萃取精馏分离四氢呋喃-水共沸物的模拟研究

利用化工流程模拟软件Aspen Plus,以DMSO为萃取剂,模拟研究四氢呋喃-水共沸物的分隔壁萃取精馏和单塔侧线采出萃取精馏过程。分隔壁萃取精馏优化后工艺参数为:主塔22块理论板,萃取剂3块理论板处进料,原料17块理论板处进料,回流比0.5,溶剂比0.45;副塔10块理论板,回流比2.4。可得到摩尔分数为99.90%的四氢呋喃和99.19%的水,回收萃取剂的摩尔分数为99.72%。和常规双塔萃取精馏相比,冷凝器热负荷降低18.63%,再沸器热负荷降低15.58%,实现了有效节能。而单塔侧线采出萃取精馏不能实现四氢呋喃和水的有效分离。     

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%。     

萃取精馏分离异丙醇-水共沸物的模拟及节能

利用Aspen Plus软件对异丙醇脱水常规萃取精馏流程、带液相侧线抽出萃取精馏流程及带气相侧线抽出萃取精馏流程进行模拟,并以最小年总费用(TAC)为目标对3种工艺进行全局经济优化。结果表明,与常规萃取精馏相比,带液相侧线抽出萃取精馏流程的TAC下降了6.99%,CO_2排放量减少7.85%;带气相侧线抽出萃取精馏流程的TAC降低了7.42%,CO_2排放量减少9.94%。带气相侧线抽出萃取精馏工艺最优操作参数:T-101塔板数为37,回流比为0.96,萃取剂进料量为8 500 kg/h,T-201塔板数为12,回流比为0.2。该研究结果可为异丙醇脱水萃取精馏的设计及节能提供一定的理论依据。     

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%。     

萃取精馏分离苯/环己烷共沸体系模拟与优化

以糠醛作为萃取剂分别使用常规萃取精馏、隔壁塔萃取精馏和差压热集成萃取精馏对苯和环己烷体系进行分离研究,使用流程模拟软件Aspen Plus V8.4进行模拟分析,对初步设计的三稳态流程,分别进行灵敏度分析,使用多目标遗传算法对过程进行整体优化以获得最优结构参数。结果表明,隔壁塔萃取精馏和差压热集成萃取精馏相对于常规萃取精馏所需再沸器热负荷可分别减小21.5%和15.7%。对三工艺流程进行经济性分析,发现与常规流程相比,隔壁塔萃取精馏的年总费用下降了6.0%,而差压热集成萃取精馏年总费用增加了50.8%,为萃取精馏分离苯/环己烷共沸体系工业化设计提供了理论依据和设计参考。     

乙醇脱水分壁式萃取精馏工艺研究

利用Aspen Plus过程模拟软件,采用乙二醇作萃取剂,模拟研究了分壁式萃取精馏对摩尔分数为82%乙醇溶液脱水的分离过程。建立了分壁式萃取精馏模型,得到了优化的工艺参数,主塔理论板数为11块,精馏段理论板数为5块,回流比为0.10;副塔原料进料位置为第14块板,萃取剂进料位置为第4块板,隔板在副塔第18块板底端,萃取精馏段回流比为0.419,溶剂比为1.1。比较了分壁式萃取精馏和常规双塔2种流程下的能耗。模拟结果表明,采用分壁式萃取精馏,再沸器能耗降低了15%,节能效果明显。     

萃取精馏制取无水乙醇过程不同节能方案的对比

以乙二醇为萃取剂从乙醇-水体系制取无水乙醇产品。基于流程模拟软件,对常规萃取精馏过程以及双效萃取精馏、分割式热泵萃取精馏、隔壁塔萃取精馏和内部热集成萃取精馏等4种节能工艺进行模拟及优化。设计规定如下:无水乙醇中乙醇质量分数不低于99.5%,回收的萃取剂中乙二醇质量分数不低于99.9%,废水中的质量分数为99.5%以上。在相同的设计基础和设计要求下,获得各流程最优的操作参数,并从节能效果及经济性分析对比4种节能工艺。结果显示:相比于常规萃取精馏过程,虽然内部热集成萃取精馏工艺可将能耗降低14.1%,节能效果最佳,但双效萃取精馏过程总成本最低,年均总成本可降低7.2%,是最具经济性的工艺过程。本研究为乙醇-水体系萃取精馏分离工艺的工业化提供了设计基础和理论依据。     

