基于优化总投资的分壁精馏塔分离BTX工业原料模拟分析

节能减排是当今石化领域的研究热点之一。作为典型的过程强化设备,分壁精馏塔(DWC)具有明显的节能和节约设备投资的优势。本文首先对两塔分离苯–甲苯–二甲苯混合物(BTX)工业原料的过程进行了模拟,在此基础上对使用分壁精馏塔进行分离的过程进行了模拟及优化,最后对比两塔流程和DWC分离工业BTX原料的结果表明,分壁精馏塔较常规的两塔分离序列节能和节约设备投资效果明显,DWC较两塔流程节能36%,全塔总投资下降32%。     

分壁精馏塔分离芳烃的稳态及动态研究

采用分壁精馏塔（DWC）严格稳态模型,对比苯、甲苯、二甲苯以及均三甲苯四组分混合物的常规分离和分壁精馏塔分离方法,稳态分析结果表明：直接序列分壁精馏塔流程较常规三塔分离序列可减小再沸器负荷18.9%,年度总成本TAC可降低13.0%,DWC有效避免了常规塔器分离过程中中间组分的返混现象。在Aspen Dynamic环境下对最优序列进行组分控制,结果表明组分控制可很好地应对进料流量和组分组成波动。     

简化外部热耦合双精馏塔的控制与优化

针对具有3个换热器结构的外部热耦合双精馏塔(S-EHIDDiC),提出了一种新型的控制与优化策略。顶部与底部换热器的热负荷能够改变高压精馏塔的回流量和低压精馏塔的上升汽量,因而可以用来控制高压精馏塔塔顶和低压精馏塔塔底的产品质量。这种控制方法与常规精馏塔的LV控制结构相似。S-EHIDDiC还有多余的决策变量(如进料分流比,高压精馏塔塔压和中间换热器的热负荷),可以对稳态操作进行优化。闭环仿真证明了这种控制结构的可行性,稳态优化也提高了系统的热力学效率。     

Kaibel分壁精馏塔分离芳烃的稳态和动态模拟

Kaibel分壁精馏塔(Kaibel divided-wall column,KDWC)可在一个塔内实现四组分混合物的高纯度分离。本文以分离苯、甲苯、二甲苯和均三甲苯为研究对象,建立了KDWC严格稳态模型,获得了优化的塔体结构。通过研究KDWC分离17组进料组成的基础上,获得了KDWC的稳态分离的初步规律:实现KDWC的高纯度分离,既需要通过分液比控制预分馏段顶部馏出气相中的二甲苯含量,又需要通过分气比控制预分馏底部馏出液相中甲苯含量;两个侧线的组成中,重组分杂质的含量要远多于轻组分杂质的含量;中间组分甲苯在预分馏段仍有返混。随后,在Aspen Dynamic环境下建立了KDWC的组分控制模型,控制结果表明该模型可以应对±10%的流量和进料组成波动,但二甲苯产品纯度会出现少量偏差。     

分壁精馏塔分离对二甲苯吸附抽出液的工艺分析

分壁精馏塔具有投资少、能耗低的优点。以芳烃联合装置中的吸附抽出液分离为例,采用ASPEN软件进行模拟计算,考察了分壁精馏塔的各段理论板数、气液相分配比、回流比、进出料位置对分离结果的影响。结果表明,在分壁精馏塔的理论板数为80～90、分壁段的理论板数为40～50、公共精馏段和公共提馏段的理论板数为15～20、进料位置为进料段的第15～25块理论板、侧线采出位置为侧线产品段的第25～30块理论板、回流比为100～110、气相分配比为0.85～1.75、液相分配比为0.5～0.9的条件下,分离得到的甲苯、对二甲苯、对二乙苯的纯度均不低于99.9%;在相同的产品质量和收率下,采用分壁精馏塔较现有的两塔分离工艺总能耗降低22.02%,具有明显的节能优势。     

汽相分流催化精馏塔中苯氯化工艺实验研究

在一种结构新颖的汽相分流催化精馏塔中,采用不同的催化剂装填方式,进行了苯氯化催化精馏实验;研究了上行汽(气)体的侧线分流比例及压降降低的比例,考察了氯气流量对苯氯化催化精馏结果的影响。在保证最终塔釜氯化液中氯苯含量在 95%以上及苯含量在 1%以下的前提下,得出了适宜的侧线分流的比例为 30%~40%和适宜的氯气通入流量为 600mL?min?1。实测了到达催化精馏终点时的全塔温度分布和浓度分布数据,为今后进行催化精馏塔数学模拟计算及工业连续催化精馏塔的放大设计计算提供参考依据。     

