1-丁烯回收装置热泵精馏工艺流程模拟及优化

对甲基叔丁基醚装置下游20 kt/a 1-丁烯回收装置建立数学模型,并分别模拟塔顶气体直接压缩式和塔釜液体闪蒸再沸式两种热泵精馏工艺。通过常规精馏和两种热泵精馏工艺对比可知：塔釜液体闪蒸再沸式热泵精馏工艺更适合1-丁烯回收装置。在装置规模一定的情况下,与常规精馏相比,塔釜液体闪蒸再沸式热泵精馏工艺可节约能耗81.87%,能源费用可降低28.62%。     

反应精馏模拟与控制研究进展

反应精馏集成过程在提高反应选择性和转化率、降低建设成本和生产能耗等方面具有显著的优越性,促进了反应精馏相关理论的发展和工程应用。综述了在传统反应精馏过程稳态和动态模拟相关研究成果基础上,给出了7种常用的多回路控制结构,分析其优缺点;介绍了带侧反应器的反应与精馏集成技术的国内外研究相关情况;给出了今后反应精馏应用研究中还需要解决的一些问题和相关研究内容。     

甲醇精馏过程四塔流程模拟分析

利用PRO／Ⅱ化工流程模拟计算软件,预精馏塔和回收塔、加压塔和常压塔分别采用ALCO热力学计算模型和NRTL热力学计算模型并进行了热力学参数修正,以醇类、水作为关键组分,对甲醇精馏四塔流程进行模拟计算。通过计算各塔进料位置、回流比和理论板数等操作参数,对进料温度、操作压力进行了模拟优化。结果表明,四塔流程精馏出的甲醇质量符合美国AA级和GB338—2004优等品要求,在能耗、操作稳定性、灵活性方面具有优势。     

合成乙酸丁酯的热泵技术的分隔壁反应精馏流程模拟与优化

在合成乙酸丁酯的工艺中,将热泵技术用于其分隔壁反应精馏流程。针对这种塔顶、塔釜流股温差较大的体系,基于热泵技术提出了3种不同的分隔壁反应精馏流程,分别为：塔底换热的热泵分隔壁反应精馏流程、带中间换热的热泵分隔壁反应精馏流程和带预热器及中间换热的热泵分隔壁反应精馏流程。优化分析这3种精馏流程的能耗和年总费用(TAC),并与常规分隔壁反应精馏流程进行对比。结果表明,热泵技术的应用使分隔壁反应精馏流程的能耗和费用都显著地降低;带预热器和中间换热的热泵分隔壁反应精馏流程是该合成工艺中反应精馏流程的优化选择;与常规分隔壁反应精馏流程相比,在回收期为8 a时带预热器和中间换热的热泵分隔壁反应精馏流程可以使能耗、CO2排放和年总费用分别降低35.18%、71.53%和35.35%。     

热泵精馏气体分馏装置的用能分析

利用PRO/II软件分析了某0.6 Mt/a气体分馏热泵流程用能情况,优化了气分装置热泵系统的工艺参数,计算了各设备的有效能效率。利用夹点技术对其换热网络进行了优化,在不增加设备投资费用的基础上节省加热公用工程量712.29kW,冷却公用工程量712.29kW,具有较好的节能效果。     

乙烯精馏工艺的流程模拟与优化

应用PRO/II软件对乙烯装置精馏塔进行流程模拟,通过灵敏度分析得到了各工艺参数对再沸器能耗的影响,利用线性回归方法得到优化模型。对过程参数进行优化,得到最佳进料温度、回流比和塔压力。     

丙烯精馏塔热泵流程的优化

利用Aspen Plus流程模拟软件,选用RK-SOAVE物性模型和RADFRAC精馏模型,对常规丙烯精馏塔的操作工况进行了模拟.在此基础上,对丙烯精馏塔的2种热泵流程即塔顶蒸汽直接压缩式热泵流程和塔釜液闪蒸再沸式热泵流程进行了模拟计算.结果表明,对于丙烯精馏塔而言采用塔釜液闪蒸再沸式热泵流程更有利.所选热泵精馏流程优化操作参数如下:丙烯精馏塔进料位置为第125块塔板,回流比为16.5,节流阀压力为1.0 MPa.通过对操作参数进行优化,在处理量相同的情况下,可使塔釜液闪蒸再沸式热泵精馏流程压缩机功率降低352.39 kW,辅助冷却器负荷降低31.72 kW.     

