带有侧线采出回流的部分透热精馏的节能优化

以正丙醇-异丙醇体系为例，研究了带有侧线采出回流的部分透热精馏操作。在该操作中，精馏段侧线采出气相，经塔外冷凝后回流至塔内采出板上方；提馏段某塔板被同轴的夹套式中间再沸器环绕，侧线采出该板处的气相回流至塔内采出板上方。通过单因素分析和响应面法对精馏段和提馏段操作的相关工艺参数分别进行了模拟优化，并对相应操作的热力学性能和分离性能的变化进行了分析。最终优化结果表明：达到规定的分离效果，带有侧线采出回流的部分透热精馏相较于绝热精馏有效能损失降低了26.5%。带有侧线采出回流的部分透热精馏操作通过合理分配能量、降低对热剂和冷剂的品位要求和提高能量利用率，最终达到节能目的。     

萃取精馏分离四氢呋喃-水共沸物的模拟研究

利用化工流程模拟软件Aspen Plus,以DMSO为萃取剂,模拟研究四氢呋喃-水共沸物的分隔壁萃取精馏和单塔侧线采出萃取精馏过程。分隔壁萃取精馏优化后工艺参数为:主塔22块理论板,萃取剂3块理论板处进料,原料17块理论板处进料,回流比0.5,溶剂比0.45;副塔10块理论板,回流比2.4。可得到摩尔分数为99.90%的四氢呋喃和99.19%的水,回收萃取剂的摩尔分数为99.72%。和常规双塔萃取精馏相比,冷凝器热负荷降低18.63%,再沸器热负荷降低15.58%,实现了有效节能。而单塔侧线采出萃取精馏不能实现四氢呋喃和水的有效分离。     

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。     

隔壁萃取精馏分离醋酸乙烯-甲醇的计算机模拟与节能增效

利用化工模拟软件对隔壁萃取精馏分离醋酸乙烯-甲醇共沸物进行优化。采用全局经济优化法,模拟优化后隔壁萃取精馏塔的设计参数为:主塔塔板数51块,萃取剂进料位置为第2块,进料流率30 150 kg/h,萃取剂流率17 810 kg/h,混合物进料位置为第18块,回流比0. 22;侧线精馏塔塔板数30,侧线气相采出位置为第43块,采出量16 325 kg/h,回流比1. 0。与普通连续萃取精馏比较,每年节省总能耗46. 8%,节省总费用1 179. 7万元。     

背包式酶催化反应精馏制备丁酸丁酯模拟优化

提出了背包式酶催化反应精馏合成丁酸丁酯的新工艺,将酶催化反应转移到塔外,优化了丁酸丁酯的生产过程。首先,进行丁酸乙酯与正丁醇的酯交换反应动力学实验,建立反应动力学模型,并验证该工艺流程中此模型计算结果的可靠性。然后,运用Aspen Plus对背包式反应精馏新工艺进行了流程模拟和优化设计,分别确定提馏段、精馏段的塔板数,回流比等主要参数。优化后的模拟操作条件为：精馏段塔板数5、提馏段塔板数7、回流比5、侧线循环总量6 kmol/h、侧反应器4个,此时正丁醇的反应转化率能达到99.85%,产品纯度为94.71%,有效减少了设备投资,为背包反应精馏的更优利用提供了理论依据和可行方案。     

物系和分离要求对最优三组元精馏结构选择的影响

针对三组分混合物的分离,选取6种不同分离指数的物系,根据多种进料组成和分离要求,对传统的直接分离序列和间接分离序列及其热集成方式、部分热耦合精馏中的侧线精馏和侧线提馏、完全热耦合结构（即隔板塔）进行了模拟与优化设计,并以年度总费用最低为目标选出各种情况下的最优精馏结构。结果表明,分离指数、进料组成及分离要求都对精馏结构的优化选择都有显著影响,热集成精馏、部分热耦合以及完全热耦合精馏结构分别在不同条件下各具有优势。根据分析结果,对影响最优三组元分离精馏结构的因素进行归纳。     

物系和分离要求对最优三组元精馏结构选择的影响

针对三组分混合物的分离,选取6种不同分离指数的物系,根据多种进料组成和分离要求,对传统的直接分离序列和间接分离序列及其热集成方式、部分热耦合精馏中的侧线精馏和侧线提馏、完全热耦合结构(即隔板塔)进行了模拟与优化设计,并以年度总费用最低为目标选出各种情况下的最优精馏结构。结果表明,分离指数、进料组成及分离要求都对精馏结构的优化选择都有显著影响,热集成精馏、部分热耦合以及完全热耦合精馏结构分别在不同条件下各具有优势。根据分析结果,对影响最优三组元分离精馏结构的因素进行归纳。     

