热泵精馏在三氯氢硅提纯过程中的模拟

运用化工模拟软件Aspen Plus,选用NRTL-RK物性模型和RADFRAC精馏模型,对三氯氢硅精馏塔的两种热泵流程进行了模拟计算,分别是塔顶气体直接压缩式和塔釜液体闪蒸再沸式热泵精馏。对比热泵精馏流程和常规精馏流程,结果表明：对三氯氢硅提纯而言,塔釜液体闪蒸再沸式热泵流程更有利。本研究采用双塔串行流程提纯三氯氢硅,运用塔釜液体闪蒸再沸式热泵精馏技术,优化后的主要操作参数为：T1塔回流比20,节流阀压力180 kPa,压缩机出口压力309 kPa;T2塔回流比5,节流阀压力227 kPa,压缩机出口压力310 kPa。优化后三氯氢硅的一次收率为88.75%,纯度超过99.9999%;在处理量相同情况下,与常规精馏相比,能耗费用节约82%。     

油吸收法回收干气中乙烯新工艺的开发与模拟

炼厂干气中含有乙烯等有价值的气体,目前多以燃烧为主,造成资源浪费。现有的油吸收法获得的C2产品纯度低,应用范围受到限制。为了获得高纯度的C2产品,文章开发了一种以C5作为吸收剂回收干气中高纯度C2的三塔流程。通过单因素分析研究了吸收压力、吸收温度、吸收剂流量、各塔理论板数等对C2回收率、能耗的影响。结果表明:单位能耗较低时的吸收压力为3—3.2 MPa,吸收温度为-20—-10℃,吸收剂流量为15—20 t/h,吸收塔、解吸塔、精馏塔理论板数分别为20,14,20。通过多因素正交模拟分析发现,对C2回收率影响的因素大小顺序为吸收剂流量吸收温度吸收压力;对能耗影响的因素大小为吸收压力吸收温度吸收剂流量。     

塔釜液闪蒸再沸式热泵精馏节能特性研究

针对丙烯-丙烷、苯-甲苯物系,对塔釜液闪蒸再沸式热泵精馏的系统特性进行分析,采用稳态模拟技术对两种物系常规精馏流程和热泵流程进行研究,确定最优理论板数和最佳进料板位置,在最优条件下研究不同进料物系对热泵精馏节能效果的影响。将热泵精馏流程的计算结果与常规精馏塔进行比较,结果表明,与常规精馏相比,热泵精馏节能优势明显,沸点相近的丙烯-丙烷物系更适用于塔釜液闪蒸再沸式热泵精馏,节能率在80%以上,经济效益非常可观。     

变压精馏分离甲醇-苯体系的模拟与优化

基于甲醇-苯二元共沸体系的压力敏感性,利用Aspen Plus软件对变压精馏(PSD)分离甲醇-苯工艺进行模拟与优化。采用序贯迭代法,以年度总费用(TAC)最小为目标函数,确定了最佳工艺条件:低压塔理论板数19,原料进料位置为第12块塔板,回流板位置为第9块板,回流比0.7;高压塔理论板数21,进料位置第14块塔板,回流比1,所得甲醇和苯产品纯度均达到了99.9%。同时,探究了变压精馏分离甲醇-苯工艺的部分热集成方案,与传统变压精馏相比可节能42.7%,可为甲醇-苯分离的实验研究及其他共沸体系的分离提供参考。     

ZIF-8浆液法分离CH4/N2的双吸收-吸附塔工艺流程建模与模拟

由于ZIF-8浆液独特的可流动性，可以借鉴传统的吸收-解吸工艺，实现煤层气中甲烷的多级连续高效富集。在单吸收-吸附塔工艺的基础上，为了进一步降低能耗，提出了高低压双吸收-吸附塔新型分离工艺，并对该工艺进行了全流程建模及模拟。采用平衡级法，建立了工艺流程中各单元传质设备的数学模型，包括吸收-吸附塔、闪蒸罐、解吸塔。此外，还进行了灵敏度分析，探究了平衡级数、进料位置、气液比、解吸压力等因素对产品气中甲烷浓度以及回收率等工艺性能的影响。模拟结果表明，当产品气中甲烷浓度达到90.13%（mol）时，回收率为90.25%。并且单位原料气能耗为0.445 kW·h∙m^-3（原料气），低于单塔能耗（0.510 kW·h∙m^-3）。由此，改进的双塔工艺在满足甲烷纯度和回收率的同时，相较于单塔工艺进一步降低了能耗。     