中间再沸式热泵反应精馏生产乙酸异丁酯的设计与控制

基于传统反应精馏(CRD)合成乙酸异丁酯(IBAC)塔顶塔底温差较大的特点,提出中间再沸式热泵反应精馏(IR-HPRD-1)以及带预热器的中间再沸式热泵反应精馏(IR-HPRD-2)流程。采用Aspen软件对其进行优化,得到最优工艺操作参数。在稳态模拟基础上,采用奇异值分解法(SVD)找出温度灵敏板,对IR-HPRD-2流程设计了可行的控制方案。结果表明：与CRD工艺相比,IR-HPRD-1和IR-HPRD-2的年总能耗(TUC)分别降低44.33%和47.55%,年总费用(TAC)分别降低16.92%和19.13%,IR-HPRD-2在节能与降低TAC方面更优于IR-HPRD-1;在±20%进料流率与5%进料组分扰动下,该可行性控制方案能在短时间内有效控制产品质量。     

具有能量集成的萃取精馏新工艺及模拟

提出了一种新的单塔萃取精馏精制芳烃和非芳烃的新工艺,新工艺采用分隔壁萃取精馏塔替代常规萃取精馏流程的萃取精馏塔及溶剂回收塔,不仅节省了设备投资,而且降低了总能耗。利用ASPENPLUS模拟软件,对分隔壁萃取精馏塔及常规萃取流程进行了模拟,考察了溶剂比、回流比及分配比对分隔壁萃取精馏塔的影响,并对两种流程进行了比较,结果表明,分隔壁萃取精馏塔的最佳操作条件为:塔板数为41块,侧线精馏段的板数为10块,回流比为1,溶剂比为3.5,分配比为1.25。在此条件下,分隔壁萃取精馏塔比常规的两塔萃取精馏流程节能25.2%。     

二氯二氢硅反歧化反应精馏工艺的模拟分析与控制

应用Aspen plus软件对二氯二氢硅反歧化反应精馏工艺进行了模拟,对反应精馏工艺进行了操作参数优化,在最佳条件下以年度总费用为依据对固定床工艺和反应精馏工艺设备投资和能耗进行了分析,进一步在Aspen dynamics软件下模拟了进料流量±5％波动及组成变化的扰动下各运行参数的变化.结果表明,产品中三氯氢硅(TCS...     

基于中间换热器-吸收式热泵精馏节能系统的优化

为提升精馏环节的能源利用效率,基于高效回收换热器余热和梯级用能的理念,提出了设置中间换热器与吸收式热泵相结合的精馏节能系统;以某石化企业180 kt/a气体精馏“三塔”(脱丙烷塔、脱乙烷塔、丙烯精制塔)系统中的脱丙烷塔为研究对象,采用Aspen Plus建立数学模型,对中间换热-吸收式热泵精馏节能系统的中间再沸器、中间冷凝器以及热泵的操作参数进行优化,并对“三塔”精馏流程的节能效果进行分析。结果表明,采用中间换热-吸收式热泵精馏节能系统可将脱丙烷塔的蒸汽消耗量降低25%;对于完整“三塔”精馏流程,蒸汽消耗量可降低38.8%,循环冷却水用量节约42.5%,新增利润约530.8万元/a,项目静态投资的回收期为3 a。     

基于吸收式热泵的精馏塔用能系统优化研究

受环境温度限制,加压精馏塔操作压力的设定值普遍偏高,系统能耗较高。以某脱丙烷塔为例,将操作压力由2.00 MPa降至1.60 MPa,塔底重沸器加热负荷可降低12.9%,若能继续降低操作压力,则可以进一步降低系统能耗。采用“基于第一类吸收式热泵的精馏塔物料梯级加热方法”,提高塔顶冷却能力,降低塔顶冷凝器工作温度,进而有效降低脱丙烷塔的操作压力至1.30 MPa;同时利用吸收式热泵回收塔顶馏出物冷凝热来对进料预热,替代部分重沸器消耗的工艺蒸汽,通过对操作参数及吸收式热泵配置的优化,可使脱丙烷塔能效提高23.3%。将富余的吸收式热泵制热水作为脱乙烷塔和精丙烯塔两塔重沸器热源,可显著降低气体分馏装置的蒸汽消耗量,经济效益显著。     

