一种接近最小热条件的精馏塔优化分析

建立了一种每块板上都允许存在中间换热器的接近最小热条件的复杂精馏塔模型,根据精馏过程的火用损最小,优化了回流比和塔内换热负荷。对于影响精馏过程用能的因素:理论板数、进料位置、进料热状况进行了分析,得出了,要设计一个节能的精馏塔如何选择合适的理论板数、进料位置及进料的热状况的方法。并比较分析了该塔和具有相同理论板数的传统简单塔的传质推动力,发现在这种塔的整个塔内的传质推动力比较平均,而整个精馏过程的火用损比简单塔的小。     

经济方法优化设计一个带有中间换热器的精馏塔

提出了基于经济的年总费用最小为目标的带有中间换热器的精馏塔优化设计新方法。本方法基于这样的精馏塔模型:1股进料、2股出料,每块理论板上均可有中间冷凝器或再沸器。以回流比和塔内各塔板上的中间换热负荷为变量,根据经济年总费用最小,优化塔内换热的位置及负荷。实例研究表明,用本文方法可以一步一步很容易地设计出含塔内换热器的复杂精馏塔。该塔比简单塔更省钱。     

进料位置对双组分精馏过程耗能原因的分析

利用Aspen Plus软件对正庚烷-正辛烷双组分物系的精馏过程进行模拟计算。通过灵敏度分析确定最小回流比和理论板数的基础上,考察精馏塔的进料板位置、回流比等因素对分离精度、塔内气液相组成、温度分布和能耗的影响,结果表明,固定总板数和进料板位置,随着回流比的增加,塔顶产品组成随之增加;回流比改变,最优进料板位置也会发生变化;在达到分离要求的情况下,随着进料板位置的下移,塔顶热负荷、塔底热负荷和总热负荷先降低后升高;在最优进料板进料时,进料气液相组成和温度分布与进料板上的气液相返混程度和温度返混最小,每块塔板均为有效板,具有较高的分离能力,此时能耗最小。     

莱文伯格-马夸特算法的精馏动态模拟

本文研究了以神经网络理论为核心的精馏塔的动态模拟。结合牛顿全局优化的思想,在多层前馈BP神经网络的基础上,提出一种Levenberg-Marquardt优化神经网络算法,应用于甲醇精馏塔的动态模拟。模拟结果表明,进料组成影响着塔顶的气相组成和塔底的液相组成;稳态因组分变化而破坏后,塔顶的气相流率和塔底的液相流率都发生变化,最后达到新的平衡;当进料组成、回流比发生很小变化时,甲醇精馏塔的平衡状态影响较大。     

常减压装置初馏塔物料平衡控制的实施

介绍一个以物料平衡为模型的多变量控制系统。该多变量系统对常减压装置的初馏塔进行物料平衡控制，即在初馏塔的进料量等于流出量的基础上，加上塔底液位的变化量作预测控制以及进料换热后的温度变化作为前馈调节量。该方案投用后，常减压装置在提、降量的过程中以及原油性质频繁变化时，初馏塔均能达到很好的控制效果，使产品质量保持稳定，取得了令人满意的结果。     

甲醇、乙醇、丙酮、水四元体系精馏塔的建模与控制

应用ChemCAD软件中的动态操作单元,在计算机上建立与现场装置吻合的数据模型,模拟甲醇、乙醇、丙酮、水四元体系的精馏过程.本文从设计角度模拟了塔内温度随塔板数分布;塔内气相质量比、液相质量比、塔顶回流流量、塔顶镏出液、塔底产品流量、精馏塔回流比、塔顶累计罐持液量随时间的变化.尽管精馏塔内在机理比较复杂,参数间关联密切,对控制要求较高,但是在系统的调节和控制下,可以满足生产要求.为工艺开发、工程设计以及优化操作提供理论指导.     

催化精馏隔壁塔合成乙酸乙酯的模拟研究

提出应用催化精馏隔壁塔合成乙酸乙酯的新工艺流程,以催化精馏隔壁塔替代常规催化精馏塔及乙酸乙酯塔.利用Aspen Plus模拟软件,模拟催化精馏隔壁塔及常规工艺流程,比较分析2种工艺流程塔内的液相组成分布以及温度分布,并分析液相分配比对催化精馏隔壁塔的影响.证明催化精馏隔壁塔既可节能25.7%,又可降低设备投资费用和操作费用.     

