萃取和热集成变压精馏分离异丙醇与异丙醚的模拟

异丙醇-异丙醚形成二元共沸物,一般精馏方法很难分离.利用化工过程软件Aspen Plus,在异丙醇和异丙醚产物的摩尔分数达到0.999的条件下,以乙二醇为溶剂的萃取精馏流程和热集成变压精馏流程对异丙醇-异丙醚混合物分离进行模拟.以全年总费用最低为目标,确定萃取精馏流程两塔的理论板数、进料位置和溶剂进料位置以及热集成变压精馏流程的高压塔操作压力,两塔的理论板数,进料位置,得到两种流程的最优操作条件.从模拟结果可知,对于异丙醇-异丙醚混合物的分离,热集成变压精馏所需的全年总费用更低,比萃取精馏的全年总费用降低了10.86％.对于该混合物,热集成变压精馏流程要优于萃取精馏流程.     

芳烃热集成精馏的模拟研究

利用ASPENPLUS软件,对石油芳烃常规分离塔系的工况进行了模拟计算,提出了两种芳烃热集成精馏流程。通过工艺分析和模拟计算确定了两种热集成精馏的最佳工艺操作条件。在模拟计算的基础上,通过对常规精馏与热集成精馏的能耗比较和设备投资的经济分析,找出了较为合理的一种三塔构型有效节能流程。研究结果表明,该流程可节约供热量37%,热力学效率可提高3.56%,但换热面积需增加1倍。     

变压精馏分离甲醇和甲乙酮的模拟

基于甲醇和甲乙酮二元共沸特性的分析,采用变压精馏方法分离甲醇和甲乙酮,以高压塔和常压塔再沸器总热负荷最低为目标,优化两塔理论板数、进料位置和回流比。得最佳工艺参数：高压塔操作压力300kPa、理论板数37、进料位置22、回流比2.5;常压塔操作压力101.3kPa、理论板数48、进料位置11、回流比4.25。得到甲乙酮和甲醇质量分数分别为99.75%和99.53%。在普通变压精馏基础上对系统进行完全热集成,相比于普通变压精馏,完全热集成变压精馏冷凝器热负荷降低48.07%,再沸器热负荷降低47.62%,实现了有效节能。     

甲醇变压逆流双效精馏系统工艺模拟与优化

对粗甲醇的精馏工艺方法进行了评述,提出以变压逆流工艺实现精馏系统内热集成,达到节能目的.建立了变压逆流双效精馏系统工艺模型,基于序贯模块法的稳态过程模拟进行流程模拟计算,得到了该流程的基本数据,对具有热集成的精馏系统加压精馏塔操作压力对分离的影响、冷凝再沸器传热温差、分离要求对精馏节能的影响等方面进行对比研究并优化.结果表明：变压逆流热集成的甲醇双效精馏工艺差压小,是宜选的流程,可以节蒸气25.5%,节冷却水31.6%.     

间甲苯二胺脱水精馏工艺

为降低间甲苯二胺脱水过程中的能耗,提出了双效精馏和热泵精馏节能工艺。使用Aspen Plus流程模拟软件,对该体系的常规精馏、3种双效精馏、热泵精馏进行模拟优化,得出间甲苯二胺脱水过程的最佳操作条件和设备参数;最后分别对常规精馏、双效精馏和热泵精馏的综合能耗和最小年度总费用(TAC)进行了分析对比。研究结果表明：热泵精馏的节能效果最好,比常规精馏能耗节约了47.5%,年度总费用节约了31.9%。     

热集成变压精馏分离乙酸乙酯与乙醇工艺及模拟

基于乙酸乙酯与乙醇共沸特性的分析,提出了热集成变压精馏的分离工艺,由加压塔和常压塔串联构成。选择NRTL (non random two liquids)模型为物性计算方法,其二元相互参数由汽液相平衡数据回归,利用Aspen Plus软件对提出的分离工艺进行模拟与优化,详细分析了两塔的理论板数、进料位置及回流比对分离的影响,并对比能耗。结果表明,热集成变压精馏分离工艺能很好地实现乙酸乙酯与乙醇的分离,得到最佳的工艺条件,与常规变压精馏相比,热集成变压精馏可节约加热蒸汽34.7％,为共沸物分离的设计和过程节能提供依据。     

