脱氢法生产乙酸乙酯的流程模拟与优化

运用化工流程模拟软件Aspen Plus,对乙醇脱氢生产乙酸乙酯的工艺流程进行模拟计算分析,建立了10 wt/a乙酸乙酯生产工业过程的详细流程,最终乙酸乙酯产品纯度达99.98%,收率可达98.26%。对精馏工段关键的乙醇塔和粗塔组成的差压精馏体系进行了灵敏度分析,重点考察了进料板位置、回流比、塔顶采出量等工艺参数对精馏塔分离效果和操作能耗的影响,得到优化的参数,即乙醇塔新鲜进料板位置为第12块,循环物料进料位置为第9块,回流比2.10,塔顶采出量为33500 kg/hr:粗塔进料板位置为第9块,回流比为1.43,塔顶采出量为21000 kg/h。本文研究结果为工业上选择合适的设备参数和操作参数提供有力的数据支持。随后对原换热网络进行了进一步优化设计,节省能耗24.56%。     

Aspen Plus用户模型技术的煤直接液化全流程模拟

基于六集总动力学模型,采用BFGS优化算法获得煤直接液化升温阶段和恒温阶段的反应动力学常数,同时通过试验数据回归得到用于煤直接液化分离单元的具体产品组成,并以此为基础开发了煤直接液化反应的AspenPlus用户模型。在此基础上,将上述煤直接液化用户模型与Aspcn Plus流程模拟软件集成在一起,充分利用Aspen Plus软件强大的性质数据库和分离过程模拟计算能力,最终实现了基于AspenPlus平台的煤直接液化全流程模拟,模拟计算得到的煤直接液化反应产物在高温和低温分离器的气液相平衡数据与实验值较吻合。基于Aspen Plus的全流程模拟可以为煤直接液化反应和分离条件的优化选择提供技术参考。     

煤焦油分离过程模拟与优化

利用计算机模拟和优化手段,应用Aspen Plus模拟软件,采用严格热力学分析计算方法,建立了煤焦油分离的3个主要流程(IRH、考伯斯、吕特格式)。采用UNIQ-RK方程以表征复杂的焦油体系的汽-液平衡,通过对塔板数、进料位置、回流比和侧线采出位置对能耗和分离效果影响的灵敏度分析确定最终工艺参数。在相同的设计基础和要求下,从分离效果和能耗方面对3种分离工艺进行比较,得到最优工艺流程。模拟结果对工业过程的设计和改造具有一定的指导意义。     

丙烯酸甲酯-甲醇-水体系精制过程的模拟与优化

利用计算机模拟和优化手段,应用Aspen Plus模拟软件,对工厂中丙烯酸甲酯的精制系统进行了流程构建及模拟优化。由实验相平衡数据回归得出缺失的丙烯酸甲酯-水的NRTL交互作用参数,在所建模型基础上,重点研究了萃取比、温度、理论级数对萃取塔萃取效果的影响及理论板数、进料位置、回流比对精馏塔产品质量分数的影响。通过分析比较,得到最佳操作条件,对工厂的实际生产和操作具有一定的指导意义。     

芳烃装置二甲苯塔换热网络Aspen建模及优化

为了降低芳烃装置二甲苯塔换热网络的能量消耗,本文利用Aspen Plus软件建立了芳烃装置中以二甲苯塔为热源的整个换热流程模型。通过对比模型计算值与装置实际标定值,确定了该模型的准确性。在此基础上利用该软件的灵敏度分析功能找到了该换热系统的可调变量,最后以二甲苯塔塔底热负荷最低为目标函数,可调变量为自变量,换热网络中各塔产品质量和换热温差为约束条件,对整个换热系统进行了优化计算,结果表明,优化后的二甲苯塔塔压可降低0.09 MPa,回流比降低0.1,塔底热负荷可减少1510 kW。整个换热系统共可节约能源7774 kW。     

分壁式萃取精馏塔制取高纯度甲缩醛的模拟与优化

建立一种利用分壁式萃取精馏塔制取高纯度甲缩醛的新工艺,并用AspenPlus软件对该工艺进行模拟和优化。最优工艺参数为:主塔塔板数39,隔板底端位置在第3l块板,原料进料在第17块板,萃取剂进料在第4块扳,回流比为0.9,溶剂比为1.0,气相分配比为0.12。最优参数下的严格模拟结果显示:本工艺可得到质量分数99.96%的甲缩醛和99.24%的甲醇;与常规萃取精馏工艺相比,再沸器和冷凝器热负荷分别降低14.8%和16.9%。说明分壁式萃取精馏塔制取高纯度甲缩醛不仅技术上可行,而且能减少一个塔的投资和节约分离过程的能耗,在经济上也具有显著的优势。     

