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。     

基于利润核算的常减压装置中段取热优化

常减压装置是炼化企业最重要的组成部分之一,不仅其用能情况关乎全套工艺流程的总能耗,而且其侧线产品收率和品质对下游工艺具有举足轻重的影响。目前常减压装置取热比例对净利润影响的研究相对较少,本文借助Aspen流程模拟软件及其相关组件对塔设备和换热网络进行模拟,在其他工艺参数优化的基础上,分析了常压塔和减压塔的高温位中段取热比例对侧线产品收率、换热器维护及折旧费用、循环水费用以及燃料油费用的影响。结果表明高温位中段取热比例与换热器维护和折旧费用呈正相关,而与轻油拔出率、循环水费用以及燃料油费用呈负相关。通过以上分析结果确定了将常二中取热比例从33.1%提高到38.1%,减三中取热比例从40%降低到35.4%,可以使得炼化企业的净利润进一步提高1.46亿元/年,为企业进一步提高生产效益提供了理论基础。     

热集成变压分离碳酸二甲酯-甲醇的优化与控制

利用Aspen Plus软件对碳酸二甲酯-甲醇物系,提出了热集成变压精馏新工艺,以年度总费用(TAC)最小为目标函数进行经济优化,优化结果显示可以节约能耗33.82%,TAC节省25.97%。在动态控制系统中,针对常压塔温度分布均匀、灵敏板选择困难的问题,给出一种简单有效的导斜率判据方法。在此基础上,研究了常压塔不同灵敏板以及不同控制结构对完全热集成工艺动态可控性的影响。结果表明:常压塔第29块塔板作为灵敏板的组成/温度串级控制结构CSC,可以有效处理±10%进料流量和进料组成扰动。对于超过10%进料流量和组成扰动,高压塔(HPC)压力波动大、产品不易控制的特点,在CSC基础上建立的压力-补偿温度控制结构CSD,使两塔产品的稳态余差较小,可以处理±20%的进料流量和组成扰动,实现更稳健的动态控制。     

优化甲醇精馏操作减少杂醇油采出量

兖矿鲁南化工有限公司350 kt/a甲醇精馏系统采用三塔精馏工艺,其中常压塔侧线第10、12块塔板采出少量杂醇油,以降低常压塔下部高沸点富集液的浓度,提高精甲醇产品质量。统计发现,2018年及2019年第一季度采出杂醇油含醇量平均为77. 61%,且杂醇油采出量高达进料量的0. 43%。分析认为,杂醇油采出量大的主要原因为加压塔与常压塔负荷分配不均、常压塔回流比不合理。为此,在对有关生产数据进行采集及整理的基础上,探寻出最佳的加压塔与常压塔负荷分配比例及常压塔回流比,用于指导生产后,杂醇油采出量占比降至0. 28%,相应提高了精甲醇产量及精馏收率,在优化产品质量的同时实现了高产低耗;但杂醇油含醇量仍较高(约75. 21%),这将是下一步的优化目标。     

萃取精馏制取无水乙醇的过程优化研究

对萃取精馏制取无水乙醇进行优化研究.以工业乙醇为原料,乙二醇为萃取剂,基于UNIFAC活度系数模型,使用Aspen Plus化工模拟软件对无水乙醇生产过程中各参数对分离效果的影响进行模拟计算和优化.结果表明,当原料工业乙醇流量为10000 kg·h-1,萃取精馏塔具有28块塔板,溶剂回收塔具有10块塔板时,优化的操作参数为:萃取精馏塔原料进料位置为第18块塔板,萃取剂的进料位置为第3块塔板,回流比为2.4,萃取剂与原料进料比(质量)为1∶1,溶剂回收塔进料位置为第4块塔板,回流比为1.2.在优化参数条件下,产品无水乙醇的质量分数可达99.96%,萃取精馏塔再沸器的热负荷为7242.55 kW,溶剂回收塔再沸器的热负荷为977.71 kW.优化的结果对工业生产具备指导意义.     