3,4-二氯苯胺精制工艺的研究

通过催化加氢反应产物3,4-二氯苯胺的热稳定性实验,得出产物中的胺基盐酸盐不会受热分解成HCl,对精馏设备不会产生腐蚀。通过抑制剂降解实验和产品热稳定性实验得出精馏塔釜温度须控制在190℃以下,可以有效避免抑制剂分解、产品色度变大。采用ASPEN软件对年产5000吨3,4-二氯苯胺产品分离工艺进行模拟和分析,确定精馏分离序列为先脱甲醇,再脱除水和轻组分,最后脱焦油,得到产品。脱甲醇塔常压操作,塔顶甲醇纯度为99.9%,塔底甲醇质量分率10 mg·l^-1,理论板数为26,进料位置在第15块板,对应回流量为3000kg·h^-1。脱轻塔常压操作,塔底温度175℃,塔底苯胺含量10 mg·l^-1,理论板数为26,进料位置在第7块板,回流量为1590 kg·h^-1。焦油塔塔底强制循环,产品侧线采出,产品的质量分率可达100%,回流量为1500 kg·h^-1,进料位置为第30块。整个分离过程产品的收率为99.15%。     

三类典型间壁式精馏塔分离给定BTX物系的效果探究

间壁式精馏塔(DWC)利用间壁形成特殊的塔内部结构,从而实现精馏过程的节能以及过程设备的综合。在实际生产中待分离三组分原料组成、间壁安装位置将影响间壁式精馏塔的节能效果。本文以苯-甲苯-二甲苯(BTX)三组分精馏为研究对象,使用gPROMS过程模拟软件,建立基于MESH方程的三类典型间壁式精馏塔模型,研究当进料组成和产品纯度一定时,三类典型间壁安装位置的间壁式精馏塔的能量投入情况,探究间壁式精馏塔选用的一般原则。计算结果表明,对本研究体系,在进料轻组分摩尔比小于0.5时或中间组分大于0.4时亦或重组分大于0.2小于0.6时,应选用完全热耦合间壁式精馏塔;只有在轻组分较多时,选用间壁式侧线提馏塔;在重组分较多时,选用间壁式侧线精馏塔。本文对三类典型间壁式精馏塔分离不同组成原料的节能情况进行分析,可以为间壁塔的设计选用提供一定的参考。     

裂解装置乙烯精馏塔回收率与总能耗的均衡操作优化

乙烯精馏塔系统总能耗是精馏塔自身能耗与塔底乙烷循环裂解所用能耗之和,回收率越大,精馏塔自身能耗越高,而塔底乙烷循环裂解能耗越低。因此系统总能耗与回收率之间不再是普通精馏塔的单调关系,而是随着回收率增大,先降低后升高,存在系统总能耗最优操作区域。回收率受气液相负荷上、下限及总能耗波动的影响存在相应的可行操作域。进料降低后,气液相负荷与总能耗波动对回收率的限制区域发生相应的变化。实际操作时,无论进料如何变化,只需将回收率与系统总能耗控制在相应的可行操作域内,即可在保证产品质量前提下,得到较高的回收率与较低的系统能耗,实现回收率与系统总能耗的均衡操作优化。     

基于PLC的精馏塔模糊解耦控制器

针对酒精精馏塔塔顶和塔底两个温度控制环节有较强耦合性,精馏塔精确的数学模型难以建立等问题,提出基于西门子S7—300PLC的模糊解耦控制器设计方法,给出详细的实现步骤。在筛板式酒精精馏塔实验装置上的运行试验证明了该控制器具有良好的控制效果。     

反应隔壁精馏塔合成乙酸丁酯模拟研究

提出用反应隔壁精馏塔合成乙酸丁酯的工艺流程,以反应隔壁精馏塔代替常规乙酸正丁酯反应精馏塔和乙酸正丁酯产品精制塔,将反应隔壁精馏过程和常规反应精馏生产过程模拟比较,在相同生产能力和产品纯度要求下,反应隔壁精馏塔可降低能耗30%以上,同时可减少设备投资。最后,对提出的反应隔壁生产乙酸丁酯的生产流程进行优化,考察进料位置、采出进料比、副塔液相分配比等因素对乙酸丁酯生产过程能耗和乙酸丁酯产品纯度的影响,并得到适宜的生产操作条件。     

精馏塔多通道对角矩阵解耦控制仿真

在化工生产中,许多单元操作的控制涉及至少2个被控变量,因此产生至少2个以上的控制回路。在该类具有多个控制回路的多变量控制系统中,同一被控对象上的多个控制回路,在实现其各自的控制目标时,将发生相互作用和相互影响。精馏塔是化工等行业中广泛使用的高耗能分离设备,为满足工艺要求和节能,需将塔顶和塔底产品流控制在设计值,即双成分控制。通常,利用回流量和加热量作操纵变量分别控制塔顶和塔底产品的组成。不过,回流量的变化也会影响塔底产品的组成,加热量的改变也会影响塔顶产品的组成。当采用温度作为反映产品组成的间接指标时,塔顶和塔底温度控制回路具有强烈的耦合作用,会导致系统不稳定。一个简单有效的方法就是解出耦合,因此,本文先介绍了一种基于对角矩阵的温度解耦控制方案,并在MATLAB/Simulink平台进行了控制仿真。结果显示:与两个独立PID回路控制相比,对角矩阵解耦控制不仅能达到更优的控制效果,还具有极强的对象特性鲁棒性。     

