活性炭吸附提取氰化亚金离子的数学模拟

以含金工业废水的处理装置为研究对象及镍离子代替氰化亚金离子,对Φ0.2 m×0.5 m吸附柱中活性炭吸附氰化亚金离子进行数学模拟,得到不同条件下氰化亚金离子的吸附柱穿透曲线和吸附负荷分布曲线. 结果表明,当氰化亚金离子的进料流量为0.001 m3/s,进料浓度为 7.614′10-5 kmol/m3,传质系数为0.001 s-1时,吸附床层开始穿透时间为47.61 h,完全被穿透时间为124.14 h;增大进料流量和进料浓度可提高床层被穿透的速度,而当传质系数≥0.001 s-1时,氰化亚金离子吸附穿透曲线不再随传质系数增大而变化.     

SO_2在活性焦固定床上的吸附性能

在120℃恒温条件下,在活性焦固定床上测定SO2的吸附等温线和动态吸附穿透曲线。采用Langmuir吸附方程拟合,得出饱和吸附量qm=0.072 g/g和Langmuir常数K=0.629 m3/g。根据穿透曲线的形状分析传质机制,建立了吸附过程的数学模型,并用COMSOL Multiphysics软件进行数值求解。模拟结果与试验值吻合良好,表明所建立的模型可用于预测其他条件下的穿透曲线。     

快速变压吸附制氧动态传质系数模拟分析

研究快速变压吸附制氧过程中的传质过程,结合实验数据对全局动态传质系数与常数传质系数进行对比模拟分析,并考察各传质阻力对传质效果的影响。结果表明：基于轴向、膜扩散和孔扩散估算的动态传质系数是有效的。膜阻力是主要阻力,其次是轴向扩散阻力,大孔扩散阻力较小,微孔扩散阻力可忽略。在快速变压吸附中,由于气速和温度变化较快,传质系数也会有较大变化,总体趋势是传质系数随着温度和气速的升高而升高。采用恒定传质系数无法准确描述吸附塔内各个时间点、空间点上的传质行为,根据各节点状态计算出的动态估算传质系数能够与吸附塔内的行为有较好的吻合度,模型具有较高的可信性。     

5A分子筛分离工业异己烷中低含量正己烷

采用5A分子筛对工业异己烷进行吸附分离,既可纯化异己烷,又可得到高纯的正己烷。测定了吸附穿透曲线,分析了吸附温度对穿透吸附量、传质区长度以及床层利用率的影响,探讨了水置换法脱附再利用吸附剂的方法。试验结果表明:常压下,在60~90℃,5A分子筛对正己烷的吸附穿透曲线均为"S"型;70℃时正己烷的穿透吸附量及饱和吸附量最高;对于低浓度正己烷,温度对吸附传质区长度、床层利用率影响不大;采取水置换脱附法可以有效多次再生5A分子筛。5A分子筛对2-甲基戊烷、3-甲基戊烷吸附作用很小,吸附分离中异己烷的损失量小。     

碳分子筛空气吸附过程的数值模拟

采用Aspen adsorption对空气在碳分子筛上的吸附过程进行了数值模拟,得到了氧气的穿透曲线和氮气出口浓度随时间的变化,考察了吸附压力、原料气流速和原料气中氩气浓度对穿透曲线的影响。研究表明:氧气和氮气出口浓度的模拟值与试验值吻合良好,当压力从0.58 MPa增大到0.98 MPa时,氧气的穿透时间延长了55.6%;穿透时间随原料气流速增大迅速缩短,但变化幅度在流速大于0.004 mol/s后趋于平缓;当原料气中氧气浓度不变时,氩气浓度对氧气的穿透曲线影响甚微。     

椰壳活性炭吸附纯化回收H_2的初步研究

测定了椰壳活性炭对多晶硅回收H_2中的HCl、Si HCl_3和Si Cl_4的吸附等温曲线,并用Freundlich方程进行了拟合。在此基础上运用ASPEN Adsorption软件对各组份的穿透曲线进行模拟和分析。根据HCl穿透曲线的形态和穿透点位置,可以确定活性炭吸附塔的装填量和吸附时间,模拟结果与实际运行情况较为吻合。     

基于改进型吸附等温线模型的空气预纯化TSA双层床模拟

为了掌握空气中CO2和水蒸气在空分装置双层床变温吸附(TSA)纯化器中的动态吸附特性,通过LDF传质假设及非绝热假设,建立了一维二元稀组分系统的双层床TSA过程数学模型。一种改进型的多组分等温线模型用于描述水蒸气的Ⅱ型吸附等温线以及水蒸气和CO2混合物的吸附平衡关系。通过对比模拟结果与TSA纯化器的现场监控数据发现,基于改进型等温线模型的模拟结果与现场数据吻合良好。最后对多种工况下的TSA纯化器中的温度、浓度及吸附量床层分布和穿透曲线进行了数值模拟和分析。     

