非平衡级速率模型用于催化精馏过程的模拟计算

采用非平衡级速率模型对醋酸甲酯水解的催化精馏中试过程进行了模拟计算,反应精馏段催化剂填料层的气相和液相传质系数用自行测定的经验关联式计算,提馏段的填料层传质系数用Onta的关联式,反应速率根据所测定的宏观反应动力学方程结合催化剂包的效率因子进行计算,得到令人满意的结果．     

催化蒸馏塔内反应段的传质特性研究

催化蒸馏过程以其独特的优点，正逐步受到人们的注意。本文以醋酸甲酯的催化蒸馏塔为背景，对其内反应段的气液传质特性进行了系统的研究，其目的是为催化精馏过程的设计和模拟提供基础。实验中，气液呈逆流流动，测定在常压，２５℃下进行，采取内径为５０ｍｍ的玻璃管。塔中催化剂捆束的填充高度为５２８ｍｍ。实验结果用非线性最小二乘法回归，最后得到气液传质准数关联式。     

背包式酶催化反应精馏制备丁酸丁酯模拟优化

提出了背包式酶催化反应精馏合成丁酸丁酯的新工艺,将酶催化反应转移到塔外,优化了丁酸丁酯的生产过程。首先,进行丁酸乙酯与正丁醇的酯交换反应动力学实验,建立反应动力学模型,并验证该工艺流程中此模型计算结果的可靠性。然后,运用Aspen Plus对背包式反应精馏新工艺进行了流程模拟和优化设计,分别确定提馏段、精馏段的塔板数,回流比等主要参数。优化后的模拟操作条件为：精馏段塔板数5、提馏段塔板数7、回流比5、侧线循环总量6 kmol/h、侧反应器4个,此时正丁醇的反应转化率能达到99.85%,产品纯度为94.71%,有效减少了设备投资,为背包反应精馏的更优利用提供了理论依据和可行方案。     

醋酸酐分离塔改造的模拟研究

由于吉林石化分公司电石厂醋酐车间醋酸酐分离塔(筛板塔)提馏段腐蚀严重,检修困难,装置不能正常运行,提出采用精馏段仍然为原板式塔结构,提馏段为规整填料结构的新型混合精馏塔。采用工程模拟软件PROII对萃取精馏过程进行了模拟,模拟结果表明:计算数据与实际操作情况吻合,可以按照模拟情况对实际装置进行改造。     

精对苯二甲酸生产中副产物醋酸甲酯催化精馏水解研究

在间歇搅拌釜反应器中考察了不同强酸性阳离子交换树脂催化醋酸甲酯水解效果的影响,选择Amberlyst 35型阳离子交换树脂为水解催化剂.建立了催化精馏实验装置,反应段采用捆扎包装填方式,考察了塔结构、进料水酯比、回流进料比和空速对催化精馏效果的影响.结果表明,催化精馏水解合适的条件为醋酸甲酯从反应段底部进料,水从反应段顶部进料,反应段6块理论板,提馏段5块理论板,空速0.36 h-1,进料水酯物质的量比5,回流进料体积比3,醋酸甲酯的水解率可以达到61.6%.使用Aspen Plus软件对醋酸甲酯催化精馏水解过程进行模拟,模拟值和实验值吻合较好.     

一种甲醇氧化羰基化制备碳酸二甲酯的工艺

正一种甲醇氧化羰基化制备碳酸二甲酯的工艺是采用催化精馏塔为主要反应装置,催化精馏塔的上部为精馏段,中部为反应段、下部为提馏段,提馏段塔底设再沸器,精馏段塔顶设冷凝回流器,液相甲醇从催化精馏塔的反应段顶部进料,加压的CO和氮气从提馏段底部进料,O_2在反应段分成1-5份气体分段进料,反应段中下降的甲醇与上升的CO/O_2逆流接触,在反应段催化剂填料床层中不断反应生     

考虑反应热的乙氧基化反应精馏塔能量内部集成与优化

以正丁醇和环氧乙烷为原料合成乙二醇正丁醚(EGMBE)为例,利用数学模型和模拟分析方法,研究了包含大量反应热效应的乙氧基化反应精馏(ERD)塔中反应热的利用及系统能量优化问题。研究表明,当采用常规的、将反应段直接叠加于提馏段之上的塔设计时,反应热并没有贡献于分离操作或减小再沸器的热负荷,而只是被冷凝器中的冷却介质移走。分析了反应热的可利用途径,提出一种将反应段和提馏段分割、从反应段移出反应热供提馏段加热的内部热集成乙氧基化反应精馏结构--IHIERD。模拟结果表明,IHIERD 将使再沸器的温度从462.5 K降低到420.0 K,冷凝器负荷降低11%,外部能量输入降低14%,节能效果显著。     