水-乙酸甲酯-四氢呋喃三元共沸物系热集成萃取精馏工艺

针对水-乙酸甲酯-四氢呋喃三元共沸体系的特点,提出了热集成萃取精馏工艺对其进行分离研究。选择WILSON热力学模型计算该物系的气液相平衡数据,利用ASPEN PLUS软件中的两相闪蒸模块,模拟得到了不同萃取剂条件下,该物系各共沸组分间的相对挥发度。结果表明,乙二醇作为该物系的萃取剂比较合适,且最佳的溶剂比为0.37。在此基础上,以能耗和年总费用(C_AT)作为技术经济评价指标,对常规三塔萃取精馏工艺进行了模拟与参数优化,并利用夹点分析技术对精馏系统的换热网络进行了优化。基于换热网络的优化结果,对常规三塔萃取精馏工艺进行了热量集成。研究结果表明,与常规三塔萃取精馏工艺相比,热集成萃取精馏工艺其能耗降低约34.70%,C_AT节省约21.98%,热力学效率提高约36.34%。因此,热集成萃取精馏工艺是分离该三元共沸物系比较合适的节能工艺。     

多效顺流精馏回收DMF的工艺

针对传统的DMF回收工艺存在的高能耗问题,提出了多效顺流精馏回收DMF的双塔、3塔和4塔回收流程.利用ASPEN PLUS化工模拟软件中的RADFRAC模块,选用NRTL热力学计算模型,模拟计算了多效顺流精馏回收工艺处理不同DMF浓度的工况.以能耗最低为考察变量、各塔顶废水的蒸出量为决策变量,确定了各种回收工艺的最佳操作条件,包括各塔的压力分布.在此基础上,利用ASPEN软件中的流体力学计算模块,计算得到了各塔的设备参数,包括冷换设备的面积.以设备投资费用与操作费用之和最小为目标函数,确定了最优分离流程为3塔顺流精馏回收工艺.     

具有热集成精馏流程的综合——一种知识与算法相结合的方法

基于对精馏、精馏流程以及热集成特性的分析,本文提出了将知识与算法相结合的方法用于合成具有热集成的精馏流程。将问题的求解分成三个层次来完成：即初始流程及基本结构的产生,精馏系统内的热集成以及精馏子系统与过程系统的热集成。其中包含对简单塔、复杂塔以及各种热集成精馏结构的处理,包括：热泵、热偶、多效、中间换热器等。知识与算法的有机结合使得按照本方法能够产生最优的具有热集成的精馏流程。并能够直接产生设计者所需的流程的设备及操作参数     

溶剂回收热集成精馏工艺

在不改变溶剂回收过程设备的条件下,通过改善塔系之间热匹配关系,确定一种热集成精馏工艺流程方案,以达到减少溶剂回收过程能耗的目的。在满足工艺目标的情况下,选择了侧线精馏的部分热偶合精馏流程来实现降低能耗的目的。模拟结果显示热偶合流程和组合流程能耗低于对比溶剂回收工艺过程。通过对流程的工艺特征进行模拟计算,研究了热偶合流程和组合流程的工艺条件变化对主要组分浓度的影响,研究了回流比、中间物流采出位置和中间物流采出量等参数变化对主要工艺控制指标的影响。     

有效能法合成具有热集成的多组份精馏系统的最佳序列

本文运用热力学有效能方法对精馏系统进行了有效能流动的分析和计算,并在此基础上通过对多组份精馏系统作理想化假设的最小有效能损失的计算和实际的最小有效能损失计算,提出用有效能方法合成具育热集成的多组份精馏系统最佳序列完整的计算方法,以苯、甲苯、乙苯、二甲苯和丙苯物系分离为例考核了计算方法,获得了满意的结果。     

