隔板塔气体调配装置数值模拟及实验研究

针对隔板塔中隔板两侧气体分配比难以调节的问题,提出了一种新型隔板塔气体调配装置。利用计算流体力学软件STAR-CCM+对该装置的性能进行了模拟分析,并经实验研究对模拟结果进行验证;对不同塔径下升气槽个数进行了模拟研究。结果表明:该气体调配装置能够有效地调节气体在隔板两侧的分配,并且气体通过该装置后分布较均匀,成功实现了气相在隔板塔内的分配控制,实验结果和模型模拟值符合良好。     

用分隔壁精馏塔分离三组分混合物的节能研究

为了比较分隔壁精馏塔与常规精馏流程能耗,确定其应用范围,采用Aspen plus软件中的精馏严格模型,对2种常规精馏流程和3种分隔壁精馏塔进行模拟计算,比较了各种分隔壁精馏塔序的节能效果。结果表明,中间组分的摩尔分数越高,分隔壁精馏塔的节能效果越好,分隔壁精馏塔可用于分离中间组分摩尔分数较高的混合物,且适于分离指数在0.61至2.1之间的物系。分隔壁侧线精馏塔适用于分离指数≥1、轻组分摩尔分数较高的混合物。分隔壁侧线提馏塔适于重组分摩尔分数较高的混合物。     

用于分离三氯氢硅合成过程中主副产品的隔壁塔模拟

以三氯氢硅合成过程中得到的主副产品混合物二氯二氢硅-三氯氢硅-四氯化硅为分离物系,提出采用隔壁塔代替常规精馏序列分离的新工艺.利用Aspen Plus软件对隔壁塔进行模拟,考察回流比、隔板位置、进料位置、侧线采出位置、液相分配比以及气相分配比对塔顶、侧线以及塔釜产品摩尔分数的影响,得到隔壁塔的最佳工艺参数,并通过模拟比较隔壁塔与常规精馏序列分离此混合物的能耗情况.模拟结果表明:当回流比为6、隔板位置为主塔的第8块板和第24块板、进料位置为预分馏塔的第10块板、侧线采出位置为主塔的第15块板、液相分配比为0.21、气相分配比为0.5时,隔壁塔的分离效果最佳,主产品三氯氢硅的摩尔分数为99.999%;相比于常规精馏序列,隔壁塔再沸器节能29.09%以上,冷凝器节能29.48%以上.     

How to Improve the Energy Savings in Distillation and Hybrid Distillation‐Pervaporation Systems

Abstract

As the worldwide demand for energy is growing, engineers are facing a challenge to design plants with minimum energy requirements. Distillation is an energy intensive process regardless of the products being separated. Using as an example the separation of alcohol–aqueous mixture, this article describes some options applicable to both revamp and new installations where the reduction of energy consumption is achieved. The “Hybrid” application is represented by the Water‐Tetrahydrofurane (THF) separation comparing a conventional two column Pressure Swing Distillation(PSD) system with a pressure distillation using a membrane unit. The main focus is on energy savings for a given separation problem trough the introduction of membrane unit.     

气相分配比对隔板精馏塔性能和操作影响的模拟研究(英文)

Operability problem of dividing wall column (DWC) raised by vapor split was investigated by numerically analyzing four cases defined by different compositions of a three-component mixture. DWCs were firstly designed for each case by optimizing the vapor split to the two sides of the dividing wall, and then their feasibilities and total annual costs in operation were evaluated against different vapor split ratios. The analysis on the operability of the DWC for four cases was made based on two scenarios: (1) vapor split is shifted by the vapor resistance difference between the column sections in the two sides of the dividing wall and (2) the feed composition is changed. It was demonstrated that the positioning of the dividing wall and the decision on the vapor split may affect significantly the operability of a DWC.     

隔离壁精馏塔萃取精馏制无水叔丁醇研究

用隔离壁精馏塔萃取精馏制无水叔丁醇,在溶剂比为1.5,回流比为2∶1,叔丁醇原料进料速度为1.7 mL/min时,塔顶叔丁醇的质量分数达到99.6%;塔釜乙二醇的质量分数达到97.7%,可直接作萃取剂循环利用。用AspenPlus对该工艺和二塔萃取精馏工艺对比,结果与实验相一致,塔顶叔丁醇质量分数的相对误差为0.4%,塔釜乙二醇质量分数的相对误差1.3%。结果显示,该工艺比现有工艺省了1个塔、1个再沸器和1个冷凝器,节能27%,降低了能耗和设备投资。     

进料组成改变对隔板塔经济性影响的模拟

完全热耦合精馏相比传统精馏可以减少设备投资和操作费用,可代替传统精馏分离多组分混合物。对隔板塔（完全热耦合精馏塔）用于分离三组分混合物时的可操作性和经济性进行了研究。采用严格模拟方法,针对4种不同的进料组成设计了4种不同的隔板塔,并得出各个隔板塔气相和液相分割比对隔板塔年度总费用（TAC）的关系曲线,研究了当进料组成改变时4种隔板塔的经济性。     

