反应精馏合成醋酸正丁酯的模拟和优化

利用Aspen Plus模拟了合成醋酸正丁酯的反应精馏过程,并分析各工艺参数对产品纯度和再沸器热负荷影响。通过优化得出最佳工艺参数为:理论塔板数为16;精馏段、反应段和提馏段塔板数分别为5、7和4;醋酸和正丁醇的进料塔板数分别为5和7;酸醇进料比为1:1;回流比为1。在此条件下产品醋酸正丁酯的纯度达99.55%;乙酸的转化率达99.71%,再沸器的能耗较低。     

分壁式精馏塔分离醇类三元物系的模拟研究

采用分壁式精馏塔分离乙醇-正丙醇-正丁醇三元物系,通过Aspen Plus软件对其进行严格计算.模拟优化之后的塔设备参数和操作条件为：主塔理论板数为35块,进料段理论板数为16块,回流比为9.15,在进料段的第9块板处进料,侧线出料位置为第18块板,隔板的上下端连接位置分别为主塔第10块板和第27块板.与常规的两塔精馏相比,再沸器热负荷减少33.79%.     

萃取精馏法分离乙二胺和H_2O的共沸物

研究了萃取精馏工艺对乙二胺和水共沸物的分离。通过Aspen Plus模拟计算了水对乙二胺(EDA)的相对挥发度,以此建立了一种快速筛选萃取剂的方法,确定最佳萃取剂为1,4-丁二醇。以1,4-丁二醇为萃取剂,选用Aspen Plus中的RadFrac严格精馏模型,进一步对萃取工艺操作参数进行了模拟优化,确定了脱水塔及EDA精制塔的最佳操作条件,即脱水塔理论塔板数为27,原料进料位置为第7块理论板,萃取剂进料位置为第3块理论板,萃取剂用量为300 kg/h,回流比为0.5;EDA精制塔理论板数为29,回流比1.5,进料位置在第5块理论板。在最优工艺条件下,水的理论纯度(质量分数)可达99.90%,EDA纯度大于99.90%,回收1,4-丁二醇纯度大于99.90%;对1,4-丁二醇的萃取效果进行了实验验证,水纯度达到99.99%,EDA纯度达到99.92%,实际萃取结果与模拟结果相当。     

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%。     

离子液体催化反应精馏合成乙酸乙酯工艺模拟

为研究离子液体在反应精馏中的作用,采用离子液体1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氢盐（[BMIM]HSO₄）作为催化剂,对乙酸和乙醇合成乙酸乙酯的反应精馏流程进行了计算模拟。在确定了参数的酯化反应动力学的基础上,用Aspen Plus软件建立了反应精馏流程,研究了催化剂用量、精馏段理论板数、反应段理论板数、乙醇进料位置、进料摩尔比、持液量及回流比等参数对反应精馏过程的影响。研究结果表明,塔顶乙酸乙酯的质量分数随催化剂用量、精馏段理论板数、反应段理论板数和持液量增大而增大,工艺流程存在最佳回流比以及最佳进料酸醇摩尔比。得到的优化条件如下：离子液体与乙酸摩尔比为1：2.5,进料酸醇摩尔比为4：1,理论塔板数为21块,乙酸和催化剂在第7块理论塔板进料,乙醇在第19块理论塔板进料,塔板持液量0.1L,回流比为4,塔顶乙酸乙酯的质量分数可以达到98.73%。     

反应萃取精馏处理乙醇废水的工艺模拟

设计了反应萃取精馏工艺,旨在从乙酸乙酯制备过程产生的乙醇废水中精制乙酸乙酯。通过灵敏度分析,确定了一套较好的工艺参数,精馏塔总理论板数20,精馏段理论板数12,反应段理论板数6,回流比1.3,溶剂在第4块理论板进料。该条件下乙酸乙酯的质量分数达到了99.7%。     

以苯胺为萃取剂萃取精馏分离苯-环己烷共沸体系

利用Aspen Plus流程模拟软件,模拟了以苯胺为萃取剂,萃取精馏分离苯-环己烷体系的工艺流程,考察了溶剂比、全塔理论塔板数、原料进料位置、萃取剂进料位置等因素对分离效果的影响。确定了最佳工艺操作参数为:萃取精馏塔的全塔理论板数为32,原料和萃取剂进料位置分别为第25块和第5块理论板,回流比为1.5,溶剂比为2.5。产品环己烷的纯度达到99.66%,苯的纯度达到99.66%,再生的萃取剂苯胺的纯度达到99.99%。     

