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。     

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。     

差压热耦合精馏分离甲基环戊烷/苯过程的动态性能研究

以环戊烷/苯二元物系为例,采用动态模拟软件Aspen Plus Dynamics,对差压热耦合精馏的动态控制性能进行研究与分析.根据其工艺流程特点与分离操作要求建立了一种合理的控制方案.同时,对进料的流量、温度和组成扰动进行分析,考察塔顶、塔釜产品组成和流量等对进料扰动的闭环响应特性,分析该控制方案下差压热耦合精馏工艺对不同干扰因素的抗干扰性能和动态稳定特性.结果显示,该流程动态可控性强,各指标均能在干扰施加后较短时间内达到稳定,对各项干扰的稳定性能良好.     

甲醇-苯共沸体系变压精馏分离工艺的动态控制

基于甲醇和苯共沸体系的压敏性,利用Aspen Plus和Aspen Dynamics软件对变压精馏分离该体系的稳态工艺进行了模拟和优化,研究了该工艺的动态特性,提出了控制产品纯度的3种控制结构：基础控制结构、比例控制结构和双比例与温度?组分联合控制结构,通过对控制结构添加±20%的组分和流量干扰测试控制结构的稳定性. 结果表明,基础控制结构基本能实现稳健控制,但不能解决组分干扰引起的产品纯度偏差过大等问题;比例控制结构可实现相对稳健的控制,但改进效果不显著;双比例与温度?组分联合控制结构在受到20%进料和组分干扰后,产品纯度能较快恢复至设定值的99.90%,实现稳健控制.     

丁二酸二甲酯精制工艺的设计与模拟分析

阐述了采用换热匹配利用加氢反应放热的丁二酸二甲酯精制工艺,该工艺基于对C4资源深度利用的顺酐酯化法生产丁二酸二甲酯技术。运用Aspen Plus软件对工艺流程进行了稳态模拟计算,工艺优化结果为:脱轻塔的适宜进料位置、优化的回流比和塔顶采出量分别为第5块板、7和19 kg/h;精制塔的适宜进料位置、优化的回流比和塔顶采出量分别为第11块板、3和764 kg/h;最终获得纯度(质量分数)高达99.9%的丁二酸二甲酯产品,其回收率为99.8%。另外运用Aspen Dynamics软件进一步考察了该工艺的动态性能,在进料流量和进料组成扰动情况下,控制系统可以有效调整装置操作条件使其在2—4 h内趋向平稳运行,精馏塔采用单端温度控制结构足以保证丁二酸二甲酯产品纯度和回收率。稳态和动态模拟结果为丁二酸二甲酯精制工艺的工业化设计和实际操作提供了借鉴。     

环己烯催化精馏水合制备环己醇系统响应特征分析

环己醇是一种重要的有机化工产品,本文建立了一种加入助溶剂的环己烯催化精馏水合生产环己醇工艺。主要针对催化精馏塔进行了分析,希望可以为后续控制策略的研究提供基础,首先通过Aspen Plus Dynamics软件建立动态模型,并进行了RD塔有机相回流比、RD塔再沸器热负荷、进料流量三个操作变量扰动下的产品纯度和产量的动态分析。结果表明环己醇产量和纯度对于RD塔再沸器热负荷和RD塔有机相回流比的响应比较灵敏。其次,通过开环灵敏性分析和奇异值分解分析的方法对RD塔单温度控制方案和双温度控制方案的灵敏板位置进行了分析,单温控制和双温控制的结果一致,第7块板温度可由有机相回流比控制,第17块板温度可由再沸器热量输入控制。双温控制的条件数为1. 25,表明双温度控制方案从稳态角度看是可行的。     

侧线精馏塔高效分离二甲醚-甲醇-水的稳态模拟与动态控制研究

利用Aspen Plus模拟软件对二甲醚-甲醇-水分离过程中的侧线精馏塔进行稳态研究,在设计规定下对侧线精馏塔的设计与操作参数进行确定与优化,最终获得侧线精馏塔的理论板数为52块,最佳进料位置为第32块塔板,侧线出料位置为第12块塔板,回流比为41,灵敏板为第3块塔板。通过Aspen Dynamics考察了进料流量扰动(±5%)和进料组成扰动(±5%)的工况下,侧线精馏塔采出的产品纯度、灵敏板温度、采出量、再沸器热负荷等参数均可达到平衡,恢复至设定值,模拟结果说明侧线精馏塔的控制方案有效可行。     

棕榈酸异丙酯反应精馏塔的设计与控制

反应体系中混合物的相对挥发度排序对整个反应精馏过程的设计和控制都有很大的影响,针对拥有最不利相对挥发度排序的棕榈酸异丙酯(IPP)反应精馏塔的特点,建立合理的稳态模型,并设计常规的温度控制TC方案以及新颖的温差控制TDC方案来控制出料产品的纯度。通过Aspen Dynamics软件进行模拟仿真实验。在系统中引入3种干扰(操作压力,进料流量和进料组分)用于评估2种控制方案的性能。仿真结果表明:2种控制方案最终都能很好地控制出料产品的纯度,这突显了稳态模型设计的合理性。但TDC方案明显具有更好的鲁棒性,保证了产品纯度的同时还使系统能够快速的稳定,且超调量较小,这为今后反应精馏过程的设计与控制提供了一种新思路。     