[Emim]AC萃取精馏分离乙酸甲酯和甲醇工艺模拟

以离子液体1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐([Emim]AC)为萃取剂,萃取精馏分离乙酸甲酯和甲醇共沸体系。采用Aspen Plus流程模拟软件,对萃取精馏工艺进行了模拟和优化。考察了溶剂比、全塔理论塔板数、原料进料位置、萃取剂进料位置和回流比等工艺参数对分离效果的影响。萃取精馏塔的最佳工艺参数为:全塔理论板数30,原料和萃取剂进料位置分别为第23块和第2块理论板,回流比为1.0,溶剂比为0.7。闪蒸罐操作温度和压力分别为85℃和20 kPa。在最优工艺条件下,产品乙酸甲酯的质量分数达到99.95%,甲醇的质量分数达到99.54%,均满足分离要求。说明采用离子液体[Emim]AC作为萃取剂分离乙酸甲酯和甲醇共沸物具有工业应用前景。     

基于ASPEN PLUS的有机硅共沸物分离工艺模拟与研究

研究了采用双塔连续酯化分离法分离有机硅共沸物的生产工艺,并采用ASPEN PLUS过程模拟软件对酯化分离法的工艺过程进行模拟计算。对有机硅共沸物酯化分离这一反应体系的汽液平衡过程,采用ASPEN PLUS的DSTWU、RadFrac分离单元模块进行模拟,热力学方法选用NRTL模型,计算结果令人满意。对酯化法分离有机硅共沸物的工艺过程进行模拟计算,得到的流程工艺条件为:精馏Ⅰ塔理论塔板数58块,进料板数26,回流比22.8,塔顶温度41℃,塔顶压力101 kPa;反应精馏Ⅱ塔理论塔板数10块,进料板数5,回流比1.9,塔顶温度51℃,塔顶压力101 kPa,塔径为900 mm,最大负荷分率0.71,最大负荷因子0.05 m/s;填料高度6 m时,塔压降2 000 kPa,选用填料表面积121 m2/m3,填料孔隙率0.73。     

化学工程 2005年(第33卷)第1—6期(总第197—202期) 总目次

蒸馏、萃取、吸附、吸收、干燥等过程及设备期页富微孔炭质吸附剂吸附天然气的热效应1 1臭氧在对硝基苯酚溶液中的吸收与模拟过程1 5压力对N-甲基二乙醇胺混合哌嗪水溶液脱碳速率的影响1 9β-萘酚稀溶液萃取动力学研究1 12溶剂抽提法处理炼厂污泥实验1 52闪锌矿氧化浸出与协同萃取分离耦合研究2 1新型固定阀塔板的流体力学和传质性能研究2 4热耦蒸馏及其选用原则2 9纳米多孔材料的超临界干燥新技术2 13鼓泡塔内热质同时传递过程研究2 22陶瓷基硅胶吸附材料的实验研究2 35高比表面积活性炭制备技术的研究进展2 44丙烯酸乙酯脱酸塔流程优化及…     

醋酸甲酯和甲醇热集成变压精馏分离工艺模拟与优化

基于对醋酸甲酯与甲醇二元共沸特性的分析,提出热集成变压精馏分离醋酸甲酯和甲醇的工艺. 利用Aspen Plus软件对该分离过程进行模拟,以NRTL活度系数方程为物性计算方法,其二元相互作用参数由气液相平衡数据回归,分析了加压塔和常压塔的理论板数、进料位置及回流比对分离效果的影响,并进行了能耗比较. 结果表明,该工艺能很好地分离醋酸甲酯和甲醇,较佳的工艺条件为：加压塔操作压力909 kPa,理论板数32,第21块板进料,回流比4.2,塔釜醋酸甲酯纯度99.8%;常压塔操作压力101 kPa,理论板数30,第20块板进料,回流比4.6,塔釜甲醇纯度99.0%. 与常规变压精馏相比,热集成变压精馏可节能达45.8%;与以水为萃取剂的萃取精馏分离工艺相比,热集成变压精馏分离工艺更适合醋酸甲酯与甲醇体系的分离.     