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。     

苯-异丙醇-水共沸体系的模拟分离

基于Aspen Plus概念设计,提出了一种普通精馏-液液萃取-萃取精馏相结合的分离工艺,得到了苯和异丙醇的质量分数分别为99. 9%和99. 2%,并利用灵敏度分析,确定各塔的关键模拟参数:初分塔的理论板数为5,进料位置为第2块理论板,塔顶采出量为300. 0kg/h;脱水塔的理论板数为12,进料位置为第6块理论板,塔顶采出量为117. 0 kg/h;萃取精馏塔的理论板数为36,进料位置为第30块和第3块理论板,塔顶采出量为100. 8 kg/h;萃取剂回收塔的理论板数为10,进料位置为第4块理论板,塔顶采出量为16. 2 kg/h;液液多级萃取塔的理论板数为9。     

甲醇-苯共沸物连续萃取精馏工艺的流程模拟

基于化工模拟软件Aspen Plus,选用苯甲醚为萃取剂,采用UNIFAC模型,对甲醇-苯共沸体系的连续萃取精馏过程进行模拟与条件优化。采用Sensitivity灵敏度分析考察了萃取精馏塔的的溶剂比(萃取剂对原料的物质的量比)、全塔理论板数、原料进料位置、萃取剂进料位置、回流比等因素对分离效果与热负荷的影响。确定的最佳工艺方案为:全塔理论板数为28,原料和萃取剂分别在第22块和第6块理论板进料,回流比为1,溶剂比为2。在此工艺方案下:产品甲醇和苯的纯度均达99.94%,萃取剂苯甲醚的回收率达99.99%,模拟与优化结果为甲醇-苯共沸物连续萃取精馏分离过程的工业化设计和操作提供了理论依据和设计参考。     

稀盐酸中回收氯化氢的分壁式萃取精馏工艺

提出了从稀盐酸中回收氯化氢的分壁式萃取精馏工艺,建立了工艺流程。采用浓硫酸作为萃取剂,利用Aspen Plus化工模拟软件对工艺流程进行了模拟和参数优化。参数优化结果为理论板数42块,原料进料在第16块板,萃取剂进料在第3块板,回流比取1.5。根据优化的参数进行模拟,与常规萃取精馏工艺进行了对比,结果表明在满足分离要求的前提下,分壁式萃取精馏的工艺流程再沸器负荷降低了14.2%,冷凝器的负荷降低了15.4%,能耗降低的同时还可以节省设备投资和运行费用。     

变压精馏分离甲醇-苯体系的模拟与优化

基于甲醇-苯二元共沸体系的压力敏感性,利用Aspen Plus软件对变压精馏(PSD)分离甲醇-苯工艺进行模拟与优化。采用序贯迭代法,以年度总费用(TAC)最小为目标函数,确定了最佳工艺条件:低压塔理论板数19,原料进料位置为第12块塔板,回流板位置为第9块板,回流比0.7;高压塔理论板数21,进料位置第14块塔板,回流比1,所得甲醇和苯产品纯度均达到了99.9%。同时,探究了变压精馏分离甲醇-苯工艺的部分热集成方案,与传统变压精馏相比可节能42.7%,可为甲醇-苯分离的实验研究及其他共沸体系的分离提供参考。     

偏氯乙烯生产精馏过程仿真和优化

运用化工流程模拟软件ASPEN PLUS对偏氯乙烯(VDC)生产精馏过程中的低沸塔、高沸塔精馏提纯过程进行了模拟。选择合理的热力学模型,模拟结果与现场运行数据吻合较好,同时对此精馏过程进行了优化分析。结果表明,低沸塔需要的最优理论板数为42块。低沸塔的优选进料板为第6块理论板,低沸塔采用侧线出料,优选出料板为第38块理论板。高沸塔需要的最优理论板数为20块,且优选进料板为第11块理论板。根据此优化结果,在不改变原设备规格的情况下,VDC产量可以提高18%,能耗降低28%左右。     

丙酮缩合制备异丙叉丙酮的催化精馏模拟

利用Aspen Plus研究了丙酮脱水缩合生成异丙叉丙酮的反应精馏工艺流程,首先对丙酮脱水缩合生成二丙酮醇和异丙叉丙酮的动力学进行实验研究,考察了反应温度对丙酮反应速率的影响,根据经验反应动力学模型,通过Matlab回归得到了动力学参数。将得到的动力学方程用Fortran语言编写并嵌入到Aspen Plus。分析了反应段理论板数、进料板位置、精馏段理论板数、提馏段理论板数等因素对丙酮转化率和异丙叉丙酮选择性的影响。优化后的催化反应精馏塔工艺,丙酮转化率达到99%,异丙叉丙酮选择性达到93%。     

