背包式酶催化反应精馏制备丁酸丁酯模拟优化

提出了背包式酶催化反应精馏合成丁酸丁酯的新工艺,将酶催化反应转移到塔外,优化了丁酸丁酯的生产过程。首先,进行丁酸乙酯与正丁醇的酯交换反应动力学实验,建立反应动力学模型,并验证该工艺流程中此模型计算结果的可靠性。然后,运用Aspen Plus对背包式反应精馏新工艺进行了流程模拟和优化设计,分别确定提馏段、精馏段的塔板数,回流比等主要参数。优化后的模拟操作条件为：精馏段塔板数5、提馏段塔板数7、回流比5、侧线循环总量6 kmol/h、侧反应器4个,此时正丁醇的反应转化率能达到99.85%,产品纯度为94.71%,有效减少了设备投资,为背包反应精馏的更优利用提供了理论依据和可行方案。     

常压反应-减压精馏集成生产甲酸环己酯的过程模拟

采用"背包式"反应精馏集成方式(DCSR),建立了甲酸和环己烯加成生产甲酸环己酯的常压反应-减压精馏新型集成工艺,反应温度与精馏温度可以独立控制,避免了甲酸在温度超过60°C时发生分解副反应。通过模拟考察了催化剂装填量、反应器台数、塔底再沸热负荷、提馏段塔板数等参数对合成甲酸环己酯的DCSR过程的影响。结果表明,在甲酸与环己烯进料流率分别为10 mol×h~(-1)下,加成酯化生产甲酸环己酯的适宜DCSR过程参数为:侧反应器台数为2台、精馏塔板数为7块板(不包含塔顶冷凝器)、塔底再沸功率为130 W、催化剂装填总量为0.6 kg、精馏塔的操作压力为10 k Pa,在反应能力与分离能力达到最优匹配时,DCSR过程的催化剂用量仅为传统反应精馏过程的30%,提高了催化剂效率,降低了设备和生产成本。     

背包进料的背包式反应精馏生产甲缩醛的模拟

提出了一种具有背包进料的背包式反应精馏生产甲缩醛的新工艺,将部分甲醇直接加入到背包反应器中.应用过程模拟软件Aspen Plus对工艺过程进行了模拟计算,采用RADFRAC严格计算模型模拟精馏塔部分,采用NRTL方程模拟反应器部分,重点考察了进料方案和甲醇进料量对新工艺过程的影响.模拟结果表明,当仅在最靠近塔顶的背包反...     

侧反应器反应精馏过程合成醋酸甲酯的模拟

采用Aspen Plus模拟了合成醋酸甲酯的侧反应器反应精馏过程,研究进料位置、回流比、酸醇比、侧反应器数量等对反应精馏过程的影响,得到优化的工艺条件。该研究结果与传统反应精馏装置对比表明,2种精馏装置性能接近,侧反应器反应精馏技术具有工艺流程环保、塔结构简单等优点。模拟研究结果可为合成醋酸甲酯侧反应器精馏塔提供基础理论和设计数据,为在类似反应精馏体系应用该装置提供技术支持。     

不同温度反应与精馏集成生产醋酸叔丁酯的过程模拟

针对醋酸与异丁烯加成酯化可逆反应温度低、精馏分离温度高的特点,采用带侧反应器的反应精馏集成过程(SRC)建立了低温反应与高温精馏集成的醋酸叔丁酯生产新工艺。固定塔釜上升汽化量100 kmol·h^-1,规定新鲜醋酸进料的转化率达到99.9%、醋酸叔丁酯选择性达到97.0%,采用过程模拟考察了进入侧反应器的精馏塔采出量、精馏段塔板数、侧反应器进出口间隔塔板数和侧反应器台数等参数对合成醋酸叔丁酯的SRC过程的影响。模拟结果表明,醋酸与异丁烯加成酯化生产醋酸叔丁酯的SRC过程中只有反应能力与分离能力达到最佳匹配才能使单位产品的生产成本最小。研究结果为醋酸叔丁酯生产新工艺的放大设计与优化奠定了基础。     

精馏-渗透气化集成过程的研究进展

精馏-渗透气化(PV)集成过程在共沸物、近沸物等液相混和物的分离方面有着巨大的潜力,与化工生产中的传统分离方法相比,集成过程可以节能减耗,并且可以避免夹带剂的使用.列举了一些精馏-PV集成过程的工业应用和进展,分析了该集成过程技术上和经济上的可行性.最后,提出了精馏-PV集成过程的研究开发方向,为该过程的进一步发展提供...     

