醋酸-水共沸精馏过程的模拟设计

应用模拟软件ASPEN PLUS对醋酸-水共沸精馏进行计算。采用NRTL-HOC热力学模型对共沸体系进行计算,得到常压下气液平衡数据与文献相比较,较为吻合。模拟绘制醋酸-水-醋酸正丁酯三元体系的剩余曲线图,结合剩余曲线图,对该三元非均相共沸体系进行精馏过程模拟设计,结果表明,在所研究进料状况下,最优操作参数:理论板数34块;主进料位置第14块理论板;共沸剂采用全回流,水相回流比在0.27~0.3。     

环己烷/异丁醇共沸体系的共沸精馏和变压精馏流程模拟与优化

使用Aspen Plus V8.4对环己烷/异丁醇共沸物系的共沸精馏和变压精馏流程进行了模拟与优化。选用乙醇为共沸剂,分别建立了共沸精馏和变压精馏的全局流程,研究了原料进料位置、回流比和共沸剂进料位置对分离效率的影响,得到了2种分离方法的操作参数和工艺参数。结果表明,共沸精馏流程的原料最佳进料位置为14块板,最小回流比为3.00,共沸剂的最佳进料位置为第一块板。变压精馏流程中减压塔最佳进料位置为第8块板,总理论板数为10块板,最小回流比为1.144,最小理论板数为8块板。同时,对2个工艺流程进行了经济分析。结果表明,变压精馏的年总费用比共沸精馏下降了62.7%。     

萃取精馏分离异丙醇-水共沸物的模拟及节能

利用Aspen Plus软件对异丙醇脱水常规萃取精馏流程、带液相侧线抽出萃取精馏流程及带气相侧线抽出萃取精馏流程进行模拟,并以最小年总费用(TAC)为目标对3种工艺进行全局经济优化。结果表明,与常规萃取精馏相比,带液相侧线抽出萃取精馏流程的TAC下降了6.99%,CO_2排放量减少7.85%;带气相侧线抽出萃取精馏流程的TAC降低了7.42%,CO_2排放量减少9.94%。带气相侧线抽出萃取精馏工艺最优操作参数:T-101塔板数为37,回流比为0.96,萃取剂进料量为8 500 kg/h,T-201塔板数为12,回流比为0.2。该研究结果可为异丙醇脱水萃取精馏的设计及节能提供一定的理论依据。     

联合精馏分离四氢呋喃-水共沸物的实验及优化模拟

由于四氢呋喃与水会生成沸点64 ℃的最低共沸物,采用三塔联合精馏的方法对其进行分离。根据文献资料选择乙二醇作为萃取精馏过程的萃取剂,并在脱水塔中对萃取精馏塔产物进行脱水。选择Aspen Plus软件对工艺流程进行模拟。选择Wilson模型及RadFrac模块对单塔工艺参数进行模拟及优化,确定了各塔进料板与回流比等最适宜参数。经实验考察的项目结果均与模拟结论一致。脱水塔产物四氢呋喃含水量可低至170 μg/g。根据优化后的参数在Aspen Plus中进行全工艺流程的闭合与模拟,终产物四氢呋喃的质量分数可达0.9995,收率为0.9988。其质量分数优于常见双塔萃取精馏流程。     

含少量水与低碳醇的异丁醇物系精馏工艺设计

共沸精馏通常加入溶剂以改变组分间相对挥发度实现分离。利用工程软件Aspen Plus模拟异丁醇-水、正丙醇-水、异丙醇-水、乙醇-水、异丁醛-水等组分常压共沸组成,模拟计算结果和文献值相符,并在三角相图上利用剩余曲线和进料点进行精馏方案设计。在给定进料条件下,对于异丁醇-水及低碳醇-水共沸物系精馏方案,不加入共沸剂亦可得到合格的塔顶、塔釜产品。     

催化精馏脱除乙醇-水共沸混合物中水的模拟研究

采用异丁烯(IB)水合生成叔丁醇(TBA)的方法和催化精馏工艺脱除乙醇中的水.选用Equilibrium模型描述催化精馏塔中反应段的反应过程.应用Aspen Plus系统的讨论了操作压力、塔顶采出率(D/F)、回流比、异丁烯/水摩尔进料比、进料位置、反应段位置、理论板数对脱水效果的影响.结果表明,在较少能量消耗下,异丁烯很容易水合生成叔丁醇,但是叔丁醇选择性较低,生成乙基叔丁基醚(ETBE)的反应占主导.当采用叔丁醇选择性高的催化剂,通过催化精馏,能够在较低的能耗和较少的IB消耗下实现乙醇的脱水.     

