双溶剂协同萃取精馏分离乙酸甲酯-甲醇-水工艺模拟

针对乙酸甲酯-甲醇-水体系,在筛选萃取剂的基础上,提出了双溶剂四塔萃取精馏、单溶剂三塔萃取精馏及双溶剂协同萃取精馏3种分离工艺.用Aspen Plus软件模拟萃取精馏过程,并以能耗和年总费用作为评价指标,用SR-Polar方程计算各萃取精馏工艺合适的操作参数和设备参数.结果表明,水和乙二醇是分离该体系较合适的萃取剂,单溶剂三塔萃取精馏工艺较双溶剂四塔萃取精馏工艺优异,能耗减少约37.9%,年总费用降低约38.9%.双溶剂协同萃取精馏工艺比双溶剂四塔萃取精馏工艺和单溶剂三塔萃取精馏工艺能耗分别减少约45.6%和12.4%,年总费用分别降低约43.5%和11.6%.     

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.     

四氢呋喃-甲醇-乙酸甲酯-水热集成双溶剂萃取精馏工艺

针对四氢呋喃-甲醇-乙酸甲酯-水四元物系中存在多个二元共沸物的特点,本工作提出了常规双溶剂萃取和热集成双溶剂萃取两种精馏工艺。基于WILSON方程计算得到热力学数据,并对萃取剂进行了筛选。结果表明,对于四氢呋喃-甲醇和乙酸甲酯-甲醇共沸物系,选用水作为萃取剂最为合适;而对于四氢呋喃-水和乙酸甲酯-水共沸物系,则选用乙二醇作为萃取剂最为合适,且总溶剂比为0.65,乙二醇和水的比例为1.3。在此基础上,以能耗和年总费用(TAC)作为精馏工艺的评价指标,对提出的常规双溶剂萃取和热集成双溶剂萃取精馏工艺进行了模拟,并利用夹点分析技术对双溶剂萃取精馏系统的换热网络进行了优化。研究结果表明,优化后的换热网络其冷公用工程消耗降低44.12%,热公用工程消耗节约42.49%。与常规双溶剂萃取精馏工艺相比,热集成双溶剂萃取精馏工艺其能耗降低约43.29%,节省TAC约26.89%,热力学效率提高了3.25%。可见,热集成双溶剂萃取精馏工艺用于分离以上四元共沸物系,具有较好的技术经济优势。     

[Emim]AC萃取精馏分离乙酸甲酯和甲醇工艺模拟

以离子液体1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐([Emim]AC)为萃取剂,萃取精馏分离乙酸甲酯和甲醇共沸体系。采用Aspen Plus流程模拟软件,对萃取精馏工艺进行了模拟和优化。考察了溶剂比、全塔理论塔板数、原料进料位置、萃取剂进料位置和回流比等工艺参数对分离效果的影响。萃取精馏塔的最佳工艺参数为:全塔理论板数30,原料和萃取剂进料位置分别为第23块和第2块理论板,回流比为1.0,溶剂比为0.7。闪蒸罐操作温度和压力分别为85℃和20 kPa。在最优工艺条件下,产品乙酸甲酯的质量分数达到99.95%,甲醇的质量分数达到99.54%,均满足分离要求。说明采用离子液体[Emim]AC作为萃取剂分离乙酸甲酯和甲醇共沸物具有工业应用前景。     

基于机械蒸汽再压缩和有机朗肯循环技术的双溶剂协同萃取精馏分离乙酸甲酯-甲醇-水节能工艺

针对双溶剂协同萃取精馏分离乙酸甲酯-甲醇-水三塔分离工艺特性及高能耗特点,把机械蒸汽再压缩(MVR)和有机朗肯循环(ORC)余热发电技术应用于该三塔的优化,提出了带中间再沸器的MVR热泵和ORC耦合MVR热泵两种节能精馏工艺。以年总费用(TAC)为精馏工艺评价指标,净输出功为ORC系统评价指标,采用Aspen Plus软件对提出的节能工艺进行模拟与优化。研究结果表明,就乙酸甲酯回收塔和甲醇回收塔而言,带中间再沸器的MVR热泵精馏工艺较常规双溶剂协同萃取精馏工艺能耗分别减少了57.38%和9.66%;TAC分别节省了31.34%和11.69%。而对于溶剂回收塔,带中间预分塔的ORC耦合MVR热泵精馏工艺较常规双溶剂协同萃取精馏工艺能耗减少了50.16%,TAC节省了36.13%。就整个萃取精馏系统而言,优化后的精馏工艺比原有双溶剂协同萃取精馏工艺能耗减少了45.48%,TAC节省了31.33%。     

