了模型建立和相关计算,对比和分析了能耗以及主要设备投入成本,为流程衡算、节能效果对比和换热器设计计算提供依据.结果表明,MVR蒸发技术相对传统三效蒸发技术,每年可节省能耗费用...     

汽、柴油精馏塔全流程模拟及故障分析

采用Aspen Plus软件对6万吨/年汽、柴油精馏塔进行了稳态模拟.然后,进一步把稳态流程导入动态模拟,采用Aspen Dynamics对全流程进行动态模拟,重点考察了在进料流量波动、冷凝器负荷降低以及重沸炉负荷降低等故障发生时装置现场控制回路的可靠性.结果表明,全塔温度控制器和流量控制器均具有较好的控制效果,在故障...     

三效MVR系统的流程模拟及性能研究

基于多效蒸发与MVR技术的优点,将2种工艺进行结合,提出多效MVR节能工艺的新思路,介绍了三效MVR蒸发系统的工作原理。通过Aspen Plus模拟了整个系统的工艺流程,并对三效MVR进行了性能分析。为了减少换热强度,应该尽量降低蒸发压强,这样原料需要预热的温度也会减小;压缩机的蒸汽压缩比维持在1. 6～2. 0比较合适;进料浓度不宜过大,高浓度进料液需适当稀释后再进行蒸发;为了提高此蒸发系统的制热能效比,需适当地减小压缩比;考虑到整个系统的节能效果,此系统在低温低压下运行较为合适。     

柠檬酸蒸发控制仿真研究

以柠檬酸料液三效并流蒸发过程为研究对象,应用Asepn Plus进行模拟计算,所得各项参数符合工业生产要求。为使蒸发器温度保持稳定,以加热蒸汽流量为控制变量,在Matlab中建立遗传算法优化的模糊PID控制,通过对比传统PID与模糊控制,遗传算法优化的模糊PID控制方案超调量更小,恢复时间更短,是实现蒸发温度控制的一种有效方法。     

反应精馏法生产醋酸丁酯动态模拟

目前反应精馏法生产醋酸丁酯工艺发展迅速,但主要集中于对催化剂的探索与研究,在实际生产中仍缺乏较好的控制方法。利用Aspen Dynamics软件对醋酸丁酯反应精馏塔的操作进行了动态模拟,提出了两点温度控制法及温度浓度控制法两种控制方案,对系统进行了进料流量±10%,乙醇及醋酸进料浓度-5%,-10%的扰动测试。研究了不同扰动对产品组成的影响并比较了两种方案分别在面对不同扰动时的控制效果。实验结果表明:进料流量及醋酸进料组成对产品组成影响较大;两点温度控制法在面对不同扰动时均展现出了比温度组成控制法更好的控制效果,该控制方法具有响应速度快,产品组成偏差小的优点。     

芳烃精制工艺模拟与控制

以某焦化厂的实际工艺为例,利用Aspen Plus软件,建立了以NFM为萃取剂的芳烃萃取精馏工艺流程模型,模拟结果与工业实际状况吻合。在此基础上,对现行工艺进行优化控制。利用Aspen Dynamic软件,分别对独立控制方案、关联控制方案进行流量和组分的扰动性能测试,分析出内在联系,并结合关联控制方案的优点,提出一种改进的控制方案。在改进的控制方案中,将各塔板温度控制器和塔底再沸器热负荷与进料的比值进行串级控制,加强了进料、塔板温度和塔底再沸器之间的联系。结果表明,改进的控制方案具有较好的控制效果。     

丙烯差压热耦合精馏塔动态模拟与控制

以炼厂气体分馏装置丙烯精馏为例,利用Aspen Plus建立差压热耦合精馏稳态模拟,在此基础上运用Aspen Dynamics对RR-BR控制方案和D-B控制方案的动态特性进行研究,并与常规精馏进行比较。结果表明,该系统没有因为热耦技术的引入而使其对抗进料量和组成干扰的动态性能变差,RR-BR控制方案控制质量要优于D-B控制方案,主换热器的换热负荷和换热面积是差压热耦合精馏系统关键。     

印染丝光淡碱液MVR蒸馏系统研究

基于NaOH碱溶液泡点温度随浓度变化明显的特性,建立单效两级压缩、双蒸发器分级压缩和二效两级压缩3种MVR蒸馏系统,并利用Aspen Plus软件进行了仿真研究。结果表明,固定工况下,双蒸发器分级压缩系统存在最优蒸汽压缩分配方案使系统新鲜蒸汽消耗量最低;二效两级压缩MVR系统运行费用低于单效两级压缩和双蒸发器分级压缩MVR系统,且蒸发水量越大优势越明显,但蒸汽压缩机总体积流量大于双蒸发器分级压缩系统,实际应用时需综合考虑蒸汽压缩机的投资成本进行系统选择。     

