化工精馏高效节能技术开发及应用

高效节能精馏流程通过优化构造流程结构,合理利用精馏塔顶蒸汽的冷凝潜热,可以大幅度降低精馏过程的能耗.本文系统研究各种节能型精馏流程,重点分析3种热泵精馏、4种多效精馏和4种热偶精馏的流程特点,建立节能型精馏流程优化模拟及分析系统,将模拟优化计算的结果与普通精馏流程对比.结果表明,热泵精馏节能率可达80%以上,多效精馏40%以上,热偶精馏20%以上,为工业化应用提供设计依据和友好的平台.     

基于价格的精馏过程综合的研究

过程系统综合通常以系统的经济效益最优为设计目标。根据精馏系统的用能特点,把分离过程综合问题表述为一个混合整数非线性规划问题。基于提出的热(火用)价格模型方案,以(火用)经济为目标,用改进的模拟退火算法研究了十组分烃类的精馏过程综合问题。在算例中,精馏系统的公用工程分别采用不用的类型。结果表明以(火用)经济为目标优化分离过程综合问题,充分满足了节能与节钱并重的要求,可以从众多的分离方案中得到更合理的精馏流程结构方案；采用多种公用工程的精馏系统比采用一种公用工程的精馏系统经济效益更好。从分离方案中得到最优的精馏流程结构方案及数据,可以为工厂的设计提供非常有价值的参考。     

基于(火用)价格的精馏过程综合的研究

过程系统综合通常以系统的经济效益最优为设计目标。根据精馏系统的用能特点,把分离过程综合问题表述为一个混合整数非线性规划问题。基于提出的热炯价格模型方案,以[火用]经济为目标,用改进的模拟退火算法研究了十组分烃类的精馏过程综合问题。在算例中,精馏系统的公用工程分别采用不用的类型。结果表明以[火用]经济为目标优化分离过程综合问题,充分满足了节能与节钱并重的要求,可以从众多的分离方案中得到更合理的精馏流程结构方案;采用多种公用工程的精馏系统比采用一种公用工程的精馏系统经济效益更好。从分离方案中得到最优的精馏流程结构方案及数据,可以为工厂的设计提供非常有价值的参考。     

大型煤化工甲醇精馏过程仿真系统的研究

研究构建大型煤化工甲醇精馏过程仿真平台问题.大型煤化工甲醇精馏过程操作复杂,为了能够更好地分析和预测该过程,本文开发了基于工艺过程机理模型的仿真系统.仿真系统的底层是流程模拟文件,提供过程机理模型和计算平台;顶层是仿真界面,提供人机交互窗口;二者通过Visual Basic接口程序链接.此仿真系统可以为实际的精馏操作提...     

非清晰精馏序列综合研究进展

非清晰精馏系统指利用多组分原料,生产若干不同配料的多组分混合物产品的分离过程,广泛用于化工和石油工业生产中,该类系统的综合研究是过程系统工程领域的前沿课题。本文归纳了该类系统的组合特性,详细介绍算法的基本原理、计算特点及适用范围,同时指出非清晰精馏系统综合研究的动向。     

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%。     

精馏系统的虚拟装配技术研究

将虚拟装配技术引入化工流程中,对可视化设计化工流程、培训工人操作技能以及化工厂的数字化建设具有很大的应用价值。通过分析精馏系统,搭建了可视化装配平台。根据装配约束条件建立了可装配设备模型。提出了"1+1"和"1+n"普遍化的装配方法,实现了装配复杂精馏系统。通过输出装配信息,获取精馏系统装配过程中的装配方式和装配序列,验证装配操作的正确性。装配测试表明装配方法正确可行,其真实性、准确性和有效性满足了精馏系统虚拟装配的要求,实现了自由选择设备装配所需的精馏系统。系统可扩展性强,通过添加其它单元设备,可以实现所有化工流程的虚拟装配。     

醋酸脱水非均相共沸精馏过程多稳态研究

非均相共沸精馏过程中存在多稳态现象,它给共沸精馏过程的分析和控制带来了用难.本文利用流程模拟软件Aspen Plus对以醋酸正丁酯为共沸剂的醋酸脱水共沸精馏过程进行模拟计算.在稳态模型基础上,选择酯相进料流量为操作变量,塔底出料中醋酸含量为观察变量,对醋酸脱水系统进行灵敏度分析.分析结果表明,系统中存在多稳态区域,不同稳态下系统的行为特征相差较大.对开环系统进行动态脉冲测试表明,系统在酯相进料流量正脉冲作用下会从正常工作的稳态变化到低稳态,而通过控制精馏塔内温度变化区间的位置能够保证系统运行在所需的稳态上.最后,针对非均相共沸精馏过程模拟计算很难收敛到所需稳态的问题,本文分析指出可以通过酯进料流量的调节使模型计算收敛到所需的稳态.本文的多稳态研究方法较容易扩展到其它的非均相共沸精馏体系,研究结果将为实际共沸精馏过程的分析设计提供参考.     