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。     

制取无水叔丁醇的精馏工艺优化和对比

无水叔丁醇是一种重要的化工原料,然而在工业生产过程中会与水形成最低共沸物,难以通过简单精馏的方式获得。基于此,本文提出双塔萃取精馏、隔壁塔萃取精馏和反应精馏三种精馏工艺来制取高纯度叔丁醇。在双塔和隔壁塔萃取精馏的优化中,利用Aspen Plus软件模拟该分离过程,以年度总费用（TAC）为目标进行过程优化,得到最佳操作参数。在反应精馏塔中,采用环氧乙烷多股进料的方式,环氧乙烷可与水反应并打破叔丁醇/水的共沸平衡最终制得无水叔丁醇。鉴于反应精馏塔的复杂性,对于反应精馏塔的操作参数进行详细的灵敏度分析以确定反应精馏塔在叔丁醇除水的可行性和潜力。模拟结果表明,与双塔萃取精馏相比,隔壁塔萃取精馏虽然能降低能耗但是也会增加6.51%的TAC,因此隔壁塔萃取精馏并不具有经济性;而反应精馏塔则能降低47.69%的能耗和35.36%的TAC,显现出巨大的应用潜力。     

热集成变压分离碳酸二甲酯-甲醇过程模拟

针对常规变压分离碳酸二甲酯和甲醇工艺能耗较高的问题，文中提出了分离该体系的热集成变压精馏新工艺。采用Aspen Plus软件及Wilson物性方法，以年度总费用最小为目标对两塔的塔板数、进料位置、回流比等参数进行了优化，结果为总塔板数常压塔24块，加压塔11块；进料位置为常压塔第6块，加压塔第7块；回流比常压塔为1.5,加压塔为1.2。加压塔塔顶和常压塔塔底的温差为74℃,满足完全热集成的条件。完全热集成变压分离该工艺总能耗成本为0.114×10⁶美元/a,年度总费用为0.185 8×10⁶美元/a,相比于常规变压精馏工艺，完全热集成工艺可节省能耗约46%,年度总费用节省约39.2%。模拟结果表明：碳酸二甲酯和甲醇产品纯度(质量分数)可达到99.5%,满足分离要求。完全热集成变压精馏工艺可以经济、有效地分离该共沸物。     

用ASPEN模拟结果优化甲醇和碳酸二甲酯共沸物萃取精馏

介绍酯交换法生产聚碳酸酯工艺中的副产品,甲醇和碳酸二甲酯共沸物的分离。以萃取精馏工艺,选用苯酚为萃取剂,利用萃取精馏塔和萃取剂再生塔精馏回收,分离甲醇和碳酸二甲酯共沸物。采用Aspen Plus软件中的设计规定和灵敏度分析工具对分离流程进行模拟设计和优化。从结果分析:可实现甲醇和碳酸二甲酯的工业化分离,并将再生塔回收的萃取剂重复循环利用,具有很好的工业价值。考察萃取剂进料位置、萃取剂与恒沸物的摩尔比和回流比等操作参数对分离性能的影响,给出各塔的优化操作参数,总结其热负荷和分离效果。     

变压精馏分离甲醇-丙酮的工艺模拟及优化

采用Aspen Plus软件,以塔釜能耗为目标,以甲醇、丙酮纯度为约束函数,对双效变压精馏分离甲醇-丙酮工艺过程进行模拟。分析了操作压力、理论板数、回流比、进料位置和进料温度等参数对精馏过程的影响。确定了最优工艺参数：减压塔操作压力40 kPa,理论板数37,回流比2.4,进料塔板数26,进料温度25 ℃;常压塔理论板数30,回流比4.2,进料塔板数23。减压塔所得甲醇质量分数为99.0%,常压塔所得丙酮质量分数为99.7%。对比变压精馏和萃取精馏过程,变压精馏更容易得到高纯度丙酮产品,节能约13.4%。模拟结果对工业设计和设备改造具有一定指导意义。     

PROⅡ对反应精馏系统的模拟分析

乙酸甲酯的制备是反应精馏在工业上的典型应用。采用美国SIMSCI公司开发的化工流程模拟软件PROII,模拟催化反应精馏法制备乙酸甲酯过程,分析了塔的操作压力、回流比、甲醇的进料位置以及甲醇过量程度等参数对反应精馏塔分离效果的影响。模拟结果表明,较低的操作压力有利于该反应的进行,反应精馏塔的最佳回流比为1.80~2.15,甲醇宜在反应区的底部进料,甲醇与乙酸的摩尔比宜为1.2∶1。     

工业废液醋酸异丙酯-甲醇回收工艺模拟与优化

基于醋酸异丙酯-甲醇共沸体系的特性分析,提出热集成变压精馏技术分离醋酸异丙酯-甲醇的工艺方法。利用Aspen Plus模拟软件,以醋酸异丙酯-甲醇的质量分数为约束变量,过程能耗最低为目标函数,采用优化分析工具,得到了模拟流程的理论塔板数、进料位置、回流比等优化工艺参数。在此条件下,得到质量分数不低于0.998的醋酸异丙酯和甲醇产品,回收率均达到99.9%以上。与传统变压精馏工艺相比,采用高压塔的塔顶气相潜热作为常压塔再沸器热源的热集成变压精馏工艺节能率达41.05%。     

