基于Aspen Plus的聚甲氧基二甲醚精馏过程模拟分析

在装有θ环填料的精馏塔内进行了聚甲氧基二甲醚精馏实验。利用化工流程模拟软件.AspenPlus对聚甲氧基二甲醚精馏过程进行模拟,首先,采用DsTWU简捷蒸馏模型,运用软件中NRTL、WILSON、UNIQUAC,3种物性方法对精馏塔进行了计算,得到了回流比、塔板数和温度等操作参数。接着,采用RadFrac严格精馏模型对精馏塔进行了验证,其计算结果与实验结果吻合良好,满足工艺要求。最后,对精馏塔的操作变量进行了灵敏度分析,讨论了进料位置、进料流率和回流比等参数对精馏分离要求与能耗的影响,并确定了最优化方案,即:进料板为第50块,进料流率为35 mol/h,回流比为6。     

Aspen Plus异丁醇-水萃取精馏过程的模拟计算

借助Aspen Plus,对异丁醇-水体系萃取精馏过程所用的溶剂1,4-丁二醇、1,3-丁二醇、1,3-丙二醇、1,2-丙二醇、甘油、乙二醇等进行了模拟计算,确定分离能力大小的顺序为:1,4-丁二醇>甘油>乙二醇>1,2-丙二醇>1,3-丙二醇>1,3-丁二醇。在此基础上,以1,4-丁二醇为萃取剂,对该体系的萃取精馏过程进行了模拟计算,确定了萃取精馏过程的最佳工艺操作条件,并在此条件下获得质量浓度高达99.75%的异丁醇产品。为异丁醇-水萃取精馏分离工艺工业化提供了理论依据和设计参考。     

基于Aspen Plus用户模型的MTBE反应精馏模拟

采用用户模型技术,运用Fortran语言编写反应动力学子程序,并将其嵌入Aspen Plus精馏过程中,从而在Aspen Plus平台实现了MTBE反应精馏过程的动力学模拟,结果表明,所建用户模型MrBE反应精馏塔内温度、液相组成分布模拟值较好地吻合了文献值。以MTBE收率及纯度作为目标函数,研究了精馏塔相关参数改变对目标函数的影响,得到的优化条件分别如下:操作压力为1100 kPa,回流比为6,甲醇进料位置为第10块板,反应段塔板数为8块,此时MTBE收率为95.53%,纯度为99.2%。     

基于Aspen Plus的蒸汽透平网络模拟和优化

针对乙烯装置蒸汽管网用能过程中存在的不合理现象,采用Aspen Plus化工流程软件对其中的蒸汽透平网络进行了模拟和优化.通过对单个透平的模拟,分析了透平抽汽量、进汽温度和排汽压力等操作条件的变化对透平效率的影响.在此基础上模拟了蒸汽透平网络,并以透平抽汽量为自变量、透平网络总进汽量为目标变量,通过MATLAB-Aspen Plus接口工具箱使用粒子群优化算法(PSO)对其进行操作参数优化.采用智能算法,避开了因在Aspen Plus中设置过多约束作为设计规定而导致模型不易收敛的不足;对于约束条件的处理,通过对不满足约束的粒子加以惩罚来实现.优化结果表明,在满足透平输出功率以及低等级管网蒸汽用量需求的前提下,通过合理分配各透平的抽汽量能够有效地降低透平网络超高压蒸汽(SS)消耗量,优化后的透平网络可减少超高压蒸汽用量0.6吨/小时.     

芳烃装置二甲苯塔换热网络Aspen建模及优化

为了降低芳烃装置二甲苯塔换热网络的能量消耗,本文利用Aspen Plus软件建立了芳烃装置中以二甲苯塔为热源的整个换热流程模型。通过对比模型计算值与装置实际标定值,确定了该模型的准确性。在此基础上利用该软件的灵敏度分析功能找到了该换热系统的可调变量,最后以二甲苯塔塔底热负荷最低为目标函数,可调变量为自变量,换热网络中各塔产品质量和换热温差为约束条件,对整个换热系统进行了优化计算,结果表明,优化后的二甲苯塔塔压可降低0.09 MPa,回流比降低0.1,塔底热负荷可减少1510 kW。整个换热系统共可节约能源7774 kW。     