苯-甲苯双效精馏的优化计算

建立了苯－ 甲苯单塔精馏的ＭＥＳＨ 方程组,采用分割技术用计算机进行迭代求解,得到了塔内各理论板的气液流量、温度和浓度分布及塔顶和塔底热负荷,并计算了该过程的热力学效率为１３ ．９７ ％ 。在此基础上,提出了苯－ 甲苯的并流型双效精馏流程,并对该流程进行了工艺分析,确定了高压塔塔顶采出量及回流比为两个塔的协调变量。在规定各塔压和高压塔塔底流量的条件下,以综合效益为优化目标,以两塔的回流比为决策变量,采用一维定步长搜索给出决策变量改进值的方法进行优化计算,确定了双效精馏流程的工艺操作条件。优化计算结果表明,高压塔压力为３４ ．３４ Ｎ／ｃｍ ２ ,回流比为１ ．１ ,低压塔压力为常压,回流比为３ ．２ 的双效精馏比单塔精馏可节约供热量３２ ％ ,节约蒸汽用量２８ ％ ,且双效精馏过程的热力学效率可提高４ ．３９ ％ ,是一种非常有效的节能措施     

窄点设计法在化工换热网络优化设计中的应用

本文讨论了窄点法在化工换热网络优化设计的步聚,并对网络合成的物流匹配准则,换热网络所需的最少设备数的计算及设备投资和能量回收两者之间的权衡问题都进行了较深入地讨论。最后利用窄点法对石油三厂的北蒸馏换热网络进行了优化设计,计算结果对装置的技术改造,进一步降低能耗具有指导意义。     

碳八芳烃分离工艺的探讨

碳八芳烃是很有工业价值的异构体混合物,现有不同的分离方法。本文对采用系统内热集成的精馏分离法进行了探讨。与系统的精馏法相比,节能可达16.8%。     

热偶精馏过程的研究

本文建立了ＴＣＳ和ＴＣＳ—Ｉ热偶精馏过程优化设计的数学模型；给出非清晰分割精馏塔最小回流比求解的通用数学模型和求解方法；也给出了以回流比为优化决策变量，以操作费加设备投资折旧费为目标函数的ＴＣＳ和ＴＣＳ—Ｉ热偶精馏的优化设计过程，编制了计算机通用程序；用苯—甲苯—乙苯物系为例进行了考核计算，并与普通精馏的两个分离序列进行比较，加热蒸汽节省２９％，年费用节省３０％，节能效果十分显著。     

精馏装置中采用直接蒸汽再压缩式热泵的计算方法研究

精馏装置中使用热泵是节能的一种有效措施,而以直接蒸汽再压缩的热泵流程为最佳。本文给出了计算的数学模型和以有效能损失最小为目标函数的设计方法,并结合实例阐明了此种热泵的节能效果和经济效益。     

基于模拟分析技术和启发式方法的精馏塔系热集成

用一些塔的塔顶物流来加热另一些塔的塔底物流以减少公用工程耗量的精馏塔系热集成,是针对精馏系统的一种节能潜力极大的措施。提出了一种将模拟分析技术和启发式方法相结合的完整的塔系热集成方法。该方法通过对基于三条热集成规则的热集成矩阵的启发式分析,同时考虑了精馏塔间的直接热集成和调压热集成。根据所提出的三条准则筛选出可行且有效的热集成方案。此外,应用ASPEN PLUS模拟分析了压力变化对分离效果的影响,以确保调压热集成的可行性。对某石化公司的乙烯装置分离系统的塔系提出了热集成方案。在该热集成方案中,采用了一处直接热集成,两处调压热集成。结果表明,集成后,精馏塔系的加热公用工程和冷却公用工程的消耗量分别减少13.8%和18.9%。     

未来20年中国能源技术发展方向之一--分布式能源及相关技术

分布式能源系统集节能、环保和高安全性等优势于一身，是缓解能源危机，实现可持续发展战略的有效途径，是第二代能源系统的核心技术。针对我国发展分布式能源技术的现状，指出必须从动力与能源转化设备、一次和二次能源相关技术、智能控制与群控优化技术、综合系统优化技术和资源深度利用技术等关键技术入手，更新观念，加大人力、物力、财力的投入，提供政策扶植，充分利用市场优势，迅速赶超发达国家，占据世界领先地位．