高含乙烷天然气氮膨胀液化分离流程

在液化页岩气的同时分离制取液化乙烷是一种经济合理的选择。采用HYSYS软件进行流程模拟研究,在传统氮膨胀液化流程的基础上设计了一种高含乙烷天然气的液化分离流程,并根据天然气中的乙烷含量,取10%、20%、30%、40%共4种含量,分析比较了不同液化压力下流程的比功耗。为降低流程的能耗,在满足LNG产品中C₂H₆含量小于1%、液化乙烷纯度达到99.5%的情况下进一步研究了制冷剂流量、氮气膨胀机出口压力、节流温度的影响,在此基础上结合HYSYS软件中的优化器进一步对流程进行了优化。结果表明,对应10%、20%、30%、40%的乙烷含量,比功耗分别降低7.24%、6.13%、5.8%、7.07%。     

萃取精馏法分离乙二胺和H_2O的共沸物

研究了萃取精馏工艺对乙二胺和水共沸物的分离。通过Aspen Plus模拟计算了水对乙二胺(EDA)的相对挥发度,以此建立了一种快速筛选萃取剂的方法,确定最佳萃取剂为1,4-丁二醇。以1,4-丁二醇为萃取剂,选用Aspen Plus中的RadFrac严格精馏模型,进一步对萃取工艺操作参数进行了模拟优化,确定了脱水塔及EDA精制塔的最佳操作条件,即脱水塔理论塔板数为27,原料进料位置为第7块理论板,萃取剂进料位置为第3块理论板,萃取剂用量为300 kg/h,回流比为0.5;EDA精制塔理论板数为29,回流比1.5,进料位置在第5块理论板。在最优工艺条件下,水的理论纯度(质量分数)可达99.90%,EDA纯度大于99.90%,回收1,4-丁二醇纯度大于99.90%;对1,4-丁二醇的萃取效果进行了实验验证,水纯度达到99.99%,EDA纯度达到99.92%,实际萃取结果与模拟结果相当。     

共沸精馏法回收有机废液中1,1,2-三氯乙烷

采用共沸精馏法对某化工厂有机废液中1,1,2-三氯乙烷的回收进行了研究。分别以甲醇和水作为共沸剂,运用Aspen Plus软件进行过程模拟,给出了最优的分离工艺:甲醇作为共沸剂时,用量占原料量的3%,回流比为8.47;水作为共沸剂时,用量占原料量的1.55%,回流比为9.16。回收1,1,2-三氯乙烷的纯度均能达到99.5%以上,回收率达到93%以上。但甲醇作为共沸剂时,理论塔板数少,且回流比和能耗更低。运用填料塔对1,1,2-三氯乙烷的回收进行实验研究,结果与模拟结果吻合较好。     

利用LNG冷能的轻烃分离高压流程

利用LNG冷能能以较低的能耗分离回收其中高附加值的C₂⁺轻烃资源,同时实现LNG气化,是LNG冷能利用的有效方式。本文提出一种新型的利用LNG冷能的轻烃分离流程,脱甲烷塔在较高的压力下运行,从而分离出的富甲烷天然气能以较低能耗压缩到管输压力;脱乙烷塔在常压下运行,可以直接得到常压液态乙烷及LPG产品,方便产品的储运。脱甲烷塔中再沸器的热耗由燃气提供,经计算只需消耗1%左右的天然气;脱乙烷塔中冷凝器所需的冷量由LNG提供。该流程轻烃回收率可达90%以上,其中乙烷回收率可达85%左右。以某气源组分为基础,考察了乙烷含量和乙烷价格变化对装置经济性的影响,结果表明,使用该流程进行轻烃回收效益可观。     

双效精馏分离甲醇和醋酸甲酯工艺模拟

在聚四亚甲基醚二醇(PTMEG)生产工艺中,醇解反应副产醋酸甲酯,在分离醋酸甲酯时容易形成甲醇和醋酸甲酯共沸体系,不易得到高纯度的醋酸甲酯产品。研究了甲醇和醋酸甲酯形成二元共沸物特性,提出采用双效精馏工艺分离甲醇和醋酸甲酯。利用Aspen Plus软件对分离工艺进行模拟及优化,模拟结果显示较佳的工艺条件:低压塔操作压力35 k Pa(G),塔顶采出量1 500 kg/h,理论板数23,第9块板进料,S6流股第5块板进料,回流比6;高压塔操作压力680 k Pa(G),理论板数19,第7块板进料,回流比3。双效精馏过程中塔底再沸器和塔顶冷凝器节能率分别为27.18%和28.35%。     