应用轴功目标法合成低温分离序列

针对以乙烯深冷分离系统为代表的低温精馏过程合成问题。低温精馏系统包括精馏序列以及与之对应的换热网络和制冷系统。依据轴功目标方法,低温分离系统的能耗可以归结到制冷系统的轴功上,且过程的轴功消耗可以不经过换热网络和制冷系统的合成而直接得到。本文以轴功消耗作为优化目标建立数学模型,在模型中不包含换热网络和制冷系统结构的情况下建立精馏序列与对应轴功消耗的关系。这样,在不增加问题复杂程度的前提下实现对系统总能耗的优化。对乙烯冷端分离系统的合成的算例研究表明,通过基于轴功目标的数学模型可以高效的得到具有最低轴功消耗的精馏系统。     

复杂平流多效精馏系统能量集成模型及过程模拟

为了更合理利用能量,将平流多效精馏系统中各效塔底产品、第1效至第n-1效塔顶产品及首效再沸器中加热生蒸汽的冷凝液用于预热原料液,建立由多效精馏及多级预热2个子系统构成的复杂平流多效精馏系统的能量集成模型。用于模拟具有切点系统的高度非理想溶液的平流多效精馏过程,用迭代法结合矩阵法求解。结果表明:用系统余热预热原料液可节省加热生蒸汽消耗量25%～35%,是1种非常有效的节能措施;各效精馏塔回流比及再沸器的有效传热温差、首效塔底再沸器中加热生蒸汽压力(或温度)、末效塔顶压力(或温度)、原料液的预热温度等参数,对平流多效精馏系统的操作费用及设备费用影响很大。     

甲醇精馏变负荷操作优化技术研究及应用

粗甲醇的精馏提纯是甲醇合成生产过程中十分关键的一环,具有很强的非线性和时变性.目前的绝大部分研究都是针对精馏塔设计与塔结构的研究,而对实际投入运行的精馏系统的操作型节能研究较少.研究对已实际投入生产的精馏系统,当进料负载和组分因实际生产情况或者市场需求而改变时,如何确定最佳操作参数达到节能优化的目的,并提出系统的解决方案.     

多效精馏流程的优化设计计算

本文针对多效平流，顺流，逆流三种精馏过程分别建立了设计计算的通用数学模型，并以年总消耗费用最小为目标函数，对三种精馏过程通过实例进行了优化设计计算，结果表明，文中给出的优化设计计算方法，可方便地求出多效精馏过程设计所需的基础数据及系统所需的最小加热蒸汽量。     

内部能量集成精馏塔技术应用于乙烯分离流程的节能研究

乙烯生产装置是石化工业中最重要的装置之一,其生产过程需要消耗大量的低温冷量,采用先进的能量集成技术优化乙烯生产过程、提高能源利用效率具有重要意义.本研究针对前脱丙烷前加氢工业乙烯装置,将内部能量集成精馏塔技术应用于乙烯分离塔,提出基于内部能量集成技术的乙烯分离流程.利用流程模拟软件Aspen Plus分别对内部能量集成精馏塔流程和开式热泵精馏流程进行严格模拟,结果表明内部能量集成精馏塔精馏段压力对新流程系统中压缩机的功耗有显著影响,最终优化的内部能量集成精馏塔精馏段操作压力为1410KPaG,提馏段操作压力为710KPaG.相对于目前先进的乙烯精馏塔开式热泵流程,内部能量集成精馏塔流程具有节能效果,内部能量集成精馏流程中系统压缩机的总功耗为38.869MW,而热泵精馏流程中系统压缩机的总功耗为39.680MW,内部能量集成精馏塔流程中系统压缩机的总功耗降低约2.04％,因此内部能量集成精馏塔具有一定的工业应用前景.     