活性炭吸附甲苯动力学研究

以柱状活性炭为吸附剂,在空塔气速V为3.54cm/s,气体停留时间t为30s,入口气体中甲苯浓度Ci为1800～2400mg/m3的实验条件下,研究活性炭的甲苯吸附性能。根据吸附穿透曲线,求得活性炭吸附容量为0.179kg(甲苯)/kg(活性炭),传质区高度为12.7cm,并用Moment理论处理吸附过程,得到活性炭吸附甲苯的理论穿透曲线模型。     

穿透曲线法获取固定床吸附器的传质扩散系数

研究了煤质活性炭对不同浓度苯酚溶液的吸附，应用固定床吸附动力学模型、非线性回归固定床吸附流出曲线数据，获得了酚类在活性炭上的扩散传质系数。结果发现，酚类的表面扩散系数ＤＳ强烈地依赖于入口酚的浓度，随着酚浓度的升高，表面扩散系数增大。采用上述扩散系数理论预测了其他操作条件下的流出曲线，结果表明实验曲线与预测曲线相符甚好，穿透曲线法能可靠地获取液固吸附过程的吸附扩散系数，为吸附工程设计提供有益的帮助     

酒精中甲醇,水在NaA沸石上吸附性能的研究

本文测定了酒精中甲醇、水单组分及二元组分的吸附等温线,并用Langmuir方程进行了拟合。在固定床动态吸附研究申测定了酒精中甲醇、水单组分及双组分吸附穿透曲线;着重考察了流速、温度、不同甲醇和水含量对双组分吸附性能的影响。对二个组分的传质机理及置换关系进行了分析探讨。     

Enrichment of CO from syngas with Cu(I)Y adsorbent by five-bed VPSA

Cu(I)Y adsorbent was prepared by reduction of Cu(II)Y which was prepared by ion exchange between the NaY zeolite and a solution of Cu(II) chloride. The dynamic adsorption capacity of Cu(I)Y for CO was calculated by adsorption breakthrough curve measured on a fixed bed at 30°C and 0.006 MPa (g) of CO partial pressure. The calculated CO adsorption capacity was 2.14 mmol/g, 37.5 times as much as that of NaY zeolite. The adsorption breakthrough curve experiment was also simulated with Aspen Adsorption software and the results were approximately consistent with experimental results. Then a five-bed VPSA process for separating CO from syngas on this adsorbent was dynamically simulated with Aspen Adsorption software with the adsorption pressure of 0.68 MPa (g) and the desorption pressure of -0.075 MPa (g). The results showed that CO was enriched from 32.3% to 95.16%–98.12%, and its recovery was 88.47%–99.44%.     

节能型甲基异丙基酮分离工艺研究

甲基异丙基酮生产中,水与甲基异丙基酮等形成共沸物,文中运用剩余曲线图(RCM)方法对甲基异丙基酮分离过程进行分析研究,根据非均相共沸精馏原理,提出了在丙酮塔中增加油水分离器的方法脱除待分离物系中的水,从而达到节能的目的。文章在Aspen Plus中建立了该节能型甲基异丙基酮分离过程的模拟模型,进行了计算和分析,并加以实验验证,二者比较吻合。结果表明,该分离工艺即节省了设备投资,又降低了分离能耗,并且提高了脱水效率,改善了产品质量,同时还提高了产品收率,所用方法对简化工艺流程起到了积极作用。     

丙酮缩合制备异丙叉丙酮的催化精馏模拟

利用Aspen Plus研究了丙酮脱水缩合生成异丙叉丙酮的反应精馏工艺流程,首先对丙酮脱水缩合生成二丙酮醇和异丙叉丙酮的动力学进行实验研究,考察了反应温度对丙酮反应速率的影响,根据经验反应动力学模型,通过Matlab回归得到了动力学参数。将得到的动力学方程用Fortran语言编写并嵌入到Aspen Plus。分析了反应段理论板数、进料板位置、精馏段理论板数、提馏段理论板数等因素对丙酮转化率和异丙叉丙酮选择性的影响。优化后的催化反应精馏塔工艺,丙酮转化率达到99%,异丙叉丙酮选择性达到93%。     

工业醋酸脱水过程五元体系非均相共沸精馏的流程模拟

针对以醋酸正丙酯为共沸剂的醋酸脱水过程,考虑醋酸溶剂中未反应的前体对二甲苯以及反应的副产物醋酸甲酯的影响及回收利用,分别选用HOC和UNIQUAC模型来修正体系中五元混合物系的汽液非理想性,通过拟合醋酸甲酯-对二甲苯和醋酸正丙酯-对二甲苯两体系的二元汽液平衡实验数据获得了该两组体系UNIQUAC模型的二元交互作用参数,借助模拟软件Aspen Plus,结合软件内置其他二元体系参数,对工业醋酸脱水塔系包括溶剂脱水塔、PX回收塔、共沸剂回收塔在内的三塔体系进行系统的分析模拟,得到了与工艺数据误差小于±6%的能正确描述工业醋酸脱水塔系操作特性的工艺机理稳态模型,为工业醋酸脱水过程工艺的进一步研究提供理论基础和依据。     