循环精馏技术研究进展

在“碳中和”“碳达峰”的战略目标下,过程强化是实现绿色生产的关键技术之一。循环精馏作为一种基于过程强化理论的新型精馏技术,通过采用特定塔内构件和控制方案而改变传统精馏塔内气相和液相的流动方式,实现气液两相分别呈周期性独立运动SPM的操作模式。循环精馏技术理论上可实现塔内液相返混为零,使分离推动力最大化,具有处理能力大、能耗低及分离性能好等优点。相较传统精馏操作,循环精馏技术可使单板效率提高到140%～300%,能耗降低20%～30%。本文针对循环精馏技术的研究背景、工作原理、工业应用、两种专用塔板（Maleta塔板和COPS塔板）以及循环精馏技术在隔板塔和反应精馏等过程强化技术中的应用进行了综合论述。论文对循环精馏技术的控制方法和内构件研究中存在的问题进行了总结,并对循环精馏技术的发展方向和前景进行了展望。     

精馏技术研究进展与工业应用

精馏是化学工业中应用最广泛的关键共性技术,广泛应用于石油、化工、化肥、制药、环境保护等行业。精馏具有应用广泛、技术成熟等优点,但存在设备投资大、分离能耗高等问题,因此研究开发新型高效传质元件、开发新型节能精馏技术,具有重要的社会意义和经济价值。本文从精馏塔类型、流体力学性能、传质性能、塔器大型化、过程节能、过程强化等方面,介绍了精馏技术的研究进展与工业应用。对于板式塔,从气液两相流动状态、压降、漏液和雾沫夹带方面研究了塔板的流体力学性能;对于填料塔,从压降、液泛和持液量方面研究了填料塔的流体力学性能,但目前的研究仍以经验关联式为主,缺乏严谨的的理论模型。对于气液两相的传质性能研究,简述了气液两相传质理论,但科学、精准的传质模型尚未提出。对于塔器大型化的应用研究,介绍了塔板、气液分布器和支撑装置等大型化关键技术的工业应用。从精馏过程典型节能技术、耦合节能技术、流程节能技术、低温余热回收和特殊精馏等方面,介绍了精馏过程节能与强化的应用进展。文章最后对精馏过程的传质、强化和集成进行了展望。     

隔板式反应精馏技术的研究进展

隔板式反应精馏技术是一种将隔板式精馏塔和传统反应精馏工艺相结合,反应和分离过程高度强化的复杂技术。简要介绍了隔板式反应精馏技术的特点,并重点论述了该技术在国外的应用以及控制和优化的方法,概述了隔板式反应精馏塔在国内的发展现状,最后指出该技术在节能减排的大环境下将有非常大的发展前景和应用价值。     

背包式反应器与精馏塔耦合合成醋酸甲酯的模拟

针对背包式反应器与精馏塔耦合过程循环流股多,模拟计算收敛难度大的缺点,在Aspen P lus的RadFrac模型中引入Murphree板效率,仅用一个精馏塔模型就描述了这个复杂耦合过程的模拟模型。在固定精馏塔塔板数的情况下,讨论了背包反应器个数和间隔位置、进料位置、回流比和催化剂量等因素对醋酸甲酯合成的影响。初步探索了反应能力和分离能力的匹配问题。模拟结果表明,当采用5个背包反应器,反应器之间间隔4块分离塔板的配置时,在适宜条件下醋酸总转化率可达到96.3%。     

反应精馏过程耦合强化技术基础与应用研究述评

反应精馏技术是过程强化概念在化学工业成功应用的典范。由于反应与精馏耦合的高度复杂性和非线性,反应-精馏相互影响机制、耦合方式及其过程能效调控与优化成为制约该技术广泛应用的关键科学问题。综述了近二十年来国内外反应精馏技术从基础研究到工业应用的概况,包括反应精馏过程的可行性分析与概念设计方法、稳态模拟过程优化与动态模拟控制策略设计、兼具催化反应与气液传质的高效内构件开发以及反应精馏在各领域的应用。探讨了目前制约反应精馏广泛应用关键问题的解决方法与途径,阐明了普适性的反应精馏过程开发方法,总结了基于反应精馏过程耦合的新型过程强化技术,指出了反应精馏技术的发展趋势。     

甲苯氯化连串反应的RD和SRC过程分析与比较

侧反应器与精馏塔集成(SRC)是塔内耦合反应精馏(RD)的新拓展,同时适用于反应与精馏处于相同工况和不同工况两种情形。以甲苯氯化连串反应为研究对象,分别建立了RD和SRC过程的数学模型,在相同总塔板数和塔釜上升蒸气量条件下,计算了相同工况下(反应与精馏压力均为101.3 kPa),RD与SRC过程的气/液流率、温度、组成分布,发现两者性能具有一致性。在此基础上,以产品氯化苄的生产成本为目标函数、标志系统产能的氯气进料流率和分配比例为优化变量,对甲苯氯化连串反应的相同工况RD与SRC过程、不同工况SRC过程(反应压力为101.3 kPa、精馏压力为10 kPa)进行优化,结果表明,相同压力工况下,优化得到的RD与SRC的装置产能与产品质量一致;但在不同压力工况下,SRC的产能明显提升、产品质量也有所提高,反映出不同工况SRC明显的优势。     