精馏塔设备的设计与节能研究进展

精馏过程是化工过程中最耗能的过程之一。本文总结了常规精馏塔,反应精馏塔以及分隔壁精馏塔这几种类型精馏塔的研究进展。常规精馏塔的研究仍在进行,并主要体现在算法的改进与新算法的提出,以及常规精馏塔在化工高等教学的重要作用上,指出了反应精馏塔和分隔壁精馏塔是近几年精馏塔设计方面的研究热点,如反应精馏塔的模型、求解方法等,分隔壁精馏塔是一种全新的概念因而并未系统化,但却能够明显节省设备投资,并具有良好的节能前景,尤其是在与反应精馏结合后效果特别明显。文章最后对精馏塔的未来研究方向进行了展望。     

煤制乙二醇装置联产碳酸二甲酯精馏工艺优化

在煤制乙二醇的生产过程中,会副产碳酸二甲酯（DMC）、甲酸甲酯、甲缩醛等,目前煤制乙二醇联产残液大都未进行有效分离和纯化,只能作为低纯度碳酸二甲酯或廉价杂醇处理,这样不仅造成甲醇损耗,而且降低了装置应有的经济性,因此经济合理地回收碳酸二甲酯具有重要的意义。由于甲醇与DMC形成二元共沸物,常规精馏方法无法将二者彻底分离。本文总结了各种DMC-甲醇分离方法,并优选采用变压精馏技术进行甲醇与DMC分离。利用煤制乙二醇中富含碳酸二甲酯以及甲醇、甲酸甲酯等杂质的副产残液为原料,提出3种改进工艺,获得99.9%以上高纯度DMC产品。计算结果表明,3种工艺方法分别适用于含量低于高压共沸组成、高于常压共沸组成、90%以上浓度DMC物料的分离,实现以更低能耗、更优化流程获得高纯度DMC产品。     

分壁式精馏塔分离醇类三元物系的实验研究

自行设计分壁式精馏塔用于分离乙醇-正丙醇-正丁醇三元物系,并获取最优的操作条件。当进料中乙醇-正丙醇-正丁醇的质量比为1∶3∶1,回流比为7,液体分配比为1∶3,气体分配比为1∶1时,实验的分离效果最佳,塔顶产品中乙醇的质量分数为98.15%、侧线产品中正丙醇的质量分数为95.67%、塔釜产品中正丁醇的质量分数为94.77%。     

隔壁反应精馏合成碳酸甲乙酯节能新工艺

提出了隔壁反应精馏合成碳酸甲乙酯的新工艺,除考虑碳酸二甲酯与乙醇酯交换反应外,还考虑了碳酸二甲酯与碳酸二乙酯反歧化反应的影响,并集成上述反应于一台隔壁反应精馏塔中,优化了碳酸甲乙酯的生产过程。首先,进行了碳酸二甲酯与碳酸二乙酯反歧化反应动力学实验,建立反应动力学模型,并验证了该工艺流程中此模型计算结果的可靠性。然后,运用Aspen Plus对隔壁反应精馏新工艺进行了流程模拟和优化设计,分别确定了酯交换反应段、反歧化反应段、产品精馏段和公共提馏段的理论塔板数,最佳进料位置、回流比等主要操作参数。隔壁反应精馏新工艺与常规反应精馏三塔工艺相比,新工艺将塔釜产品碳酸二乙酯返回隔壁塔内,增加了反歧化反应区,显著提高了碳酸甲乙酯选择性和收率,避免了低价值副产物碳酸二乙酯的产生,并有效减少了设备投资和运行能耗。     

基于在线Kriging模型的隔板塔优化方法

隔板塔是一种新型的精馏节能技术,但其优化设计属于混合整数非线性规划问题,优化求解困难。本文提出在线Kriging代理模型优化方法,将其应用于隔板塔年度总费用优化。与传统离线代理模型相比,本文方法采用少量的隔板塔严格模拟数据点,即可得到优化问题的最优解。计算表明,较传统离线代理模型,本文提出的在线代理模型显示了更高的准确性和有效性,可以克服传统离线代理模型优化耗时、计算量大的缺点。     

DWC塔反应精馏法合成乙酸乙酯的工艺研究

实验研究隔离壁塔反应精馏法催化合成乙酸乙酯系列工艺条件,发现该方法有生产工艺简单,条件温和,时间短,产品中副产物少,转化率高,产品质量较好,可以在反应的同时,对产物进行初步分离以便充分有效利用能源,具有较好的经济效益等优点。隔离壁塔反应精馏法合成乙酸乙酯最佳工艺条件：催化剂用量占总投料量的3‰,反应时间2 h,釜温控制180℃,柱温控制110℃,反应床层高度120 cm,乙酸和乙醇投料比1∶1.3（mol比）,回流比1∶3时,乙酸转化率达到98.90%。