偏三甲苯多效热集成分离工艺的模拟研究

采用化工流程模拟软件Aspen Plus、选取PR-BM热力学模型对从C9芳烃分离精制偏三甲苯的工艺进行模拟研究。通过对不同工艺流程的比较和分析,发现在精馏分离流程中,采用双效热集成技术可以明显降低精馏分离工艺的能耗,与传统精馏工艺流程相比,其节能率可以达到64.79%;偏三甲苯产品的纯度达到98.51%,收率为90.54%。     

一个基于流程模拟的换热网络优化方法

结合工程设计，借助流程模拟软件HYSYS（2.2版），用夹点方法对某常减压蒸馏装置的换热网络进行分析和优化；同时采用STX，ACX软件进行带汽化、冷凝及无相变的冷换设备选型和振动分析计算，避免振动引起冷换设备的损坏，避免了多数夹点分析软件不能严格计算带相变冷换设备而引起的计算偏差。     

FCC汽油重馏分催化精馏加氢脱硫过程模拟分析

基于在压力1.25～2.00MPa、温度513～593K、氢油体积比100～300、体积空速3～20h~(-1)条件下获得的FCC汽油窄馏分加氢脱硫宏观动力学模型,应用化工流程模拟软件,考察了回流比、温度、塔釜采出率和氢油体积比等主要操作条件对FCC汽油重馏分催化精馏加氢脱硫效果的影响。结果表明,低回流比、高温、高氢油体积比和高塔釜采出率在一定程度上有利于加氢脱硫率的提高。分析结果可为优化FCC汽油重馏分催化精馏加氢脱硫工艺的操作条件提供参考。     

常减压蒸馏装置的"三环节"用能分析

科学地分析评价炼油过程用能状况是节能工作的基础。笔者以某炼油厂常减压蒸馏装置为例，运用过程系统三环节能量结构理论，依据热力学第一定律和热力学第二定律进行了装置的能量平衡和炯平衡计算及分析，并根据分析结果指出了装置的节能方向，提出了节能措施。     

常减压蒸馏塔的工艺分析

对燕化公司炼油厂三蒸馏车间蒸馏塔进行了工艺标定,分析了该装置蒸馏塔的操作状况,结果表明常压部分和减压部分各侧线抽出产品都达到了工艺控制指标,该装置的操作水平与产品质量均处于较好水平,总拔出率为61．23％,综合能耗为471．83MJ/t原油。对蒸馏塔在操作中存在的问题进行分析,并提出改造建议。     

萃取精馏分离二氯甲烷-丙酮的工艺模拟

以水为萃取剂对二氯甲烷-丙酮混合物进行了萃取精馏过程模拟,体系的气-液平衡和液-液平衡分别采用Wilson模型和NRTL模型预测。分析了总理论板数,回流比,萃取剂进料速率、塔板数、温度和原料进料塔板数、温度等操作参数对精馏过程的影响。并取得了最佳工艺参数为:萃取塔采用36块理论板,回流比为3,原料在第16块板进料,萃取剂用量1 500kg/h,第7块板进料时塔顶得到二氯甲烷-水的共沸物,分层得99.9%的二氯甲烷,塔釜得到丙酮-水的混合物进入丙酮塔;丙酮塔为简单精馏塔,采用35块理论板,回流比为4,第25块板进料,塔顶可得99.7%的丙酮,塔釜得到几乎纯净的水,经冷却后可用作萃取塔的萃取水,循环套用。     

基于进化算法的常减压装置模拟

提出了基于优选优生进化算法（Select—best and prepotency evolution algorithm，SPEA）的常减压装置模拟方法。以各塔的温度分布为目标，基于生产过程和分析数据，采用SPEA确定各塔板Murphree效率，从而精确描述各塔板平衡偏离程度。在实际应用中，获得具有良好精度的常减压装置模型。系统分析了SPEA算法的关键参数——优选领域大小与计算复杂性及寻优性能之间的关系，结果显示其取值为群体规模的10％最为合适。     

常压精馏分离环氧丙烷-甲醇的工艺模拟

利用计算机对环氧丙烷-甲醇混合物进行了常压精馏过程模拟,体系的逸度系数和活度系数分别采用位力方程和 NRTL 热力学模型。分析了理论塔板数、进料位置、回流比、塔顶采出量等操作参数对过程的影响,并得出了最佳工艺参数为:采用45块理论塔板,第37块板进料,回流比为5,可以得到99.5%(质量分数)的环氧丙烷,同时塔釜得到98.2%(质量分数)的甲醇。模拟结果对工业过程的设计和设备改造具有一定指导意义。