利用Aspen Plus计算和预测物质的溶解度

利用Aspen Plus计算和预测固体、液体和气体物质的溶解度。固体物质溶解度计算利用Mixer+Heater模块,液体溶解度计算利用Decanter模块,气体溶解度计算利用Flash2模块,并利用Sensitivity模块进行灵敏度分析,可得到固体和液体在不同温度下以及气体在不同温度和不同压力下的溶解度。以KCl、NaNO_3和NH_4Cl为例,计算不同温度下固体物质在水中的溶解度,计算值与文献值的平均相对偏差分别为0.47%、0.65%和0.26%:液体物质以苯为例,计算其不同温度下在水中的溶解度,计算值与文献值吻合良好:气体物质以CO_2为例,计算其在不同温度和不同压力下水中溶解度,计算结果均与文献值吻合较好。案例研究的结果表明本文建立的固体、液体和气体物质的溶解度计算方法均是可靠的,对于物性手册和文献中查不到的溶解度数值,可以通过本文提出的方法进行计算和预测,计算结果可为工业生产提供科学可靠的数据。     

基于Aspen Plus的“煤拔头”工艺热解过程的模拟

在Aspen Plus对煤热解过程的模拟工作中,多使用经验关联式进行计算或将实验结果直接代入收率反应器,前者有很大的偏差,后者有很大的局限。通过将热解反应器进行分段模拟,不但考虑了热解过程的热效应,而且可以得到煤热解过程中的温度变化情况和热解产物产率,同时可以提高模拟结果的准确性。在本文的研究中,对府谷煤热解过程中操作参数的优化结果表明,将起始物料温度从650℃提高至672℃时,热解反应可以产生更多的焦油产品。     

Aspen Plus对逆流萃取串级实验法的模拟与验证

本文对文献中提出串级实验模拟多级逆流萃取的实验室方法中的排级比(串级排数/级数)进行了分析,以丙酮(A)-氯仿(B)-水(S)三元物系串级实验图为例,利用Aspen Plus模拟软件对其进行模拟.结果表明:模拟实验排数达到级数三倍以上能达到稳定的浓度值,与实验经验相吻合.其结果为进一步工业化试验提供了理论依据.     

工业醪塔的建模,仿真及最优化

以工业醪塔（丙酮－丁醇）为对象，阐述了如何利用ＵＮＩＦＡＣ功能团法建立精馏过程的静态数学模型，针对醪塔模型变量多，非线性严重，不易收敛等情况，提出了一种改进的Ｎｅｗｔｏｎ－Ｒａｐｈｓｏｎ法，保证了算法和收敛性和快速性，根据现场操作数据，对模型进行参数辨识和修正，结果表明模型与塔吻合良好，基于该模型建立了可用于工厂实际操作指导的仿真系统，并以节能粮为目标函数，离线优化了操作条件，为工厂提高经济效益提     

甲醇精馏系统的模拟与优化研究

应用Aspen Plus化工流程模拟软件,对甲醇双塔和三塔双效精馏工艺流程进行模拟与分析。以RadFrac为精馏塔的单元操作模型,且通过对比分析选择了较为合理的热力学物性方法。使用Aspen Plus灵敏度分析工具分别研究了回流比、进料位置、操作压力等工艺参数对甲醇精馏过程的影响,确定了适宜的操作条件以及优化方案。同时利用Aspen Plus自带的经济分析器对两种工艺系统进行经济性评估,为各企业提供最为经济合理性的工艺路线。模拟结果表明:在满足生产标准的条件下,甲醇三塔双效精馏系统相比于双塔精馏系统,具有产能高、产品质量好、能耗低的优点;三塔精馏系统总资本成本比双塔系统高11.32%,总工程消耗成本比双塔系统低48.94%。     

热偶精馏过程模拟与优化的改进

热偶精馏是一种新的节能方式，但传统的热偶精馏模拟计算过程繁复，且基于传统模拟过程的优化方法也难以得到良好的可行解。针对这一问题，本文利用人工神经网络和遗传算法的特点，提出将二者结合以改进热偶精馏过程的优化方法，并将该方法应用于丁二烯分离及乙腈回收流程的研究中，先由神经网络建立黑箱数学模型，再由遗传算法优化热偶精馏的操作参数，通过计算结果比较，表明该方法可以迅速得到优化变量和目标函数，而且获得全局最优解。     

Aspen Plus用户模型技术的煤直接液化全流程模拟

基于六集总动力学模型,采用BFGS优化算法获得煤直接液化升温阶段和恒温阶段的反应动力学常数,同时通过试验数据回归得到用于煤直接液化分离单元的具体产品组成,并以此为基础开发了煤直接液化反应的AspenPlus用户模型。在此基础上,将上述煤直接液化用户模型与Aspcn Plus流程模拟软件集成在一起,充分利用Aspen Plus软件强大的性质数据库和分离过程模拟计算能力,最终实现了基于AspenPlus平台的煤直接液化全流程模拟,模拟计算得到的煤直接液化反应产物在高温和低温分离器的气液相平衡数据与实验值较吻合。基于Aspen Plus的全流程模拟可以为煤直接液化反应和分离条件的优化选择提供技术参考。     