胜利原油常减压蒸馏装置的流程模拟优化与应用

采用Aspen Plus软件对常减压蒸馏装置进行流程模拟计算,获得了各产品的温度、流量等关键参数及产品的馏程曲线,并与实际数据对比,二者吻合良好。分析了温度沿塔板的分布,运用灵敏度分析工具对相关参数进行优化,并将优化结果应用于实际生产,获得良好的应用效果。     

响应面法应用于隔壁塔优化的研究

响应面法是一种考虑多因素的优化方法,结合Design Expert中的Box-Behnken设计方法来分析隔壁塔,并预测优化因素。运用Aspen Plus模拟,简捷计算和严格计算后,通过灵敏度功能逐个分析操作参数,在达到相同分离效果时,结果与传统二塔对比。最后,以进料位置、侧线采出位置、液相流量和气相流量为4因素,再沸器热负荷和各个产品的摩尔分数为响应值,进行试验设计分析获得全局最优值。结果表明,每个因素对响应值的影响均显著,总热负荷分别降低23.6%、18.4%,塔板数减少,成本降低。相对于隔壁塔单因素的优化,产品纯度提高,能耗也进一步降低。     

变压精馏分离乙腈-异丙醇模拟计算及中试应用

利用乙腈-异丙醇物系在不同压力下共沸组成有较大变化的特点,提出变压精馏分离该共沸物系的工艺流程。对该分离过程进行了模拟计算,分析了减压塔和常压塔的理论板数、进料位置和回流比对分离效果的影响,得到了优化后的工艺参数。以模拟计算结果为指导设计并建立了中试装置。结果表明,优化后的工艺参数为:减压塔理论板数20,进料位置为第16块板,回流质量比2.66;常压塔理论板数22,进料位置为第13块板,回流质量比1.79。减压塔底异丙醇产品质量分数可达99.50%,常压塔底乙腈产品质量分数可达99.90%。中试结果表明关键数据与模拟值基本相符。     

三塔甲醇精馏流程的模拟与优化

运用Aspen plus软件搭建甲醇精馏三塔模拟流程。设定合适的参数保证加压塔顶冷凝器热负荷和常压塔釜再沸器热负荷相匹配,两塔实现双效精馏,能量得到集成利用。利用设计灵敏度分析工具对塔板数、进料位置、回流比和D/F等参数进行优化,确定合理的运行和操作条件,为工厂的实际生产提供参考和指导。模拟与优化结果表明:三塔流程生产的精甲醇的纯度可以达到99.9%以上,满足国标精甲醇质量指标。     

先进控制技术的应用探讨

描述了先进控制技术的发展现状以及在生产装置中的技术实现和具体实施规范.以常减压原油蒸馏装置为例,介绍了实施先进控制的主要控制器,即常压塔控制器、减压塔控制器及减压支路平衡控制器,给出了变量清单及其控制策略,对先进控制系统投用前后的效果进行了比较.结果表明,先进控制系统在生产控制中具有平稳操作,实现"卡边"控制,全馏程控制产品质量,提高高附加值产品的收率,降低装置能耗,挖掘生产装置潜力的能力.     

Optimization of crude distillation system using aspen plus: Effect of binary feed selection on grass-root design

With an objective to supplement guidelines available as general rules of thumb for the grass-root design of crude distillation unit (CDU) using binary crude mixtures, this work presents the optimization of crude distillation unit using commercial Aspen Plus software. The crude distillation unit constituted a pre-flash tower (PF), an atmospheric distillation unit (ADU) and a vacuum distillation unit (VDU). Optimization model constituted a rigorous simulation model supplemented with suitable objective functions with and without product flow rate constraints. Three different feed stocks namely Bombay crude, Araby crude and Nigeria crude were considered in this work along with various binary combinations of these crudes. The objective function considered was profit function (subjected to maximization) for cases without product flow rate constraints and raw-materials and energy cost (subjected to minimization) for cases with product flow rate constraints. Parametric study pertaining to feed selection and composition has been conducted in this work to further benefit refinery planning and scheduling. Simulation study inferred that the product flow rate constraints sensitively affect atmospheric distillation column diameter and crude feed flow rate calculations. Based on all simulation studies, a generalized inference confirms that it is difficult to judge upon the quality of the solutions obtained as far as their global optimality is concerned.     