1,4-丁二醇脱水产物间歇精馏分离动态过程与优化

为高效分离提纯1,4-丁二醇脱水产物中的3-丁烯-1-醇,本文设计了一种间歇精馏工艺。针对体系组成和性质将其切割为轻组分、中间组分和重组分三部分,并基于Aspen Batch Distillation模块,对间歇精馏过程进行建模,通过均匀设计的思路对操作参数进行了优化。实验与模拟结果比较表明,Aspen Batch Distillation模块可以较好地模拟1,4-丁二醇脱水产物的间歇精馏过程。通过均匀设计对操作参数进行优化,所得的轻组分回流比、中间组分回流比、塔釜温度、轻组分接收器结束条件和中间组分接收器结束条件分别为14.91、17.00、180℃、73.81℃、117.69℃。采用优化后的操作参数,间歇精馏过程可以得到纯度为95.1%、单程收率为73.2%的3-丁烯-1-醇,比优化之前分别提高了1.9%和11.3%。研究结果为1,4-丁二醇脱水制备3-丁烯-1-醇的工业化实施提供了支撑。     

Simulation of a hybrid pervaporation–distillation process

This study explores the possibility of simulating a hybrid pervaporation membrane process with the help of Aspen Plus? (Aspen Tech) flowsheeting. Because Aspen Plus does not contain membrane modules in its Model Library, the pervaporation membrane is simulated within Excel Visual Basic for Applications (VBA). Excel VBA is then linked with Aspen Plus to perform the hybrid simulation. In this way, the user can control the simulation even during the calculations.Case studies, in which industrially relevant hybrid distillation–pervaporation processes are simulated, are used to test the program. First, the dehydration and recycling of ethanol in an industrial plant is looked at, to explore whether an economic improvement can be established with a hybrid process. Secondly, the same is done for the purification of acetic acid in an industrial plant. The results presented here indicate the value of this software as a design tool.     

Feasibility analysis and process simulation of CO2 dehydration using triethylene glycol for CO2 pipeline transportation

The operation of dehydration is very important in the process of gas transportation. This study aims to evaluate the application feasibility of CO₂ dehydration using triethylene glycol, which is also called TEG for short. Aspen Plus software was used to simulate the dehydration process system of CO₂ gas transportation using TEG dehydration. Parameter analysis and process improvement were carried out for the simulation of dehydration process. At first, a sensitivity analysis was conducted to analyze and optimize operating conditions of conventional CO₂-TEG dehydration process system. Subsequently, a recycle unit was introduced into the conventional CO₂-TEG dehydration process system, it can be found that the improved process system with the recycle unit has a higher CO₂ recovery rate which was about 9.8% than the conventional one. Moreover, the improved process system showed excellent operation stability through the comparison of simulation results of several processes with various water contents in their feed gases. Although the energy consumption is increased by about 2%, the improved process was economically and technically feasible for the long-term availability of CO₂ pipeline transportation. The simulated results showed that the improved CO₂-TEG process system has promising application prospects in CO₂ dehydration of CO₂ gas transportation with high stability.     

基于Aspen Adsorption的氦气/甲烷吸附分离过程模拟优化

工业氦气主要通过深冷、膜分离和变压吸附（PSA）耦合从天然气提取,其中PSA是获得高纯He的关键。吸附过程模拟可以克服实验局限,有效指导工程设计、优化工艺条件。以体积分数90%的粗He为原料,利用Aspen Adsorption软件建立He/CH₄ 单塔PSA模型,获得穿透曲线。以此为基础,建立双塔分离流程,分析吸附、顺放、逆放、冲洗、升压步骤中吸附塔内气相组成的变化,五步最佳操作时间分别为 60、180、30、60和180 s。在三塔流程中,一个循环周期的最佳吸附时间和均压时间分别为135 s和90 s,产品纯度可达98.42%,回收率达60.45%。在五塔流程中,考虑到各步骤时间的匹配及生产的连续性,需要对一个周期内的循环时间进行优化。循环时间为300~340 s时,产品纯度达到99.07%以上。     

用Aspen Plus软件模拟计算HCl回收

提出了一种湿法回收氯化氢的新工艺,介绍了用AspenPlus软件模拟计算该氯化氢回收工艺的方法,计算过程包括：（1）合理选取模拟计算的工艺流程;（2）选取合适的数学模型和热力学方法;（3）选取合适的参数。湿法氯化氢分离回收工艺条件为冷冻温度-22℃。     

真空变压吸附分离氮气甲烷模拟与实验研究

采用椰壳活性炭为吸附剂,进行了三床真空变压吸附（VPSA）氮气甲烷分离过程的研究。在吸附和置换压力为0.5 MPa,解吸压力为-0.08 MPa条件下,将体积分数（下同）为30%的甲烷,浓缩至80%～98%,甲烷的回收率达到65%～96%,并研究了吸附和置换步骤下塔顶出口流量对于产品气纯度和收率的影响。运用Aspen Adsorption软件建立上述模型,模拟结果与实验结果基本一致;模拟可以为甲烷富集的工业装置建立提供基本设计参数。