非均相共沸精馏法分离2-氯乙醇-水

以环己烷、甲苯和1,2-二氯乙烷为候选共沸剂,采用非均相共沸精馏法从2-氯乙醇/水共沸物中分离出高浓度2-氯乙醇产品。通过ASPEN物性分析功能研究了不同共沸剂与2-氯乙醇/水体系形成共沸物的情况,并根据三元相图进行了过程的概念设计。在此基础上,通过ASPEN模拟和优化了采用不同共沸剂的分离过程的工艺条件,并以年度总费用最小为依据选择了甲苯为共沸剂,此时最优工艺条件为:共沸塔总理论板数为20块塔板,进料位置在第8块塔板,回流比为2;脱水塔总理论板数为30块塔板,进料位置在第20块塔板,回流比为1.5。在此工艺条件基础上进行了实验,结果表明2-氯乙醇产品纯度可达到99%以上,且回收率在93.5%,实验结果与模拟结果能较好吻合,文中的研究可为2-氯乙醇-水分离的工业化提供参考。     

乙腈-水的变压精馏分离模拟与优化

利用乙腈-水体系在不同压力下共沸点有较大的变化特性,采用变压精馏对该物系进行高纯度的分离研究。基于Aspen Plus流程模拟软件,采用WILSON物性方程进行模拟,模拟结果表明:在0.35 MPa和0.101 MPa下,共沸点组成变化为8%;采用高压塔和低压塔工艺,可以有效分离,得到纯度较高的乙腈与水,其中高压塔塔板数30,进料位置15,回流比为1,采出率为0.199;低压塔塔板数24,进料位置第10块板,回流比0.2。     

基于ASPEN PLUS模拟变压精馏分离乙腈-异丙醇

乙腈-异丙醇在不同压力下形成的共沸物系,其组成也不同。故从理论上讲,利用变压精馏分离该共沸物系是可行的。本课题基于化工模拟软件Aspen Plus,对变压工艺流程做了计算模拟,在对高压塔的进料位置、回流比和理论板数做出一定的分析后,得出了影响分离效果的因素,并对此进行优化,最终得到最佳的工艺参数,并拟将模拟计算后的结果作为实际生产指导。第一步模拟变压精馏分离乙腈-异丙醇,第二步对第一步得到的各参数进行优化,优化后得到的最佳工艺参数是:第一个加压塔的理论塔板数是22,进料位置为第6块板,回流比是2︰1;第二个常压塔的理论塔板数是15块,第4块板是它的进料位置,回流比为2︰1。在此参数的基础上模拟,最终得到的两种产品纯度均可以达到99.90%,符合预定的目标。同时,这种条件下分离该共沸物也可以减轻各设备的载荷,更好的延长设备的使用寿命,具有一定的经济性。     

从工业废液中回收四氢呋喃及正丁醇的工艺研究

利用Aspen Plus软件对含有四氢呋喃、正丁醇、γ-丁内酯和水的工业废液的分离提纯工艺进行了确定和模拟。确定使用1,4-丁二醇作为萃取剂,采用四塔流程分离该工业废液,回收四氢呋喃和正丁醇。四氢呋喃的回收使用萃取精馏,溶剂比为0.9,回流比为5,所需塔板数为28块,废液和萃取剂分别从第16块板和第5块板以泡点进料;正丁醇的回收使用两塔共沸精馏,所需脱水塔塔板数为7块,回收塔塔板数为5块。在此操作参数下,模拟所得四氢呋喃回收率可达99.9%,质量分数为99.99%,正丁醇回收质量分数达到99.99%。通过实验结果与模拟结果的比较,验证了本工艺的可行性和模拟结果的可靠性。     

变压精馏分离甲醇与乙腈过程模拟与分析

针对甲醇-乙腈共沸体系的分离,建立了一种加压-常压的变压精馏分离工艺.采用Aspen Plus软件模拟计算,优化加压塔和常压塔的理论板数、回流比、进料位置及能耗.结果表明,较优工艺参数为加压塔操作压力500.0 k Pa,回流比2.4,35块理论板、第23块理论板进料;常压塔操作压力101.3 k Pa,回流比5.6,40块理论板、第13块理论板进料.该条件下高压塔塔釜可得到合格乙腈产品,低压塔塔釜可得到合格甲醇产品.优化后再沸器节约能耗约35.3%,冷凝器节约能耗约45.8%.     

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。