分壁式萃取精馏分离乙腈-正丙醇的模拟研究

利用Aspen Plus软件,采用N,N-二甲基甲酰胺作萃取剂,研究了分壁式萃取精馏和常规双塔萃取精馏方法对该混合物的分离,均能实现混合物的有效分离。其中分壁式萃取精馏得到正丙醇和乙腈的质量分数分别为99.12%和99.59%。和常规双塔萃取精馏相比,分壁式萃取精馏流程再沸器热负荷降低11.02%,冷凝器热负荷降低17.69%,实现了有效节能。     

正交设计优化分壁式萃取精馏分离乙酸异丙酯-异丙醇的模拟研究

利用Aspen Plus模拟软件,以DMSO为萃取剂,采用分壁式萃取精馏对乙酸异丙酯和异丙醇共沸物进行分离模拟研究,采用正交设计对灵敏度分析结果进行进一步优化,得到乙酸异丙酯和异丙醇质量分数分别为99.44%和99.34%,回收萃取剂质量分数99.99%。分壁式萃取精馏过程相比于常规双塔萃取精馏再沸器热负荷降低7.74%,冷凝器热负荷降低22.81%,实现了有效节能。     

醋酸甲酯和甲醇热集成变压精馏分离工艺模拟与优化

基于对醋酸甲酯与甲醇二元共沸特性的分析,提出热集成变压精馏分离醋酸甲酯和甲醇的工艺. 利用Aspen Plus软件对该分离过程进行模拟,以NRTL活度系数方程为物性计算方法,其二元相互作用参数由气液相平衡数据回归,分析了加压塔和常压塔的理论板数、进料位置及回流比对分离效果的影响,并进行了能耗比较. 结果表明,该工艺能很好地分离醋酸甲酯和甲醇,较佳的工艺条件为：加压塔操作压力909 kPa,理论板数32,第21块板进料,回流比4.2,塔釜醋酸甲酯纯度99.8%;常压塔操作压力101 kPa,理论板数30,第20块板进料,回流比4.6,塔釜甲醇纯度99.0%. 与常规变压精馏相比,热集成变压精馏可节能达45.8%;与以水为萃取剂的萃取精馏分离工艺相比,热集成变压精馏分离工艺更适合醋酸甲酯与甲醇体系的分离.     

萃取精馏分离苯/环己烷共沸体系的控制策略

将常规萃取精馏、差压热耦合萃取精馏以及隔壁塔萃取精馏技术应用于以糠醛为萃取剂的苯和环己烷共沸物分离过程。在稳态模型的基础上,利用Aspen Dynamics软件进行控制研究,对三工艺流程提出了若干控制策略。结果表明,对于常规萃取精馏过程,再沸器热负荷与进料量比值控制结构在降低控制过程超调量方面表现出明显优势;对于差压热耦合萃取精馏过程,带有压力-补偿控温策略的方案控制效果更佳;而对于隔壁塔,则选择了无隔板下方气液分离比控制的结构来作为较优的控制策略。     

Mechanism analysis of solvent selectivity and energy-saving optimization in vapor recompression-assisted extractive distillation for separation of binary azeotrope

Octane and p-xylene are common components in crude gasoline, so their separation process is very important in petroleum industry. The azeotrope and near azeotrope are often separated by extractive distillation in industry, which can realize the recovery and utilization of resources. In this work, the vapor–liquid equilibrium experiment was used to obtain the vapor–liquid equilibrium properties of the difficult separation system, and on this basis, the solvent extraction mechanism was studied. The mechanism of solvent separation plays a guiding role in selecting suitable solvents for industrial separation. The interaction energy, bond length and charge density distribution of p-xylene with solvent are calculated by quantum chemistry method. The quantum chemistry calculation results and experiment results showed that N-formylmorpholine is the best solvent among the alternative solvents in the work. This work provides an effective and complete solvent screening process from phase equilibrium experiments to quantum chemical calculation. An extractive distillation simulation process with N-formylmorpholine as solvent is designed to separate octane and p-xylene. In addition, the feasibility and effectiveness of the intensified vapor recompression assisted extraction distillation are also discussed. In the extractive distillation process, the vapor recompression-assisted extraction distillation process is globally optimal. Compared with basic process, the total annual cost can be reduced by 43.2%. This study provides theoretical guidance for extractive distillation separation technology and solvent selection.     