聚丙烯装置流程模拟及其应用

介绍了用AspenTech公司开发的Polymers Plus软件建立HYPOL工艺聚丙烯装置的静态和动态模型的过程、原理。此模型较全面地模拟了中国石化股份有限公司广州公司7万吨／年聚丙烯装置的聚合过程和主要流程,可在动态过程中实现开、停车,牌号切换等过程,对装置高负荷生产、新牌号操作条件的预测、提高产品质量都有一定的指导作用。利用该模型该装置2002年下半年及2003年明显提高了产量取得了较好的经济效益。     

MTO产品分离工艺的模拟与优化

根据甲醇制低碳烯烃(MTO)产物分布特点,提出了对传统的前脱丙烷流程的改进,针对脱甲烷塔耗能高乙烯损失量大的问题,通过在脱甲烷塔后加一洗涤塔的方式避免了耗能巨大的深冷分离,同时又保证了烯烃产品的收率和纯度,最终乙烯的质量收率可达99.7%,丙烯的质量收率可达99.3%,乙烯的纯度可达99.98%。采用Aspen Plus模拟软件,选择RK-SOVE物性方法,应用系统中的RadFrac精馏模块对流程进行模拟优化,通过灵敏度分析得到回流比、塔板数、进料位置等工艺参数,为该工艺的开发提供理论依据。     

甲醇精馏系统的模拟与优化研究

应用Aspen Plus化工流程模拟软件,对甲醇双塔和三塔双效精馏工艺流程进行模拟与分析。以RadFrac为精馏塔的单元操作模型,且通过对比分析选择了较为合理的热力学物性方法。使用Aspen Plus灵敏度分析工具分别研究了回流比、进料位置、操作压力等工艺参数对甲醇精馏过程的影响,确定了适宜的操作条件以及优化方案。同时利用Aspen Plus自带的经济分析器对两种工艺系统进行经济性评估,为各企业提供最为经济合理性的工艺路线。模拟结果表明:在满足生产标准的条件下,甲醇三塔双效精馏系统相比于双塔精馏系统,具有产能高、产品质量好、能耗低的优点;三塔精馏系统总资本成本比双塔系统高11.32%,总工程消耗成本比双塔系统低48.94%。     

天然气液化流程模拟与优化分析

天然气的液化流程模拟在一定形式上推动了我国天然气（LNG）工业的发展,目前需要运用具有专业的天然气流程模拟软件来对天然气的流程进行科学化的模拟和设计,进而推动LNG工业的持续发展和进步,为实现国际化的发展目标而进行相关流程的优化。     

反应精馏合成乙酸乙酯的实验研究与模拟

本文以Amberlyst-36Wet离子交换树脂为催化剂,采用间歇搅拌釜式反应器,在消除内外扩散影响的条件下,测得不同温度下反应速率常数.研究自制反应精馏塔中(直径25 mm,高2.2 m)乙酸乙酯的合成工艺,得到反应精馏的工艺参数.在实验基础上,建立改进工艺的Aspen Plus模拟流程图.实验结果与模拟计算值吻合良好,表明所建立的Aspen Plus模型能够很好地描述反应精馏合成乙酸乙酯过程.以乙醇转化率、产品乙酸乙酯的收率和塔顶油相乙酸乙酯的质量分率为考察目标,通过流程模拟和灵敏度分析,确定该工艺的最佳工艺参数:精馏段、反应段和提馏段的理论板数分别为9、7和7;醋酸和乙醇的最佳进料位置在第9块和第16块塔板上;回流比R为1.6.在此工艺条件下,产品乙酸乙酯的含量是95.2%(wt),乙醇转化率为96.1%.     

溶剂脱沥青抽提段的模拟与优化

溶剂脱沥青装置是炼油企业重要的加工单元之一,本文首次以Aspen Plus为工具模拟研究丙烷溶剂脱沥青过程抽提段,选用其中的萃取(EXTRACT)模块,考察不同的热力学方法对萃取的影响,筛选出萃取效果较好的PSRK法.并优化减压渣油虚拟组分的族组成分布,模拟计算结果为:99.97%的石蜡组分(Paraffinics)集中在萃取相中,基组分(Primitive)在轻重两相中的分率各为:46.56%和53.44%,而萃余相中则集中了85.92%的芳香组分(Aromatics)和91.21%的金属等杂质(Impurities).与现场数据相比,脱沥青油(Deasphalted oil,DAO)流量的相对误差为1.85%,其余误差都不超过1%.     