隔板塔精馏分离丙酮-乙酸乙酯-水-杂质体系的研究

提出一种隔板塔精馏处理丙酮-乙酸乙酯-水-色素杂质混合物的新工艺。采用aspen plus软件对隔板塔精馏工艺进行模拟,考察回流比和液相分配比对隔板塔分离效果的影响,探讨液相分配比对隔板两侧液相浓度分布的影响规律。结果表明,当回流比为4,气相分配比为0.5时,液相分配比在0.05~0.1范围内,隔板塔的分离效果较好;液相分配比减小,预分馏段液相中乙酯浓度增大,侧线采出段上部的乙酯浓度减小,侧线采出段下部的乙酯浓度增大,预分馏段内乙酯的分割比增大;与原四塔精馏工艺相比,完成相同的分离任务,隔板塔精馏工艺再沸器可节能28.09%,冷凝器可节能27.01%,且节省了设备投资。     

一种用尿素与甲醇反应合成碳酸二甲酯的装置及生产工艺

本发明公开了一种用尿素与甲醇反应合成碳酸二甲酯的装置及生产工艺,属于碳酸二甲酯生产技术领域,包括反应器、精馏塔Ⅰ、再沸器、甲醇循环泵、溶剂循环泵、气液分离器、冷凝器Ⅰ、塔顶回流泵、精馏塔Ⅱ、换热器、减压阀、冷凝器Ⅱ,精馏塔Ⅱ内分成五部分,自上而下分别是氨分离段、精馏段、萃取精馏段、碳酸二甲酯精馏段和提馏段。本发明通过热集成和分离集成工艺,有效地降低了能耗和投资,在一个塔内同时实现回收产品碳酸二甲酯、副产品氨气、甲醇和萃取溶剂,具有良好的经济效益,且工艺过程环保和安全系数高。     

侧线精馏塔高效分离二甲醚-甲醇-水的稳态模拟与动态控制研究

利用Aspen Plus模拟软件对二甲醚-甲醇-水分离过程中的侧线精馏塔进行稳态研究,在设计规定下对侧线精馏塔的设计与操作参数进行确定与优化,最终获得侧线精馏塔的理论板数为52块,最佳进料位置为第32块塔板,侧线出料位置为第12块塔板,回流比为41,灵敏板为第3块塔板。通过Aspen Dynamics考察了进料流量扰动(±5%)和进料组成扰动(±5%)的工况下,侧线精馏塔采出的产品纯度、灵敏板温度、采出量、再沸器热负荷等参数均可达到平衡,恢复至设定值,模拟结果说明侧线精馏塔的控制方案有效可行。     

带有过渡段循环的多元间歇精馏优化计算

采用最大馏出量、最小时间及最大负荷因子作为目标函数,以采出速率作为优化变量,间歇精馏过程采用分段恒回流比操作,利用改进的模拟退火算法进行了带有过渡段循环的三元体系间歇精馏过程的优化。分别获得了3种目标函数下的最优操作条件及最优值,并与文献结果进行了比较。采用改进的模拟退火算法得到的优化计算结果均优于文献值。不同的目标函数下得到的优化操作策略不同,且随着过渡段循环次数的增加精馏过程趋于稳定。     

考虑反应热的乙氧基化反应精馏塔能量内部集成与优化

以正丁醇和环氧乙烷为原料合成乙二醇正丁醚(EGMBE)为例,利用数学模型和模拟分析方法,研究了包含大量反应热效应的乙氧基化反应精馏(ERD)塔中反应热的利用及系统能量优化问题。研究表明,当采用常规的、将反应段直接叠加于提馏段之上的塔设计时,反应热并没有贡献于分离操作或减小再沸器的热负荷,而只是被冷凝器中的冷却介质移走。分析了反应热的可利用途径,提出一种将反应段和提馏段分割、从反应段移出反应热供提馏段加热的内部热集成乙氧基化反应精馏结构--IHIERD。模拟结果表明,IHIERD 将使再沸器的温度从462.5 K降低到420.0 K,冷凝器负荷降低11%,外部能量输入降低14%,节能效果显著。     