氯硅烷精馏孔板波纹填料塔直径计算

根据氯硅烷精馏脱轻塔气液相负荷和相关物性参数,采用Bain-Hougen关联式计算了250Y型金属孔板波纹填料在精馏段和提馏段顶、底的液泛气速。在运行工况条件下,获得最小空塔气速所对应的塔径为Φ2500mm,结果采用F.R.I.进行了校核,为氯硅烷精馏填料塔塔径选择提供参考。     

乙酸正戊酯酯化反应动力学探讨与催化精馏模拟

在间歇釜式反应器中,以NKC-9阳离子交换树脂为催化剂,对乙酸和正戊醇催化合成乙酸正戊酯的酯化过程进行了研究。实验考察了不同催化剂用量及反应温度对乙酸转化率的影响,同时测定了实验条件下乙酸正戊酯酯化反应的反应动力学数据。采用拟均相模型对实验数据进行关联,得到了平衡常数和反应速率常数的计算式。在本实验条件下,该酯化反应为吸热反应,反应热及正、逆反应活化能分别为8.339kJ/mol、50.191kJ/mol和41.852kJ/mol,平衡常数及正、逆反应速率常数与温度的关系式分别为：K=54.2173e^-8338.8/RT,k₁=95402.5e^50191/RT,k₂=1759.6e^41852.2/RT。结合测定的动力学方程,建立了基于严格数学模型的过程模拟计算方法,对乙酸正戊酯催化精馏酯化过程进行过程模拟优化。优化后的操作条件为精馏段板数3、反应段板数9、提馏段板数14、进料位置7、混合进料酸醇摩尔比1.1∶1,此时塔釜乙酸正戊酯摩尔分数与正戊醇转化率达到99%以上。     

干气制乙苯反应精馏过程的数值模拟

利用Fluent进行干气制乙苯反应精馏过程流场的数值模拟并对入口液相流速进行优化,以获得最佳的工艺操作参数,为工厂实际操作提供参考.多相流采用VOF模型,湍流模型选择模型.假设反应区域填料由45.波纹管组成,在精馏和提馏区域设置孔隙率,考虑气液两相传质的影响,采用UDF编程设置反应速率参数,完成了对Fluent的二次开发,在此基础上分别进行了反应精馏塔的冷态和热态的数值模拟,计算了3组不同流速下的流场,通过对比最终确定最佳入口液相流速为O.1 m·s-1.     

催化精馏合成乙酸乙酯的工业试验

以固体酸为催化剂,在中试催化精馏塔中进行了乙酸与乙醇反应制备乙酸乙酯的工业试验,试验塔的精馏段塔径为600 mm,内装陶瓷规整填料,反应精馏段塔径为1 000mm,内装7层立体催化精馏塔板.采用连续操作,考察了不同的回流比、釜酸质量分数、进料流量对反应和分离过程的影响,同时测定了塔板上气液相质量分数的分布.通过试验得到...     

2-Methylpropylacetate synthesis via catalytic distillation

The paper deals with a 2-methylpropylacetate synthesis process development. The process is based on esterification of acetic acid with 2-methylpropanol by the reactive distillation method. A column in which separation of the reaction products takes place together with esterification in catalytic active separation packing is utilized in this process. Computer simulation of catalytic distillation has been performed to study the process and to evaluate the pilot plant experimental data. KATAPAK^® S structural packing was used in the reaction zone, while stripping and rectifying sections of the column were packed by CY^® packing. A good agreement between the simulation results and pilot plant data has been achieved.     

催化蒸馏技术的研究现状及其应用

催化蒸馏是20年代80年代迅速发展起来的一种新技术。它具有投资少、低能耗和选择性高等特点。本文对近年来催化蒸馏过程研究现状及其应用进行了综述,介绍了催化蒸馏塔及催化剂,对催化剂床中结构、装填方式、传质和数学模型进行了总结;提出促进这一学科领域发展的几个关键问题,提出研究中的不足及今后的研究方向。     

两级分离式超重力精馏实验研究

在常压下以乙醇/水体系为研究对象进行了两级分离式超重力精馏中试。分别考察了超重力因子β、回流比R、原料液流量F对整个系统、精馏段和提馏段理论塔板数(NTP)的影响。在中试实验的基础上建立了超重力精馏的传质数学模型,并应用逐步回归法分析得出了对超重力精馏传质显著性影响由高到低依次为:馏出液摩尔分率、超重力因子、回流比、馏出比、进料摩尔分率。     