变压精馏分离1,1,1,3,3-五氟丙烷-氟化氢的工艺模拟

1,1,1,3,3-五氟丙烷-氟化氢混合物是一种二元最低共沸物。在计算机模拟和分析的基础上,研究了变压精馏分离五氟丙烷-氟化氢的工艺流程。选用Aspen P lus软件内置的热力学模型W ILS-HF描述五氟丙烷-氟化氢二元共沸体系的气液平衡。根据实验数据,回归该热力学模型中的交互作用参数,模型的计算结果与实际数据吻合较好。使用Aspen P lus对整个分离流程进行模拟计算,以系统能耗最低为目标,对重要的工艺参数进行了优化,模拟结果对工业过程的设计具有一定的指导意义。     

变压精馏及萃取精馏分离乙醇-苯共沸物

使用Aspen Plus分别研究变压精馏及萃取精馏分离乙醇-苯二元共沸物的工艺流程。两种分离流程的塔设备费用相近,萃取精馏工艺较传统变压精馏工艺节能显著,再沸器节能约34%;热集成变压精馏工艺较萃取精馏工艺节能约17.2%,且所需蒸汽品位更低。     

毛细管精馏分离乙酸乙酯-乙醇共沸物

基于高效分离共沸物的目的,实验采用内部具有毛细管结构的活性氧化铝颗粒作为精馏填料,对乙酸乙酯-乙醇进行分离,为开发一种填料毛细管精馏技术高效分离共沸物提供研究基础。文中主要考察了原料组成、回流比和填料高度等单因素对塔顶乙酸乙酯纯度的影响,并通过均匀设计实验确定了最佳组合因素条件,然后又考察了活性氧化铝填料的回收使用情况,得出单因素最佳条件分别为:质量分数w_(F1)=70%,R=5,H=1.5 m;最佳组合因素条件为:质量分数w_(F1)=81%,R=5.86,H=1.39 m;填料回收:活性氧化铝填料重复使用仍可达到原始最佳水平,具有良好的回收再利用价值。     

共沸精馏分离醋酸-水模拟研究

通过Aspen P lus软件建立了对二甲苯(PX)、水、醋酸共沸精馏分离模型,采用Hayden-O’Connell关联式对气相逸度系数进行校正。讨论了PX加入量、回流比、进料位置等对共沸精馏过程的影响,得出适宜的PX加入量为m(PX)∶m(H2O)=2∶1,回流比为5,较佳的进料位置在精馏塔中部第20块塔板。     

萃取精馏分离异丙醇-水共沸体系的模拟与优化

对异丙醇-水共沸体系的萃取精馏过程进行模拟与优化。以乙二醇为萃取剂,基于UNIFAC模型,使用Aspen Plus化工模拟软件中的RadFrac模块进行萃取精馏模拟,并利用灵敏度分析模块对各工艺参数进行灵敏度分析与优化。结果表明,以乙二醇做萃取剂分离异丙醇-水共沸体系是可行的。对于处理流量5000kg·h-1的异丙醇-水共沸溶液,精馏塔具有22块塔板时,原料进料位置在第16块塔板,萃取液进料位置在第3块塔板,摩尔回流比为1.4,萃取剂与原料的进料比为2∶1,塔顶异丙醇质量分数可达0.9981,萃取精馏塔的分离效果和热负荷达到最优。模拟和优化的结果对工业化设计和生产具备指导意义。     

共沸精馏分离乙醇-异丙醇

为了分离乙醇-异丙醇混合物,研究了共沸精馏在乙醇-异丙醇物系中的应用。根据共沸剂的选取原则选定出1-己烯作为共沸精馏分离乙醇-异丙醇混合物的共沸剂,使用ASPEN模拟软件模拟连续和间歇共沸精馏分离乙醇-异丙醇工艺流程,并通过间歇共沸精馏实验考察了所选共沸剂的分离效果。结果表明：使用1-己烯作为共沸剂能成功的分离乙醇-异丙醇混合物;采用有30块理论板的填料塔,回流比为25,共沸剂1-己烯与乙醇的质量比为4∶1,塔釜异丙醇的质量分数达到99.77%。     