稀醋酸脱水系统的模拟优化及其控制

通过萃取与共沸精馏联合工艺来提纯质量分数10%的稀醋酸废水,利用Aspen Plus对工艺流程进行稳态模拟优化得出最佳的原料去萃取塔比例为23%,使用简化的Guthrie关系式进行设备投资和操作费用估算。在稳态模型的基础上设计了2种控制方案,用Aspen Dynamics进行动态模拟,在进料组分扰动和流量扰动下进行测试,找出较优的控制方案。     

三效逆流降膜蒸发装置模拟分析

应用模拟软件Aspen Plus建立三效逆流烧碱蒸发装置的模型,对影响蒸汽消耗的多个因素进行分析,以确定合理的生产工艺参数。     

变压精馏分离乙酸乙酯-正己烷共沸物的动态特性

乙酸乙酯和正己烷均为重要的有机溶剂,广泛应用于医药、橡胶、油漆等领域。由于乙酸乙酯和正己烷常压下形成共沸物,需采用特殊工艺对其进行分离。基于乙酸乙酯-正己烷二元共沸体系的压力敏感性,利用Aspen Plus软件,以年度总费用(TAC)最小为目标函数,模拟和优化了变压精馏稳态工艺,其中高压塔和低压塔的操作压力分别采用6 atm和1 atm,所得乙酸乙酯和正己烷产品纯度均大于99.9%。在此基础上,利用Aspen Dynamics软件考察了变压精馏工艺不同控制方案的有效性。结果表明:Q_R/F比例控制结构能够有效地应对进料流量扰动,且响应速度快,但在处理进料组分干扰时稍显不足。组分-温度串级控制能有效的改善进料组分扰动对产品纯度的影响。Q_R/F比例控制结构与组分-温度串级控制结构联用在变压精馏工艺中可实现稳健的控制,能够有效保证乙酸乙酯和正己烷产品纯度。     

新型精馏-蒸发-热泵集成系统开车过程的操作策略与动态行为

提出了一种新的天然植物多糖提取液的分离流程(DVH):通过在塔底附近引入侧线气相出料,将分离乙醇的精馏过程和浓缩多糖溶液的蒸发过程集成到一个塔设备中完成,再通过热泵(蒸汽喷射泵)在侧线采出蒸汽和再沸器之间实现了热集成,使其比原有流程节约一台蒸发设备,并实现显著的节能效果.使用Aspen Plus软件进行的过程稳态模拟表...     

影响烧碱蒸发单元蒸汽消耗因素的探讨

本文对影响烧碱蒸发蒸汽消耗的因素进行了理论分析,并利用Aspen Plus V10建立了烧碱三效逆流降膜蒸发的模拟流程,修正了软件自带的物性参数,分析了生蒸汽压力、一效压力、二效压力、三效压力、一级预热器终端温差、进碱温度等因素对蒸汽消耗的影响,为烧碱蒸发的工程设计、操作改进和节能改造提供了理论依据和数据参考。     

热集成变压精馏分离吡啶-水的控制研究

对于吡啶-水的分离,与传统的变压精馏工艺相比,热集成变压精馏工艺更加节能经济,进料流量为3 000 kg/h时,可以节约能耗43.52%,节省年度总费用40.70%。为了将该工艺应用在实际生产中,必须解决其控制的问题。在最优设计基础上,提出2种基于PI控制器的控制结构,并采用动态模拟软件Aspen Dynamics检验了存在进料流量和进料组成干扰情况下控制结构的有效性。模拟结果表明:扰动存在时,由于基本控制结构CS1中二塔均存在压力效应,并且控温板温度稳定在设定值,导致水和吡啶产品质量存在较大稳态余差。进而,在CS1基础上引入温差控制策略和压力补偿温度控制策略,提出一种改进的控制结构CS2。模拟结果显示,针对相同的进料流量和进料组成扰动,控制结构CS2的动态控制性能显著提高,产品质量的稳态余差均较小。     

机械蒸汽再压缩蒸发系统的性能分析

机械蒸汽再压缩（MVR）蒸发系统是一种新型高效节能蒸发技术。它有多个单元设备组成,每个操作节点的控制都对系统运行的稳定性和节能效率至关重要,其中包括进料温度、蒸发压强、蒸汽压缩比、冷凝液温度等。若操作条件不当,不仅会大大降低蒸发效率而且会对设备和管路造成损害。本文建立了一套充分利用能源的MVR蒸发工艺流程,并通过理论分析对每个操作节点进行了质量和能量衡算,同时利用Aspen Plus模拟软件建立了系统的流程模拟图。通过对操作单元的变量控制,研究了循环蒸汽量、补充水的量与进料温度、冷凝液温度、蒸汽压缩比以及蒸发压强等之间的变化关系。由数据分析可得：原料在饱和液体时进料最佳,冷凝液的温度应保持与蒸发温度的有效温差在5～8 ℃时较好,压缩机的蒸汽压缩比控制在1.8～2.2较为合理。同时可利用冷凝液和浓缩液的余热对原料预热,补充水也可从冷凝液中直接取用。