硫酸铵溶液三效并流蒸发系统的动态模拟

以江苏某化工厂三效并流蒸发含有一定浓度氨气的硫酸铵溶液为例,采用Aspen Plus软件进行稳态模拟,以稳态模拟结果作为动态模拟的初始条件,建立三效并流蒸发系统的动态模型,利用Aspen Dynamics软件对带有基本控制结构的三效蒸发溶液浓缩系统进行研究,分析进料流量、温度和组成发生变化时系统其他参数的变化规律。结果表明,当进料流量、温度及组成发生变化时,液相出口浓度阶跃性变化。为使液相出口浓度保持恒定,制定了2种控制方案,进料流量串级控制和加热蒸汽流量串级控制,并对其控制效果进行比较。动态分析表明,2种控制方案均能稳定液相出口浓度,但加热蒸汽流量串级控制方案超调量更小、恢复时间更短。动态模拟结果对实际生产操作的多效蒸发溶液浓缩系统的控制提供一定的指导作用。     

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。     

苯氯化反应精馏双目标控制系统设计

针对苯氯化反应精馏过程高纯度、高转化率控制要求,分析与氯化苯纯度和苯转化率相关的变量匹配关系,设计了2种双目标控制结构。CS-1是以反应段温差、灵敏板温度为被控变量的温度控制方案,通过增加流量扰动前馈补偿回路提高系统动态性能;CS-2采用了以塔釜氯化苯含量、进料比软测量模型输出为被控变量的成分控制方案。最后采用Aspen Dynamic建立动态流程模拟系统,验证控制方案的有效性。模拟结果表明,2种控制方案能有效抑制进料流量或成分扰动带来的进料苯转化率和产品氯化苯纯度变化。     

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。     

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。     

反应精馏隔壁塔生产乙酸正丁酯的优化与控制

对反应精馏隔壁塔生产乙酸正丁酯过程进行了模拟、优化与控制的系统研究。利用Aspen Plus软件模拟乙酸甲酯与正丁醇的酯交换反应过程,以年总费用(TAC)为目标函数进行过程优化,通过稳态敏感性分析及相对增益矩阵(RGA)判据得到不同的操纵变量与控制变量匹配关系,以此为基础,在Aspen Dynamics平台建立了若干控制结构并进行分析对比。结果表明,利用两股反应物呈比例进料可较为有效地抵抗进料扰动,最后提出的无再沸器热负荷与混合物进料量比值(Qr/F)控制的改进控制结构CS3,在降低反应精馏隔壁塔控制过程超调量方面有较大的优越性。     

γ-十一内酯反应精馏过程的控制模拟及分析

研究了反应物大大过量情况下,γ-十一内酯的反应精馏过程控制。利用Aspen Dynamics软件进行γ-十一内酯反应精馏过程的动态模拟,通过灵敏度判据进行了温度控制板的选择,并在Aspen Dynamics建立了单端温度控制结构CS1和两端温度控制结构CS2。对系统施加进料流量±10%扰动和进料组成±5%扰动测试,测试结果表明,CS2控制结构可有效抵抗运行过程中的进料扰动,维持系统稳定运行,保证γ-十一内酯收率60%。由此说明两点式温度控制结构能够有效进行γ-十一内酯反应精馏过程控制。     

碳酸二甲酯-甲醇共沸体系分离的模拟与控制

作为一种新环保型化工产品,碳酸二甲酯近年来在各行业中得到了广泛应用。由于碳酸二甲酯产品中常含有与之形成共沸物的甲醇,因此需要特殊工艺对其进行分离。本文利用Aspen Plus软件建立了严格稳态模型,对比了萃取精馏、共沸精馏和变压精馏分离碳酸二甲酯-甲醇二元共沸物的3种分离工艺,并以系统能耗为目标进行单变量分析,得到最低能耗下的萃取精馏、共沸精馏、变压精馏工艺参数。稳态分析结果表明:萃取精馏过程能耗只占变压精馏的29.0%、占共沸精馏的30.2%,其节能优势明显。在此基础上,采用Aspen Dynamics软件对萃取精馏最佳工艺进行了控制研究,提出了两种控制结构。结果表明,含有固定再沸器/进料比例的改进控制结构能够有效地应对进料流量与进料组成扰动,保证碳酸二甲酯和甲醇产品纯度。     

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。     

醋酸乙烯精馏四塔控制结构的设计与模拟

首先运用Aspen Plus软件对醋酸乙烯精馏四塔进行稳态优化,优化后的操作条件为进料板位置31块板、回流比7.22、塔顶馏出量1007 kg/h。根据实际生产经验及Shinskey精馏控制三项准则,提出了单板温度控制方案(CS1)与双板温度控制方案(CS2)。动态模拟研究结果表明CS1可以保证精馏塔的稳定操作,CS2在产品质量控制上更胜一筹,但两者均不能克服进料组分的扰动。因此本文提出了一种新的控制结构:组分-温度控制结构(CS3),动态模拟结果显示,添加进料组分扰动后,塔顶产品浓度仍可满足质量要求。     

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。     

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...