乙烯精馏系统-脱丁烷塔智能操作优化

针对乙烯精馏过程,本文提出在线优化结构模型.为了避免复杂精馏过程建模和与大型流程模拟软件接口程序的时间延迟,提高模拟运箅速度,该模型结合神经网络的学习功能,用于精馏过程的模拟计算.采用改进的遗传算法,实现乙烯数字工厂中脱丁烷塔的在线优化系统,算法引入模式搜索技术和加速策略,满足在线优化的时间和精度要求.计算结果表明,该法具有运算时间短、收敛快的优点,能够满足在线优化的要求.同时,为该优化模型拓展到其它工艺过程提供参考.     

EXCEL实现恒回流比间歇精馏的计算机仿真

对于恒回流比操作方式的间歇精馏,过程计算量大且公式应用相对复杂,用计算机完成间歇精馏的过程计算及操作仿真已经成为许多国内外学者的研究课题。为了满足系统的响应速度,提高动态釜液量误差,用Excel的VBA、函数、图表及重算等功能,实现间歇精馏的计算机仿真的新方法。在Excel中,建立了间歇精馏过程的数学模型与“数据处理表”,完成多项式拟合,由递推公式确定塔内各塔板液相组成xn与时间t的动态响应关系。获得的六次拟合曲线接近于实测的平衡数据,其相关系数达到0．999,各塔板液相组成xn与时间t的动态响应关系与实际计算吻合较好,获得了较满意的结果,为设计提供有效依据。     

第九届 IFAC 世界大会论文评介

一、精馏过程的控制01.3/A精馏是化工、炼油生产过程中的一个十分重要的环节。精馏塔的控制直接关系到产品的质量、产量和能量的消耗,因此,至今仍受到人们的普遍重视。本届 IFAC 大会所发表有关精馏塔控制的论文的特点是寻求现代控制策略来提高精馏过程的控制水平。这一分组的六篇论文从不同的角度研究精馏过程的控制方     

Ponchon-Savarit法模拟精馏的过程

根据汽液平衡数据和相关的气相焓和液相焓数据,利用插值和迭代法模拟精馏过程,用Ponchon-Savarit法计算精馏过程,先根据物料衡算方程、组分衡算方程和焓衡算方程,利用迭代法精算每一块塔板上的汽液组成、汽液流量以及回流量,再分别计算塔顶冷凝器、精馏段、进料板、提馏段、塔底再沸器。在Visual C++环境中,采用面向对象的方法自行设计出精馏模拟软件,通过苯-甲苯二元混合物的研究,证明该法可用于模拟精馏过程,模拟效果较好。     

异戊二烯萃取精馏过程的能量分析与节能

萃取剂的选取、用量及萃取精馏流程的集成是影响萃取精馏过程能耗的重要因素。本文对从C_5馏分中萃取精馏分离异戊二烯过程的能耗进行了分析,在ACN为萃取剂条件下,采用常规塔序热集成方案可以节能42．91%,在满足工艺指标的条件下,采用热偶精馏流程可以节省过程能耗58．70%。     

预测控制（PFC）在氯乙烯精馏过程中的应用

引言VCM精馏过程是聚氯乙烯生产中的一个重要环节。经精馏处理后的单体质量对最后的成品质量起着决定性的作用。由于精馏过程具有非线性、大滞后、模型阶次高、动态响应慢、控     

节能型精馏流程优化选择及设计的专家系统的开发研究

石油化工是国民经济发展的支柱产业,据统计,石油化工的能耗约占全国工业总能耗的15%左右,而精馏过程的能耗要占整个石油化工装置总能耗的60%左右,因此要降低石油化工装置的能耗首先要做好精馏过程的节能.可是节能型精馏流程众多,对于1个混合物的分离,从众多的节能型精馏流程中选择出最佳的流程并做到优化设计是很费时费力的,为了帮助用户用最短的时间选择最优的节能流程,本文系统的研究节能精馏流程,提炼出30个典型的,通过优化模拟总结各流程适用特性和应用条件,将每种节能流程的使用特性和应用条件用"知识"来表达从而建立节能型精馏流程优化选择及设计的"知识库",研究节能型精馏流程选择的推理机,利用Prolog语言实现逻辑推理,构建专家系统的知识库,推理机,用.Net语言开发专家系统的外壳即本专家系统软件的界面,并应用面向对象技术开发了一动态链接模块,实现了开发软件与化工工程模拟软件的相互调用,也就完成了节能型精馏流程优化选择及设计的专家系统软件.