炼油减压精馏塔汽提工艺传质过程模拟与分析

为了揭示减压塔汽提工艺的传质过程特性,进而改进汽提操作,采用改进的减压精馏过程模拟方法和传质计算方法,分析了炼油常减压装置的汽提工艺的传质特点。在深化对于汽提工艺的理解基础上论证了采用填料汽提塔(段)的必要性以及设计、分析的基本方法。计算分析结果表明侧线汽提塔内填料分离性能保持恒定,汽提塔的分离效率与减压塔对应分离段接近,所以在设计和操作中应给予汽提塔(段)充分重视。减压塔底汽提段的工艺和水力学特点与侧线汽提塔相同。塔底汽提蒸汽质量流率应小于减压塔进料质量流率1%,否则将导致减压塔整体分离效率降低。     

外部热耦合复合精馏塔的经济性与可控性评价

外部热耦合复合精馏塔系统是一种新型的精馏塔系统,通过操作在不同压力下的两个精馏塔的精馏段和提馏段之间的热传递来提高热力学效率。根据精馏段和提馏段热耦合的相对位置不同,外部热耦合复合精馏塔系统可分为对称型和非对称型两种结构。为便于设计和实现,可用外部换热器替代外部热耦合得到简化的结构。本文以乙烯乙烷物系分离过程为对象,通过对外部热耦合复合精馏塔系统建立了静动态模型,采用四点控制的方法,对三种结构的外部热耦合复合精馏塔的经济性和可控性两方面做了分析,证明了非对称型优于对称型外部热耦合复合精馏塔。同时,对使用外部换热器简化外部热耦合结构的方法提供了理论依据和参考。     

内部热耦合精馏塔的操作性能与模拟

对同轴式内部热耦合精馏塔的操作性能和节能效果进行了研究,考察了全回流操作条件下,压缩比对回流量、冷凝器负荷和再沸器负荷的影响。结果表明,随着压缩比的增大,回流量、冷凝器负荷和再沸器负荷均降低。通过实验数据计算得到了该塔的理论板数和两塔间的传热量,精馏段为9块理论板,提馏段为4块理论板,当压缩比为2.2:1时,两塔间传热量为9.98kW。连续操作条件下,对内部热耦合精馏塔的节能效果进行了分析,通过与常规精馏塔的比较,内部热耦合精馏塔可节约52.3%的冷量,输入的再沸器和压缩机总负荷可节约20.34%。另外,基于实验数据,对该内部热耦合精馏塔进行了动态模拟,经连续操作下的实验验证,该内部热耦合精馏塔可在2h后达到稳定操作。     

Balancing design and control of an olefin metathesis reactive distillation column through reactive section distribution

In this contribution, balance of design and control is investigated through reactive section distribution in an olefin metathesis reactive distillation column. Four designs with different strategies for reactive section distribution are studied and these include one with all stages as reactive ones (design-I), one with the distribution of reactive section according to the principle of internal mass integration (design-II), and ones with the extension of the reactive section of the design-II by five stages to either the stripping section (design-III) or the rectifying and stripping sections simultaneously (design-IV). The design-II appears to be more thermodynamically efficient than the design-I but with considerable degradation in process controllability. The design-III and design-IV retain most of the economical advantages of the design-II with only slight deterioration in controllability as compared with the design-I. This outcome demonstrates the fact that the strategy for reactive section distribution could be an effective decision variable for the balance of design and control in the development of reactive distillation columns.     

A review on process intensification in HiGee distillation

This review paper describes the state‐of‐the‐art in the field of HiGee contactors used for gas–liquid mass transfer processes, with a special focus on distillation, and for heterogeneously catalyzed reactions. Several types of rotating beds are discussed, including single‐block rotating packed‐bed, split‐packing rotating bed, rotating zigzag bed, two‐stage counter‐current rotating packed bed, blade packing rotating packed bed, rotating bed with blade packing and baffles, counter‐flow concentric‐ring rotating bed and crossflow concentric‐baffle rotating bed. The working principles of HiGee technology, as well as the modeling, design and control aspects, and practical applications are explained and discussed. In addition, this paper addresses the advantages and disadvantages with respect to mass‐transfer performance, pressure drop, rotor complexity and suitability to perform continuous distillation and to be filled with catalyst packing for heterogeneous reactions. © 2017 Society of Chemical Industry