硝基苯精馏过程的模拟优化

传统等温硝化制硝基苯工艺中,采用双塔精馏除去硝化产物中水、苯等轻组分和二硝基苯、硝基酚等重组分。本文采用Aspen plus软件对双塔流程进行稳态模拟优化,对其精馏特性进行了分析,指出初馏塔馏出量是一个重要的操作参数。对馏出比D/F进料位置等参数进行灵敏度分析,其优化值对工业生产过程具有重要的参考指导作用。     

溶剂脱水塔共沸精馏过程模拟与优化

针对溶剂脱水塔醋酸分离难的问题,利用剩余曲线图(RCM)法研究醋酸-水-NBA三元共沸物体系,理论分析回流组分的改变对溶剂脱水塔操作的影响.运用ASPEN PLUS软件模拟某石化公司的脱水塔装置,结合实际分析精馏过程的各种影响因素,和优化相应的操作参数.回流比在0.76,水回流率在0.0285,酯相回流中的116流股比率控制在0.9时,模拟结果最佳.该结果对生产会有一定的指导作用.     

基于Aspen Plus的酸水汽提模拟

煤气化工艺所生产的合成气,经过一氧化碳变化装置会产生含有少量酸性气的废水,直接排放会污染环境并造成资源浪费,增加酸水汽提-硫磺回收装置可以有效解决该问题。本文应用Aspen Plus对某大型石化行业酸水汽提装置进行模拟,将模拟结果与设计值进行对比分析,研究酸水汽提装置的工艺流程,并且根据建立的酸水汽提模型,对此工艺进行深入讨论,研究并分析几种操作工况对结果的影响,为酸水汽提工艺的优化提供参考。     

分壁式萃取精馏塔制取高纯度甲缩醛的模拟与优化

建立一种利用分壁式萃取精馏塔制取高纯度甲缩醛的新工艺,并用AspenPlus软件对该工艺进行模拟和优化。最优工艺参数为:主塔塔板数39,隔板底端位置在第3l块板,原料进料在第17块板,萃取剂进料在第4块扳,回流比为0.9,溶剂比为1.0,气相分配比为0.12。最优参数下的严格模拟结果显示:本工艺可得到质量分数99.96%的甲缩醛和99.24%的甲醇;与常规萃取精馏工艺相比,再沸器和冷凝器热负荷分别降低14.8%和16.9%。说明分壁式萃取精馏塔制取高纯度甲缩醛不仅技术上可行,而且能减少一个塔的投资和节约分离过程的能耗,在经济上也具有显著的优势。     

基于神经网络的精馏能耗模拟和优化

精馏是化工工业生产的重要操作单元,具有较强的非线性和时变性.现有的绝大部分文献是对精馏塔进行设计性的研究,而对实际投入运行的精馏塔,尤其在设计的进料负载因实际状况改变的情况下,节能优化方法研究较少.文中针对四塔精馏过程提出一个利用神经网络对其加以分析的方法.将神经网络训练输出的结果和实际的结果相比对,表明该建模方法具有比较满意的拟合效果,最后介绍将此模型应用到精馏塔的节能优化中,达到节能减排的目的.     

Aspen Plus在烧结机烟气SCR脱硝设计中的模拟

针对烧结烟气低温、含硫、含尘的特性,可采用"湿法脱硫+湿电+GGH+热风炉+SCR"废气处理工艺流程。本文运用Aspen Plus软件,结合脱硝动力学方程,对烧结机烟气脱硝进行工艺模拟,模拟了换热器、热风炉、喷氨和脱硝塔的组合。研究表明热风炉补热量与脱硝温度无关,GGH热负荷随温升增加,由200℃升至280℃脱硝活性逐渐升高,因脱硝为放热反应,280℃～350℃脱硝效率基本不变,温度高于350℃时,脱硝效率逐渐降低,最佳脱硝温度为280℃;氨氮摩尔比由0升至2时,脱硝效率不断提高,但氨逃逸逐渐增大,最佳氨氮摩尔比为0.8～1;烟气中氧含量远高于NOx含量,氧含量由0%升至20%时,脱硝效率仅增加2.5%;气态水含量0～18%变化,脱硝效率基本不变;催化剂孔道停留时间0.2～0.28s,脱硝即可完成反应。     

煤焦油分离过程模拟与优化

利用计算机模拟和优化手段,应用Aspen Plus模拟软件,采用严格热力学分析计算方法,建立了煤焦油分离的3个主要流程(IRH、考伯斯、吕特格式)。采用UNIQ-RK方程以表征复杂的焦油体系的汽-液平衡,通过对塔板数、进料位置、回流比和侧线采出位置对能耗和分离效果影响的灵敏度分析确定最终工艺参数。在相同的设计基础和要求下,从分离效果和能耗方面对3种分离工艺进行比较,得到最优工艺流程。模拟结果对工业过程的设计和改造具有一定的指导意义。