从抽余油中分离甲基环戊烷

研究了从芳烃抽余油中分离甲基环戊烷的方法和流程,首先用Aspen Plus软件模拟了精馏法提取甲基环戊烷的分离结果。通过模拟计算得到了最优的设计参数、操作条件、各塔冷凝器、再沸器的热负荷。在此基础上,还模拟了用甲醇作共沸剂共沸精馏分离得到甲基环戊烷的结果,获得了最优的设计参数和操作条件。     

低温甲醇净化合成油尾气重整气的模拟分析

根据低温甲醇净化工艺流程,利用Aspen Plus软件建立了费托合成油尾气重整气的低温甲醇净化过程的数学模型,获得了净化气流量、各组分体积分数等关键参数,并与实际数据对比,二者相互吻合. 采用灵敏度分析方法进行了分析优化,结果表明吸收塔装置处理负荷可提高8.84%. 当吸收塔负荷不变、且净化气出口CO2的体积分数低于0.5%时,贫甲醇液的温度控制范围为-44~-41℃,吸收塔贫甲醇液量和热再生塔的蒸馏速率分别降低了11.96%和9.55%,净化过程总能耗下降9.43%.     

氯仿萃取糠醛的模拟设计研究

文章采用 Aspen Plus 软件对氯仿萃取分离糠醛过程进行了模拟研究.通过对文献报道的 VLL 数据的拟合,绘制了三元相图和剩余曲线图.根据相图和剩余曲线图,提出了两种可能的分离方案,并用 Aspen Plus 软件进行模拟分析.结果表明,两种分离方案均能得到合格的糠醛产品,但先萃取后精馏工艺(方案一)比先蒸馏后脱...     

合成氯硅烷精馏工艺改造

针对多晶硅生产中合成氯硅烷精馏工艺存在的问题,对其工艺进行了改造,采用Aspen Plus软件对改造后的工艺进行了模拟计算,并结合生产实际确定了较优的操作条件。与原工艺相比,工艺流程简单,设备数量减少,塔釜再沸器能耗减少23.56%,塔顶冷凝器能耗减少24.68%,合成精制三氯氢硅及多晶硅产品的合格率分别由改造前的92.1%和86.4%提高至97.5%和92.1%。     

Simulation of a plant scale reactive distillation column for esterification of acetic acid

Most of the reactive distillation (RD) simulation studies rely upon very scarce laboratory scale experimental data available in literature. In the present work, an industrial scale RD finishing column for ethyl acetate production is simulated using rate based model of Aspen Plus™. Available activity coefficient data could not predict composition profiles of the industrial column. Therefore, a new set of NRTL model parameters is established for this system using the vapor–liquid equilibrium data available in literature. This new set of data was used in the non-equilibrium, rate based model of Aspen Plus™. Baring the variation in concentration profile due to fluctuations caused by pseudo-steady-state behavior of industrial unit, the predicted concentration profile closely matches the plant data. The simulation results for stage efficiencies, component generation rates, and the effect of the organic reflux rate on ethanol conversion and ethyl acetate purity are also presented and discussed.     

联合精馏分离四氢呋喃-水共沸物的实验及优化模拟

由于四氢呋喃与水会生成沸点64 ℃的最低共沸物,采用三塔联合精馏的方法对其进行分离。根据文献资料选择乙二醇作为萃取精馏过程的萃取剂,并在脱水塔中对萃取精馏塔产物进行脱水。选择Aspen Plus软件对工艺流程进行模拟。选择Wilson模型及RadFrac模块对单塔工艺参数进行模拟及优化,确定了各塔进料板与回流比等最适宜参数。经实验考察的项目结果均与模拟结论一致。脱水塔产物四氢呋喃含水量可低至170 μg/g。根据优化后的参数在Aspen Plus中进行全工艺流程的闭合与模拟,终产物四氢呋喃的质量分数可达0.9995,收率为0.9988。其质量分数优于常见双塔萃取精馏流程。     

2,3-丁二醇分离纯化中反应精馏的实验和模拟

对反应萃取-水解精馏法分离发酵液中2,3-丁二醇工艺中的水解精馏进行了实验和模拟研究。实验验证了4,5-二甲基-2-丙基-1,3-二氧戊环(DPD)水解精馏得到2,3-丁二醇的可行性。采用Aspen Plus建立反应精馏模型,以UNIFAC为热力学方程,RadFrac为反应精馏模块,对常压下DPD的水解精馏进行模拟,模拟结果与实验结果吻合较好。以2,3-丁二醇的收率为主要优化目标,考察最佳塔板数、进料位置、进料比、回流比和塔顶馏出比。模拟结果表明,在最佳操作条件下,塔釜2,3-丁二醇的收率为0.981,摩尔分率为0.150。     

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。