双效精馏结构的运行成本核算与比较

应用商业模拟软件Aspen Plus模拟计算甲醇/水溶液分离体系的单塔精馏和三种双效精馏,并以全年运行总成本费用最低为目标函数,对模拟结果核算成本.从节能和成本两方面考虑,双效精馏比单塔精馏具有明显的优势.对所研究的甲醇/水分离体系,双效顺流精馏是最佳的精馏结构,全年总成本比单塔精馏约节约29.9%.     

萃取抽提混合二乙苯中间二乙苯的研究

采用单级循环汽液平衡釜测定混合二乙苯不同组分与溶剂之间的汽液平衡数据,计算间二乙苯与主要组分之间的相对挥发度,并与模拟结果进行对比,确定萃取精馏分离的最佳溶剂。采用Aspen Plus软件进行模拟研究,考察了理论板数、塔顶采出比、溶剂比、回流比等因素对分离过程的影响。模拟结果表明,在理论板数为80块、进料位置为第40块、塔顶采出料比为0.7:1、溶剂比为5:1及回流比为5:1的优化条件下,间二乙苯质量含量由59.00%提高到79.00%,收率达到93.73%以上。本文研究为进一步萃取和结晶提取间二乙苯提供条件。     

Aspen Plus异丁醇-水萃取精馏过程的模拟计算

借助Aspen Plus,对异丁醇-水体系萃取精馏过程所用的溶剂1,4-丁二醇、1,3-丁二醇、1,3-丙二醇、1,2-丙二醇、甘油、乙二醇等进行了模拟计算,确定分离能力大小的顺序为:1,4-丁二醇>甘油>乙二醇>1,2-丙二醇>1,3-丙二醇>1,3-丁二醇。在此基础上,以1,4-丁二醇为萃取剂,对该体系的萃取精馏过程进行了模拟计算,确定了萃取精馏过程的最佳工艺操作条件,并在此条件下获得质量浓度高达99.75%的异丁醇产品。为异丁醇-水萃取精馏分离工艺工业化提供了理论依据和设计参考。     

热集成变压精馏分离甲缩醛和甲醇工艺模拟及优化

在分析甲缩醛和甲醇二元体系共沸特性基础上,提出热集成变压精馏分离甲缩醛和甲醇共沸体系的工艺方法。利用AspenPlus软件对该分离过程进行模拟计算,采用NRTL方程作为物性计算模型,其二元交互作用参数由汽液相平衡数据回归,详细分析了加压塔和常压塔的理论板数、进料位置和回流比对分离过程的影响,并进行能耗比较。结果表明,采用热集成变压精馏分离工艺,可很好地实现甲缩醛与甲醇的分离,较佳的操作条件为:加压塔操作压力1.0MPa,理论板数28,第18块板进料,回流比3.2,塔釜甲缩醛含量可达99.9%;常压塔操作压力0.1 MPa,理论板数24,第14块板进料,回流比2.6,塔釜甲醇含量可达99.5%。与常规变压精馏相比较,热集成变压精馏可节省能耗达35.5%,为共沸物分离过程的设计和改造提供依据。     

直接还原炼铁行业中两段粉煤气化工艺模拟的研究

根据碳和水蒸汽、二氧化碳气化是吸热反应的原理,开发了用化学反应法回收高温煤气显热的煤基两段组合式新气化工艺,在发电及钢铁行业有着非常广阔的应用前景.论文用模拟软件Aspen Plus,建立了两段(一段气流床,二段固定床)组合式粉煤气化模型,模拟直接还原炼铁过程(DRI)中的两段组合式气化工艺.研究在二段是否补加水蒸汽,以N2及CO2作为粉煤输送介质的气化工艺指标,模拟结果表明:二段炉内补加水蒸汽时,将会增加二段气化用煤量,而降低了出口煤气中的有效气含量.因此两段气化工艺用于炼铁行业时,选择一段气流床的粉煤以CO2作为输送介质,既增加二段炉内的气化剂,又增加整个气化工艺出口煤气的有效气成分,满足直接还原炼铁行业的要求.