基于(火用)损失分析的反应精馏塔板上反应体积的优化设计

针对以选择性为主要目标的反应精馏塔设计中反应段塔板上反应体积或催化剂的分配问题,提出一种基于热力学(火用)损失分析和流程模拟计算相结合的优化设计策略。为了深层次分析反应精馏塔板上(火用)损失的原因并为制定调优方向提供理论依据,将塔板上的总(火用)损失区分为物理(火用)损失和化学(火用)损失两部分并分别进行计算。在此基础上,将建立的(火用)损失计算方法和流程模拟技术相结合,将反应段塔板上的反应体积的分配和对应的(火用)损失分布相关联,以再沸器热负荷最小为目标,通过建立的方法对反应体积的分配逐步调优,可实现反应精馏塔的优化设计。方法的有效性通过环氧乙烷水合制乙二醇反应精馏体系进行了验证。结果表明,与普遍采用的塔板上等反应体积分配的设计方法相比,通过本文建立的优化分配方法,可使系统的能耗降低18%以上,同时结果优于文献值。     

醋酸甲酯侧反应精馏过程的多变量动态控制

侧反应器与精馏塔的耦合结构与物料交换方式的灵活性,造成系统的自由度高、设计变量多,增加了该过程的稳态优化模拟和动态控制的难度。针对侧反应精馏过程(SRC)的平滑操作和自动控制问题,以醋酸甲酯工业生产过程为例,采用基于独立反应量的稳态设计方法获取最佳的反应精馏集成结构和操作参数,在此基础上设计了以产品成分调节变比值控制为主的多变量控制方案,并通过在Aspen流程模拟软件建立醋酸甲酯侧反应精馏动态流程模拟系统,验证控制方案的有效性。     

反应精馏相关技术研究进展(Ⅱ)--过程优化与控制技术

反应精馏是近些年来发展起来的一种特殊的精馏形式,它将化学反应和分离过程耦合在一个设备中同时进行,具有传统工艺无法比拟的优势,已成为化工自动化领域的研究热点。由于反应和分离共存,给反应精馏的控制和优化带来了新的问题。本文以此为背景综述反应精馏研究中的关键方向———操作优化和控制技术的研究进展,并对其研究前景进行展望。     

苯氯化侧反应精馏过程的系统设计与控制(英文)

The distillation column with side reactors (SRC) can overcome the temperature/pressure mismatch in the traditional reactive distillation, the column operates at temperature/pressure favorable for vapor-liquid separation, while the reactors operate at temperatures/pressures favorable for reaction kinetics. According to the smooth operation and automatic control problem of the distillation column with side reactors (SRC), the design, simulation calculation and dynamic control of the SCR process for chlorobenzene production are discussed in the paper. Firstly, the mechanism models, the integrated structure optimal design and process simulation systems are established, respectively. And then multivariable control schemes are designed, the controllability of SRC process based on the optimal steady-state integrated structure is explored. The dynamic response performances of closed-loop system against several disturbances are discussed to verify the effectiveness of control schemes for the SRC process. The simulating results show that the control structure using conventional control strategies can effectively overcome feeding disturbances in a specific range.     

环丁砜萃取精馏过程模拟分析及工艺参数优化

以环丁砜-烃类相平衡数据和NRTL-RK热力学方法为基础，对环丁砜萃取精馏过程进行了全流程模拟和工艺操作参数优化。综合考虑各个操作变量及其关联，提出了基于局部耦合参数迭代优化的整体协同优化的策略。通过文献数据回归和Aspen Plus物性估算系统相结合，补充修正了缺失的模型参数，并以此模拟分析了各关键操作参数对环丁砜萃取精馏过程能耗和分离效果的影响。结果表明：当萃取精馏塔操作压力为0.17 MPa，溶剂回收塔操作压力为0.05 MPa时，贫溶剂最佳温度为100℃，原料饱和气相进料的最佳进料位置为第50块塔板；溶剂回收塔最佳回流比为0.33；最佳进料位置为第6块塔板，汽提水量为2853 kg·h^-1。优化后，装置最小热公用工程由1.158 GJ·t^-1下降至0.802 GJ·t^-1，节能效果显著。     

乳酸提纯反应精馏新工艺非平衡级稳态模拟

Purification of lactic acid by reactive distillation (RD) is a novel technology which has many excellent characteristics compared with traditional technologies. This paper presented a non-equilibrium model for lactic acid purification RD pilot column. An Improved Separation Efficiency Function (ISEF) was proposed based on de-coupling and pseudo-homogenous assumptions, which greatly improved the solving efficiency and made this model suitable for practical application. Simulation results were consistent with the experiments in different conditions, and the simulation results outperformed the simulator ASPEN PLUS in which the equilibrium stage assumptions were adopted. The static characteristics of the pilot setup were also investigated. The analysis result could help to accelerate the commercialization of the lactic acid purification RD technology.     

CO偶联制草酸二乙酯分离工艺的开发

CO气相催化偶联法生产草酸二乙酯是目前正在开发中的一碳化工新工艺。在中试及工业装置设计中开发分离工艺是新工艺的重要组成部分。该文在实验室连续精馏塔上研究工艺条件对草酸二乙酯精制过程的影响 ,为模型参数的修正提供实验数据。通过模拟计算 ,提出了适宜的草酸二乙酯精制分离工艺流程。最佳工艺条件 :闪蒸罐操作温度 90℃ ,压力 10 1.3kPa ;精馏塔常压操作 ,理论板数 14块 ,回流比 11,第7板侧线采出 ;减压蒸馏釜操作压力 3.2kPa。