基于优化的反应精馏塔简捷设计

基于G ibbs自由能最小原理达到反应和相平衡的假设,提出了一种适用于初步设计的新的设计方法。以甲基叔丁基醚和碳酸二乙酯的反应精馏过程为例,应用Aspen软件模拟,经分析发现,通过改变理论级数和回流比,可得到合理的塔内温度分布,从而使塔底产品组成得到最大程度的提高,为此提出基于优化的设计法:以产品组成最大为目标函数,以回流比、精馏段和提馏段理论板数为决策变量,采用遗传算法进行优化计算。结果表明,2个设计实例均能在保证低能耗的同时得到较高的产品纯度,说明该设计方法可以设计出较好的反应精馏塔。     

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。     

内部热耦合精馏塔的传热及优化

为研究同轴式内部热耦合精馏塔（HIDiC）在不同压缩比下的传热量和传热系数,以乙醇-水为分离物系,在自制中试装置中进行了实验研究。建立了同轴式HIDiC的传热模型即利用闪蒸罐代替塔板,计算进出闪蒸罐物流的焓值差,从而得到精馏段与提馏段板间换热量,并通过划分区域的方法计算了传热系数。以年度总费用（TAC）作为优化指标研究了实现外回流为零时所需的外部换热器的个数。结果表明：当压缩比为2.2时,塔间传热量最大,冷凝器和再沸器的负荷最低,且压缩比与传热系数的关系为负相关;随着精馏段与提馏段板间最小换热温差的增大,所需外部换热器个数不断减少,TAC呈现降低的趋势,当外部换热器个数为1,即热量耦合位置为精馏段第一块板与提馏段第一块板时,TAC最低。     

氯乙烯精馏过程Aspen模拟

运用化工流程模拟软件Aspen Plus对氯乙烯精馏装置低沸塔和高沸塔的操作变量进行灵敏度分析。结果显示,低沸塔进料位置在第二块板时比之前第八块板可以得到更高纯度的馏出液,低沸塔馏出比由0.25优化到0.3,回流比由0.5优化到0.8。高沸塔最终优化结果为第四块板进料,馏出比从0.93优化到0.95,回流比从0.8优化到0.9。     

基于Aspen Plus醋酸乙烯精馏塔的模拟优化

利用Aspen Plus软件,选择NRTL活度系数方程和Hayden-O′connell逸度系数方程的热力学模型,应用系统中的RadFrac精馏模块对醋酸乙烯精馏塔进行模拟,模拟值与实际值基本吻合。讨论了进料位置、回流比、塔顶侧线采出量等参数对精馏分离精度与能耗的影响,提出优化方案为：进料板为第62块,回流比为32,侧线采出质量流量为37.5 t/h。此参数下,重新进行计算,结果显示,塔顶冷凝器和塔釜再沸器的热流量分别降低了15.5%和16.9%,塔顶侧线采出液中醋酸乙烯和塔釜采出液中醋酸的质量分数分别上升了0.4%和0.13%。     

计算机模拟在甲醇——水精馏塔设计中的应用

利用化工通用模拟软件对甲醇——水精馏过程进行设计计算,通过灵敏度分析功能对操作条件进行优化,当采用25块理论板,回流比取1.43,在第12块塔板进料,塔顶馏出液采出率为0.427时,可以达到较好的分离效果。     

侧线精馏与萃取精馏结合提取双乙烯酮

针对精制双乙烯酮,采用侧线精馏和萃取精馏结合的方法,通过侧线精馏提取粗双乙烯酮,然后选取环丁砜为萃取剂,采用萃取精馏再进一步精制。采用Aspen Plus模拟软件对侧线精馏和萃取精馏精制双乙烯酮的工艺进行模拟计算,考察塔板数、原料进料位置、侧线出料位置、回流比及溶剂比等因素对分离效果的影响,并优化分离过程条件,确定最佳操作参数。为进一步研究实验研究装置设计和试验提供理论依据。     

C3选择性加氢能量耦合催化精馏结构与分析

提出了一种C₃选择性加氢能量耦合催化精馏新工艺,首先将催化精馏构件放置在丙烯精馏塔的提馏段,再将丙烯塔与脱乙烷塔通过气液流股连接成热耦合结构。与传统加氢工艺相比,能量耦合催化精馏工艺通过分离和加氢反应的结合使丙炔、丙二烯加氢过程的选择性得到较大幅度的提高,并通过热量耦合消除丙烯在脱乙烷塔内的返混,从而降低分离能耗。采用Aspen Plus化工流程模拟软件对该流程进行模拟。模拟结果表明,能量耦合催化精馏工艺可以使丙烯收率提高0.74%～2.19%,年度冷剂费用降低2.44%～3.61%。同时,热量耦合催化精馏工艺对于重质裂解原料油具有更好的适用性。