隔板精馏塔分离氯化亚砜的模拟及工艺优化

利用AspenPlus软件对常规的两塔间接序列精馏工艺分离氯化亚砜进行了模拟计算,并提出了一种新型分离工艺—隔板精馏塔工艺。通过对隔板精馏塔的模拟计算,研究了预分离段进料位置、侧线采出位置、回流进料比和分配比对产品纯度和再沸器能耗的影响,结果说明最佳的工艺条件为:预分离段第6块板进料,主塔第55块板采出,回流进料比为4.45,液相分配比为1.60,汽相分配比为1.98。将隔板塔在最佳操作条件下的能耗与常规两塔工艺操作能耗和设备投资进行比较,隔板精馏塔节约冷凝器负荷和再沸器负荷分别为34.62%和34.64%;然后运用专业的设备投资计算软件CAPCOST计算2种工艺设备投资,结果表明,隔板精馏塔新工艺可以降低17.27%的设备投资。综上可知隔板精馏分离氯化亚砜是一种节能、高效的新型分离工艺。     

隔板精馏塔分离氯化亚砜的模拟研究

隔板精馏技术是一种节能、高效的新型分离工艺。以氯化亚砜产品的精馏过程为实例,应用PRO/II软件对两塔工艺进行模拟计算,模拟结果与工业生产实际数据对比吻合良好,可以得到高纯度产品。进一步模拟计算隔板精馏塔工艺,讨论了汽液相分配比、回流量和侧线采出位置对产品纯度及能耗的影响,确定最适宜操作条件为液相分配比1.4、汽相分配比2、回流量17 000 kg/h、侧线于采出段34块板采出。在最适宜操作条件下与常规精馏塔间接、直接精馏序列相比,分别可节能25.8%和17.9%。     

隔壁精馏塔结构参数优化研究

选择石化工业具有代表性的苯-甲苯-二甲苯体系为分离对象,以简捷和严格计算得到的隔壁精馏塔结构与操作参数为基础,以再沸器热负荷和年总费用为目标函数,采取"先分后合、等比优化"的方法,对隔壁精馏塔结构参数进行系统优化。研究表明:采用"先分后合、等比优化"方法优化隔壁精馏塔结构参数,较常见的单参数优化法更加合理。采用该法最终得到的优化方案与最初设计方案相比,隔壁精馏塔各段塔板数均不相同,操作参数不同,再沸器热负荷下降了81.39 kW,年总费用减少了2.0×10~4美元/a。结果表明,该方法可用于隔壁精馏塔结构参数的系统优化。     

高纯二氯甲苯精馏塔系统的设计

详细讨论了二氯甲苯异构体精馏塔系统的工程设计与生产过程。应用变压强、变回流比分批精馏技术及高效规整填料塔得到纯度９９％以上的高质量产品,产品收率９５％以上。     

煤基甲醇芳构化分离过程多目标优化

国内煤化工产品普遍存在产能过剩和同质化严重的问题,开发以煤基甲醇合成二甲苯的新技术具有重大意义.针对煤基甲醇合成二甲苯技术中面临分离过程能耗高的难题,本工作基于甲醇芳构化技术,利用Aspen Plus与Matlab的交互链接,对非芳烃、苯、甲苯、二甲苯、三甲苯的分离过程开展了多目标优化研究.采用NSGA-Ⅱ遗传算法,以...     

气相进料对隔板精馏塔优化设计的影响

隔板精馏塔（DWC）在节能和节省设备投资方面具有十分突出的优势,隔板精馏塔中隔板位置是重要的设计变量,影响分离效果及能耗,当进料中含有气相时这种影响更加显著。选用苯、甲苯和对二甲苯三元物系,研究了进料的气相分率对隔板位置的影响并确定最优隔板位置。采用严格模拟方法,以年度总费用（TAC）为评价指标,比较不同进料气相分率下隔板塔的经济性,其中气相进料较液相进料TAC最高可节省23.33%。并通过灵敏度分析展示了在进料中含有气相时确定最优隔板位置的重要性。     

气相进料对隔板精馏塔优化设计的影响

隔板精馏塔（DWC）在节能和节省设备投资方面具有十分突出的优势,隔板精馏塔中隔板位置是重要的设计变量,影响分离效果及能耗,当进料中含有气相时这种影响更加显著。选用苯、甲苯和对二甲苯三元物系,研究了进料的气相分率对隔板位置的影响并确定最优隔板位置。采用严格模拟方法,以年度总费用（TAC）为评价指标,比较不同进料气相分率下隔板塔的经济性,其中气相进料较液相进料TAC最高可节省23.33%。并通过灵敏度分析展示了在进料中含有气相时确定最优隔板位置的重要性。     