异丙醇脱水技术研究进展

主要介绍了异丙醇-水分离的几种工艺和新方法。在介绍异丙醇脱水常规工艺的基础上,重点阐述隔壁共沸精馏、间歇萃取精馏、吸附蒸馏和膜分离法等新工艺,具体分析了各种方法的优缺点及研究情况,并展望了异丙醇-水分离工艺的前景。     

硫茚萃取精馏分离的模拟计算

采用Aspen plus软件模拟计算硫茚的萃取精馏,并通过了实验的校核。然后,通过对相同操作条件下不同萃取剂的硫茚萃取精馏模拟,预测了不同萃取剂在实际萃取精馏中的分离效果,选取了合适的高选择性的萃取剂,得到了少量实验的验证,达到事半功倍的效果。     

Simulated annealing-based optimal design of energy efficient ternary extractive dividing wall distillation process for separating benzene-isopropanol-water mixtures

This article investigates the performances of different extractive distillation processes intensified with dividing-wall column for separating benzene-isopropanol-water ternary mixtures. All the processes with ethylene glycol as solvent are optimized with the minimal total annual cost (TAC) as target. In order to get the global optimal solution intelligently, an improved simulated annealing algorithm is adopted, which is programmed in MATLAB and linked to Aspen Plus. The results show that the extractive dividing wall column-solvent (EDWC-S) process consisting of an extractive dividing wall column and a solvent recovery column is the best scheme. It can reduce the TAC by 28.65％and CO2 emissions by 32.84％com-pared to the conventional triple-column extractive distillation process.     

离子液体/低共熔溶剂在煤基液体分离中的应用

为了实现煤基液体各组分利用价值最大化,本文综述了离子液体和低共熔溶剂对组分组成复杂的煤基液体进行高效萃取分离的研究进展。首先介绍了离子液体和低共熔溶剂的性质及分类;其次根据分离目标的不同,将离子液体和低共熔溶剂对煤基液体典型组分的萃取分离分为四个方面进行阐述：煤基液体提酚、燃料油萃取脱硫、燃料油萃取脱氮、芳烃和脂肪烃的分离。分析表明,离子液体和低共熔溶剂对实际煤基液体的提酚效果较好,能分离出绝大多数的酚类化合物;燃料油萃取脱硫时,离子液体和低共熔溶剂对实际煤基液体的单次脱硫率均不高,需3～5次重复萃取后才能获得理想效果;燃料油中的碱性及非碱性含氮化合物很难被同一种离子液体或低共熔溶剂一次性分离出,导致实际油品的脱氮率较低;大多数离子液体和低共熔溶剂进行芳烃和脂肪烃的分离时不能获得理想的分配系数和选择性,尚无法用于实际芳烃和脂肪烃的分离。氢键、π-π、CH-π、范德华力等分子间相互作用的差异是实现离子液体或低共熔溶剂进行煤基液体典型组分分离的主要原因。依据分离对象,设计合适的离子液体和低共熔溶剂,提高实际煤基液体分离时的萃取率和选择性;分析并解决离子液体和低共熔溶剂用于实际煤基液体各组分分离时可能出现的问题,势必会推进煤基液体高值化分离的工业化进程。     

丁二烯萃取蒸馏新工艺

巴斯夫（BASF）的丁二烯萃取蒸馏工艺是以NMP（N-甲基吡咯烷酮）为溶剂的工艺，三种普遍用于丁二烯萃取溶剂中NMP是唯一无毒的溶剂。BASF公司投入了大量的精力改进了以NMP为溶剂的丁二烯萃取蒸馏的工艺。新工艺包括萃取蒸馏区。脱气区。蒸馏区和溶剂回收区。新工艺设备减少，投资降低10%，维护费用减少15%，装置安全性得到改善。     

醋酸甲酯-甲醇-水的分离方法比较及展望

综述了醋酸甲酯-甲醇-水的分离方法,对反应精馏、萃取精馏、加盐萃取精馏等方法进行了概括和总结,比较醋酸甲酯提取工艺、条件、纯度及得率等因素,得出采用液液萃取法,具有工艺简单、能耗低等特点,有较好应用前景.     

DMC-甲醇-水三元混合物的萃取精馏分离工艺

运用Aspen Plus软件回归文献数据校正了碳酸二甲酯（DMC）-水（H₂O）混合物的UNIQUAC热力学模型参数,并以该模型为基础分析了水作为萃取剂萃取精馏分离DMC-甲醇（CH₃OH）-水三元混合物的分离原理,结合混合组分的三角相图和物料组成设计了反向萃取精馏工艺,发现选用水为萃取剂可以利用DMC-水的部分互溶特性,通过三塔精馏即可分离DMC-甲醇-水三元混合物,沸点较高的DMC和少量水由塔顶馏出,而沸点较低的甲醇和大部分水由塔底采出,避免了DMC-甲醇二元共沸物的形成。同时,在相同分离要求下设计了变压精馏工艺,通过对两个精馏工艺参数模拟优化,发现萃取精馏工艺的总冷凝负荷和总加热负荷分别为888.7kW和898.2kW,其总能耗较变压精馏工艺节约了47.2%,萃取精馏工艺的年总费用（TAC）比变压精馏工艺下降了48.8%。