间歇共沸精馏分离乙二醇单甲醚-水物系

通过绘制乙二醇单甲醚-水-共沸剂的简捷剩余曲线,提出了以乙酸异丙酯作为间歇共沸精馏法分离乙二醇单甲醚-水物系的共沸剂。然后完成剩余曲线数据的测定实验,根据实验数据绘制乙二醇单甲醚-水-乙酸异丙酯三元物系的剩余曲线图,确定了乙二醇单甲醚-水共沸物系的分离工艺。并通过实验研究了共沸剂加入量对乙二醇单甲醚回收率的影响,从而确定了适宜的共沸剂配比：当共沸剂与原料中水的质量比为2～2.5时,乙二醇单甲醚的一次性收率在90%以上。     

回收废醋酸催化蒸馏过程的非平衡级模拟

采用非平衡级速率模型对回收废醋酸的催化蒸馏过程进行了模拟计算,考察了各种因素如回流比、进料温度、酸醇比等因素对回收废醋酸的影响.结果不仅证实了实验所得到的结论,还获得了优化条件和难以通过实验取得的结果.     

共沸法回收吡啶的研究和设计

介绍了利用共沸精馏的方法,对比选择不同共沸剂进行高纯度吡啶回收的理论和实验研究,设计出合适的工艺流程和工艺条件,得到了满意的结果。并在实验数据的指导下设计建立了一套工业装置,得到了纯度大于99.5%的吡啶产品。实践证明,用共沸精馏的原理所设计的分离工艺对于处理一系列含水共沸物系是行之有效的。     

具有最低共沸点难分离物系变压精馏分离

变压精馏是根据物系压力改变引起液体混合物共沸点组成变化,进而使共沸物系得以分离的一种有效分离方法。具有最低共沸点的液体混合物分离是化工过程中常见的分离难题。本文在热力学分析基础上研究了四氢呋喃与乙醇、环己烷与苯混合物这类典型的最低共沸液体混合物的变压精馏可行性,提出变压精馏分离四氢呋喃-乙醇液体混合物工艺流程,以NRTL-RK为物性计算方法,利用Aspen Plus模拟软件对变压精馏分离工艺过程进行分析及模拟,并对工艺参数进行优化。结果表明:在常压塔和8atm高压塔组成的双塔流程中变压精馏能将四氢呋喃-乙醇最低共沸混合物进行较好的分离,指出本文提出的研究方法可为具有最低共沸点液体混合物分离工艺的建立提供更加有效的指导。     

Control structure selection of increased-pressure extractive distillation process for DMC-MeOH azeotropic mixture

Producing dimethyl carbonate (DMC) as a green chemical with the desired purity is important in the industry. Although studies on the steady-state design of energy-efficient extractive distillation processes are important for the purification of DMC-methanol (DMC-MeOH) azeotropic mixtures, the dynamic controllability of these processes is also critical in the case of feed condition changes, and it should be investigated carefully. Results of the limited studies in the literature show that changing the operating pressures in extractive distillation processes might have different effects on the dynamic controllability of different systems. Thus, in this study, alternative control strategies are developed for a recently proposed increased-pressure extractive distillation process to separate DMC-MeOH mixture. All control structures are designed using inferential temperature controllers, which have a general acceptance in industrial applications. Effects of different ratio controllers are investigated by evaluating the dynamic responses of control structures for disturbances in feed flowrate and composition. Two metrics including integral absolute error and steady-state deviation of purities are used in the evaluation of alternatives. Results of dynamic simulations show that a control structure including reflux ratio controller is not a suitable strategy for this process. It is demonstrated that a control structure including reflux to feed ratio controller for both distillation columns is necessary for the robust and efficient control of a pressure-increased extractive distillation process. These efficient dynamic results support the economic advantage of increased-pressure extractive distillation process separating DMC-MeOH azeotropic mixtures.