隔板塔共沸精馏分离二氯甲烷-乙腈-水-硅醚体系

以二氯甲烷-乙腈-水-硅醚为分离体系,采用自制隔板塔小试装置,研究了共沸剂回流比和液相分配比等操作参数对隔板塔分离效果的影响。实验结果表明,当气相分配比R_v为0.5,共沸剂回流比为3时,液相分配比R_l在[0.12,0.2]范围内,隔板塔分离效果较好。在实验的基础上,采用Aspen Plus软件对隔板塔共沸精馏工艺进行模拟,考察了隔板塔共沸精馏工艺最佳操作区域及节能效果。模拟结果表明,特定分离要求下,隔板塔存在一个使再沸器热负荷最小的最佳操作区域,在此最佳操作区域内,R_l和R_v相互关联,呈一一对应关系;与三塔串联简单精馏工艺相比,完成相同的分离任务,隔板塔共沸精馏工艺再沸器节能32.74%,冷凝器热负荷减少33.70%,乙腈回收率由66.47%提高到96.01%,且大幅降低设备投资。     

分壁式精馏塔精制丁二烯流程模拟

丁二烯是一种重要的石油化工烯烃原料,由于其生产过程能耗高,因此节能降耗成为丁二烯生产工艺的研究热点。利用Aspen Plus模拟软件对丁二烯精制工艺的两套流程进行了模拟研究,考察了分壁式精馏塔(DWC)中内部互连物流连接位置、预分离塔气液相流量和回流比对分离效果和热负荷的影响,对比了相同分离条件下DWC分离流程和传统顺序分离流程的能耗,并根据两套分离流程中塔内液相丁二烯浓度分布情况,分析DWC的节能原因。结果表明,当主塔理论板数105,预分离塔理论板数56,进入预分离塔气相流量1020kmol/h,液相流量890kmol/h,回流比7800时,DWC分离效果最好,丁二烯质量分数可达99.7%,这为DWC精制丁二烯工艺的工业化提供了理论依据。由于DWC有效减少了精馏过程中的返混效应,提高了能量利用率,使其冷凝器可节能29.36%,再沸器可节能29.19%,存在明显的节能优势。     

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.     

Techno-economic evaluation of top,middle, and bottom divided wall column configurations for benzene,toluene, and xylene processing in aromatic production plant

Divided wall column (DWC) configurations were simulated and optimized for five different feed’s compositions to demonstrate the effect of feed composition and location of dividing wall in DWC in optimum operating conditions, energy requirement, operating, capital and total annualized cost (TAC) to produce market-grade benzene, toluene, and xylene. Operating conditions and cost for each DWC strongly depend on feed composition. Middle DWC (M-DWC) requires significantly lower energy compared with top and bottom DWCs except for feed dominated with xylene where energy requirement is comparable in studied configurations and M-DWC seems the best for ternary mixture separation.     

三元混合物分壁塔精馏分离的研究

提出了甲醇-乙醇-正丙醇三元混合物分壁塔精馏分离的新工艺。通过模拟和灵敏度分析,考察了分壁塔的进料位置、隔板位置、液体分配比、回流比等工艺参数对分离效果的影响,确定了分壁塔的最佳操作条件,并对分壁塔的能耗进行了分析。结果表明,单个分壁塔能达到常规三元混合物分离的要求,并且比常规精馏流程的分离过程节能约30%。     

萃取精馏分离苯/环己烷共沸体系的控制策略

将常规萃取精馏、差压热耦合萃取精馏以及隔壁塔萃取精馏技术应用于以糠醛为萃取剂的苯和环己烷共沸物分离过程。在稳态模型的基础上,利用Aspen Dynamics软件进行控制研究,对三工艺流程提出了若干控制策略。结果表明,对于常规萃取精馏过程,再沸器热负荷与进料量比值控制结构在降低控制过程超调量方面表现出明显优势;对于差压热耦合萃取精馏过程,带有压力-补偿控温策略的方案控制效果更佳;而对于隔壁塔,则选择了无隔板下方气液分离比控制的结构来作为较优的控制策略。     

Design of a Dividing‐Wall Column Considering its Multiple Steady State Characteristic

A dividing‐wall column (DWC) may have more than one solution of liquid and vapor split ratio for the same feed and product streams under a fixed number of stages and reflux ratio, so the multiple steady states (MSS) of a DWC in the design stage should be considered. An improved design method of a DWC is proposed by studying its MSS characteristics. Additional steps are inserted after optimization to check if MSS exist for the obtained optimal solution of vapor and liquid split ratio, and further to select the best candidate. Finally, two cases of three‐product DWCs are described to verify this method. The results indicate that multiple solutions exist for these cases, which confirm the necessity of this method and provide an important guidance for the flowing design of a DWC.