完全热集成变压精馏分离乙酸乙酯和甲醇的模拟

采用Aspen Plus软件及NRTL模型对乙酸乙酯-甲醇物系进行了完全热集成变压精馏模拟操作。以乙酸乙酯和甲醇的质量分数为约束函数,以塔釜的热负荷为目标,对两塔的理论板数、进料位置以及回流比进行了优化。基于完全热集成工艺的优化结果为高压T1塔理论板数16块,原料进料位置为第8块板,循环物料进料位置第4块板,回流比为4;常压T2塔理论板数28块,进料位置为第11块板,回流比为5.7。T1高压塔塔底得到的乙酸乙酯和T2常压塔塔底甲醇质量分数都能达到99.5%的分离要求,与传统的变压精馏相比完全热集成变压精馏能耗降低49%。通过实验室的间歇变压精馏小试实验验证,可以分离得到高纯度的乙酸乙酯和甲醇,对实际工艺操作和设备改造有一定的指导意义。     

反应精馏合成一氧化氮的模拟研究

反应精馏技术可将化学反应和精馏过程进行耦合,在塔内同时实现两种过程.利用Aspen Plus流程模拟软件对四氧化二氮与水反应合成一氧化氮的反应精馏过程进行模拟计算.通过对设备及操作参数优化,获得的最佳参数为:理论板数为32块,反应段理论板数为12～24块,硝酸循环采出比为0.35.经参数优化后,反应精馏塔中四氧化二氮的...     

异丙醇-异丙醚-水三元物系分离的模拟与研究

提出了非均相层析-萃取精馏分离工艺,并基于Aspen Plus对该分离过程进行模拟研究,以得到质量分数为98.3%的异丙醚和99%的异丙醇,水相异丙醚的质量分数小于2×10-5,异丙醇的质量分数小于1×10-4为目标,确定了粗馏塔、醚精制塔、异丙醇精制塔、乙二醇回收塔最佳工艺参数。粗馏塔的理论塔板数为26,进料板位置为第13块理论板,摩尔回流比为0.14。醚精制塔的理论塔板数为23,进料板位置分别为第3和15块理论板,摩尔回流比为0.92。异丙醇精制塔的理论塔板数为25,进料板位置为第3和第18块理论板,摩尔回流比为2.85。乙二醇回收塔的理论塔板数为40,进料板位置为第15块理论板,摩尔回流比为0.08。总体工艺具有流程简单、产品纯度高、易于操作的特点。     

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。     

乳酸过量进料反应精馏合成乳酸甲酯研究

针对乳酸与甲醇酯化反应体系中乳酸和甲醇的沸点分别为最高沸点与最低沸点,属于反应精馏设计中最劣沸点序列,导致乳酸甲酯反应精馏过程反应段效率低下的问题,设计了乳酸过量进料的反应精馏合成乳酸甲酯工艺。以年度总费用(TAC)为目标,采用序贯优化法对过程工艺参数进行优化设计,结果表明当乳酸过量比为1.3、反应精馏塔反应塔板数为7块、提馏段塔板数为16块(包括塔底再沸器)时,过程年度总费用达到最小为3.05×10~6 CNY×a~(-1)。相比于等比进料合成乳酸甲酯反应精馏工艺,乳酸过量进料反应精馏工艺能耗降低70.4%,TAC减小51.2%,更具经济效益。     

酯交换合成乙二醇二乙酸酯反应精馏研究

采用反应精馏技术以乙二醇和乙酸仲丁酯为原料,通过酯交换合成乙二醇二乙酸酯。使用Aspen Plus对反应精馏塔进行模拟与优化,其结果为:操作压力为70 kPa,精馏段理论板数为4,反应段理论板数为15,提馏段理论板数为4,酯醇摩尔比为3∶1,回流比为2,该条件下,乙二醇转化率和塔釜乙二醇二乙酸酯质量分数达99%以上。在模拟基础上,进行反应精馏小试实验,最终确定全塔26节塔节,乙二醇和乙酸仲丁酯分别在第4节和第23节进料,全塔操作压力为70 kPa,酯醇摩尔比为3∶1。回流比为2,乙二醇转化率为98.17%,塔釜乙二醇二乙酸酯质量分数为97.54%。实验与模拟结果在误差范围内,验证了模拟计算的可靠性,为工业化提供了理论基础。