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%。     

变压精馏分离乙酸甲酯和甲醇共沸物

乙酸甲酯和甲醇共沸物对压力变化敏感,因此采用变压精馏工艺对共沸物进行高效分离。低压塔和高压塔压力分别设置为101.325 kPa和810.600 kPa。基于相图分析,确定了精馏序列和工艺流程。以年度总费用(TAC)最小为原则,优化了进料位置、回流比、塔板数等设计变量,确定了最佳工艺参数。工艺优化完成后,通过调节双塔的回流比,对高压塔的冷凝器和低压塔的再沸器进行了完全热集成。由结果可知:在低压塔回流比为0.9,高压塔回流比为2.07时,完全热集成变压精馏工艺的TAC最小。相比无热集成的变压精馏工艺,完全热集成工艺的设备投资和能耗费用均明显降低,最终TAC费用节约31.40%,在经济上更合理,也为类似的共沸物分离工艺提供了一定的技术参考。     

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。     

连续萃取精馏分离环己烯-环己烷的模拟与优化

利用化工流程模拟软件Aspen Plus V8.6,以N, N-二甲基乙酰胺为萃取剂对环己烯-环己烷体系进行萃取精馏模拟及优化。通过灵敏度分析工具确定了环己烯萃取精馏塔的最佳工艺操作参数为:全塔采用74块理论板数,萃取剂进料位置在17块理论板,原料进料位置在第40块理论板,回流比为12.8,溶剂比为7.6,此时环己烯分离塔顶环己烯质量分数≤1.5%,萃取剂N, N-二甲基乙酰胺质量分数≤0.002 1%,塔釜环己烯回收率≥99.7%,满足工艺分离要求。对现有生产工艺进行了优化,优化后系统能耗降低了约9.6%。     

分壁式萃取精馏塔制取无水正丙醇的实验与模拟研究

采用分壁式萃取精馏塔制取无水正丙醇,以乙二醇为萃取剂,在溶剂比为3、主塔回流比为2.5时,实验测得塔顶正丙醇的质量分数达到96.03%,塔釜乙二醇的质量分数达到99.44%,可作萃取剂直接循环利用。利用Aspen Plus对该工艺进行模拟计算,其结果与实验基本一致。模拟对比该工艺和常规双塔萃取精馏工艺,结果显示分壁式萃取精馏塔节能22.5%,降低了能耗和设备投资。     

加盐萃取-精馏耦合分离甲醇-甲苯的工艺研究

研究了加盐萃取分离甲醇-甲苯共沸体系,考察了盐水种类、用量、质量分数及萃取温度等因素对萃取效果的影响,计算了在各种萃取条件下甲醇和甲苯的分配系数。实验结果表明:CaCl2水溶液的萃取效果最好,在CaCl2水溶液质量分数为0.35、萃取温度40℃、溶剂比(体积比)1.5∶1的条件下,甲醇的分配系数为2.32,选择性系数为18 200。基于以上实验数据,回归得到了萃取液液相平衡常数与萃取温度关联式的模型参数。在此基础上,提出了加盐萃取-精馏耦合分离甲醇-甲苯3塔工艺流程,并利用Aspen Plus软件中的Extract模拟萃取塔、RadFrac模拟精馏塔,选用NRTL-HOC和ELECNRTL热力学模型,对提出的工艺进行模拟计算,得到了合适的工艺操作条件。模拟结果表明:当萃取塔理论板数为5块;甲醇回收塔理论板数为21块、回流比为1.8;甲苯回收塔理论板数为28块、回流比为2.4时,分离得到的甲醇和甲苯的质量分数分别为0.996和0.997。     

带塔底储罐的间歇萃取精馏的实验研究

提出了带塔底储罐的间歇萃取精馏操作方式.新操作方式使精馏过程中加入的溶剂及塔内回流液直接流入塔底储罐,不再返回塔釜.以乙二醇为溶剂分离乙醇–水共沸物的实验研究表明,新操作方式克服了普通间歇萃取精馏塔釜体积庞大的缺陷,同时具有塔釜温度稳定、加热容易控制、收率提高等优点.     

具有热集成和水集成的甲醇精馏新工艺及其模拟

提出了一种新的三塔精馏工艺用于合成甲醇的精制过程.在采用差压双效精馏实现系统内的热集成方案中,新工艺从加压精馏塔进料板上部的侧线采出中等甲醇浓度的物料作为常压精馏塔的进料,有效地平衡了两塔的分离负荷,进一步降低了双效精馏的总能耗,同时,将预精馏塔产生的盐碱类物质浓缩分离到加压塔底采出,使常压塔底出料为高纯度软水,将其循环复用为预塔萃取水,实现了系统内的工艺软水集成,不但降低了新鲜工艺软水的消耗,而且还减少了系统的废水排放量.运用计算机稳态模拟方法对传统的两塔工艺、现有的三塔双效精馏工艺和本文提出的新工艺进行了对比研究,研究结果表明：新工艺可以比两塔工艺节能49.2%,节水38.0%;比现有三塔工艺节能24.7%,节水38.0%.