含氮天然气液化脱氮精馏塔液位控制模型和仿真

提出了用精馏塔对含氮天然气脱除N2生产液化天然气（LNG）,精馏塔塔釜液位的一种控制方法。该方法以脱氮分离效率和稳定的产品（LNG）出料温度为控制目标,建立了塔釜液位控制模型并仿真。整个闭环控制模型包括被控对象传递函数,调节阀传递函数,PID控制传递函数和检测传递函数。其中调节阀传递函数的建立,采用先计算阀位-Cv值（流量系数）曲线;然后通过系统辨识法[1]求得数学模型;最后利用泰勒级数把非线性化转化为线性化并求得传递函数。通过Matlab软件[2]的仿真,在阶跃干扰下,得到了合适的液位变化曲线和合适的阀位变化[3]。     

基于Mathematica的二元连续精馏塔理论板层数新计算方法

本文提出用数学软件Mathematica计算连续二元精馏塔理论板层数的新方法。该法编程简单,函数关系式与一般数学公式的形式极为接近,计算过程快捷,结果精确。既得到理论板的层数,又得到各理论板上气液组成的准确数据,绘制有关函数图形非常方便。利用此方法,讨论塔顶、塔釜、进料组成x_D、x_W、x_F、进料热状况q值、回流比R、相对挥发度α等因素对连续二元精馏塔理论板层数和加料板位置的影响,用图示的方法分析其原因,从而得出规律,免去复杂、繁琐、耗时的手工计算,成为教师授课和工程技术人员得心应手计算的工具,又可提高学生利用计算机解决精馏塔理论板层数的能力。     

用分隔壁精馏塔分离松节油中蒎烯的模拟

提出采用分隔壁精馏塔代替常规精馏塔序列分离松节油以得到α-蒎烯和β-蒎烯的新工艺。为了选择适合松节油体系的分隔壁塔结构,采用Aspen软件分别模拟计算了DWC、DWC-SS和DWC-SR三种塔型,结果表明,与常规工艺相比DWC塔可节能26%,DWC-SS塔可节能16.6%,DWC-SR塔可节能12.5%。在此基础上考察了DWC塔进料位置、回流比、隔板位置、气液相分配比和中间产品出料位置对分离效果和热负荷的影响,得出气液相分配比是影响分隔壁塔操作稳定性的主要因素。     

精馏塔分段正交配置建模方法

针对具有多股进料及中间出料的复杂精馏塔,本文提出了一种新颖的简化建模方法。通过对精馏塔合理分段以及运用多项式正交配置对每一塔段进行简化,可使得精馏塔数学模型的维数显著降低,既合理地解决了由进料及中间出料引起的变量分布不连续问题,又有效地克服了全局正交配置方法的缺陷。通过对某一四元物系的丙烯腈萃取精馏塔的计算机仿真,证明了本文所给方法的优越性。     

连续精馏法从裂解C_9芳烃中提取三甲苯

裂解C9芳烃的资源丰富,其中三甲苯就有较高的应用价值,目前裂解C9主要作为溶剂油或用于生产石油树脂,有价值的组成未充分利用;鉴于扬子石化公司生产二甲苯,却因原料短缺,本文提出从裂解C9中提取三甲苯作为生产二甲苯原料的方案,用连续精馏预处理裂解C9,优化进料量、出料量以及进料温度等精馏参数,得精馏塔的最佳条件,以提高三甲苯的含量.研究结果:当进料量为2 mL/min,出料量为1 mL/min,进料温度为25℃时,可以将三甲苯的含量由原料中的8.8%提高至16.5%,且收率高达92%,本文研究为从裂解碳九中提取三甲苯馏分提供依据.     

常减压装置初馏塔物料平衡控制的实施

介绍一个以物料平衡为模型的多变量控制系统。该多变量系统对常减压装置的初馏塔进行物料平衡控制，即在初馏塔的进料量等于流出量的基础上，加上塔底游人闰的变化量作预测控制以及进料换热后的温度变化作为前馈调节量。该方案投用后，常减压装置在提、降 量后起之秀吕以及原油性质频繁变化时，初馏塔均能达到很好的控制效果，使产品保持稳定，取得了令人满意的效果。     

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。