年产30万吨硫酸钾工艺流程模拟设计及优化

主要研究了以硫酸铵和氯化钾固体作为主要原料,用热复分解的方式来生产硫酸钾的工艺制备过程,通过Aspen Plus模拟构建热复分解生产硫酸钾的工艺流程图,对合成硫酸钾的工艺参数进行灵敏度和优化分析设计,得到了热复分解法制备硫酸钾工艺的最优参数：KCl的进料量为478.28 kmol/h,(NH₄)₂SO₄的进料速率为291.92 kmol/h,反应温度为370℃,由于硫酸铵在此温度下容易分解,因此硫酸铵进料要过量10%～20%。实现年产量为30万吨的高纯硫酸钾的生产目标。     

基于甘油萃取剂的正丙醇-水萃取精馏工艺的模拟实验

以Wilson方程为模型,应用ProⅡ软件对正丙醇脱水的萃取精馏工艺流程进行了模拟分析。重点对一些关键参数,如萃取剂进料比、理论塔板数、进料位置、萃取剂进料位置以及回流比等对精馏效果的影响进行了讨论分析。模拟结果表明,当萃取剂进料量为170 kmol/h,精馏塔的塔板数为58块板,进料位置为51块板,萃取剂进料位置为3块板,回流比为1.7时,产物正丙醇的质量分数为99.5%。     

苯氯化反应精馏双目标控制系统设计

针对苯氯化反应精馏过程高纯度、高转化率控制要求,分析与氯化苯纯度和苯转化率相关的变量匹配关系,设计了2种双目标控制结构。CS-1是以反应段温差、灵敏板温度为被控变量的温度控制方案,通过增加流量扰动前馈补偿回路提高系统动态性能;CS-2采用了以塔釜氯化苯含量、进料比软测量模型输出为被控变量的成分控制方案。最后采用Aspen Dynamic建立动态流程模拟系统,验证控制方案的有效性。模拟结果表明,2种控制方案能有效抑制进料流量或成分扰动带来的进料苯转化率和产品氯化苯纯度变化。     

焦炉煤气合成甲醇工艺优化研究

为了提升焦炉煤气提炼甲醇的效率,利用数值模拟软件对不同参数下合成甲醇的最佳值进行模拟分析,发现当补碳位置在工段前更有益于CO的补充,同时通过对补碳量对合成气中H2、CO、CO2含量影响曲线及水蒸气、氧气量对氢碳比的影响曲线进行分析,确定反应最佳的补碳量为125 kmol/h,最佳氧气注入量为240 kmol/h,最佳水蒸气注入量为650 kmol/h。以期为焦炉煤气合成甲醇作出一定的参考。     

运用HYSYS对背包式反应精馏过程控制的仿真

利用化工模拟软件HYSYS对背包式反应与精馏苯氯化过程分别进行稳态和动态模拟,并在动态模拟的基础上,分析比较了3种不同控制策略在进料扰动情况下对苯氯化过程的控制效果.     

带多台侧反应器的间歇反应精馏生产氯化苄非稳态模拟与过程设计

建立了带多台侧反应器的间歇反应精馏过程,采用Aspen Plus模拟软件构建该过程的非稳态模拟方法。以甲苯氯化生产氯化苄为对象,研究了侧反应器台数、侧线采出率和采出位置、氯气分配、反应精馏时间及再沸器蒸发量等设计参数对间歇反应精馏过程的影响规律。模拟结果表明反应能力和分离达到最佳匹配的最优设计参数为:精馏塔塔板数8块、侧反应器2台、氯气分配7:3、从第3块塔板侧线采出、采出率85%、再沸器蒸发量25 kmol?h?1。在此结构参数和操作条件下完成50 kmol甲苯氯化所需时间为9 h,甲苯的转化率和氯化苄的选择性均可达到98.0%以上。     

“背包式”反应精馏生产丙烯酸叔丁酯工艺

针对丙烯酸与异丁烯酯化加成反应具有反应温度较低、精馏温度较高的特点,文中设计了加压较低温度反应-减压较高温度精馏集成的"背包式"反应精馏生产丙烯酸叔丁酯新工艺。以年度总成本(TAC)为目标,采用序贯优化法对过程工艺参数进行优化设计。规定新鲜丙烯酸进料量为10 kmol/h,塔顶产品中丙烯酸叔丁酯质量分数不低于98%,新鲜丙烯酸转化率达到99%,得到最佳过程配置参数和操作参数:侧反应器台数为2,进入侧反应器1(R1)的侧线采出量为10 kmol/h,进入侧反应器2(R2)的侧线采出量为5 kmol/h,以及催化剂总装填量为200 kg且分配比为0.7/0.3,总塔板数为28块(包括冷凝器和再沸器),精馏段塔板数为15块,侧反应器进出口间隔塔板数为5,回流比为0.64,此时TAC最小为1.439×10~6元/a。     

焦炉气制甲醇联产甲烷工艺模拟

介绍了焦炉气制甲醇联产甲烷工艺,并利用Aspen Plus对该联产工艺进行了模拟。模拟结果显示,在给定焦炉气进料条件下,联产工艺可实现日产摩尔分数93.01%的甲烷6.31×105m3,年产摩尔分数99.43%的甲醇2.04×105t。分析了补碳量、新鲜合成气温度、压力及第二级精馏塔塔板数对甲醇产品的影响。结果表明,当补碳量约为625.00 kmol/h、新鲜合成气温度约为240℃、反应压力为6 000.00 kPa、第二级精馏塔理论塔板数为25块左右时,甲醇产品中甲醇摩尔分数达到最大值,为99.75%。     

柴油加氢装置反应压力波动分析及技术改造

某公司柴油加氢精制装置每当提高进料量到95t/h以上时,反应系统即出现压力周期性波动现象,同时反应进料加热炉出口管线出现明显震动和气流噪音。为解决该问题,通过常见原因排查以及对该装置的高压换热器、高压管线、反应进料加热炉等进行核算,同时利用CFD模拟软件考察了反应进料加热炉出口管线中流场以及汽液相的分布情况,找到导致该问题的主要原因。最终通过优化反应进料加热炉出口管线配管走向以及炉管扩径等技术改造,实现装置加工量提高至120t/h,彻底解决了反应系统压力周期性波动的生产瓶颈,有效地保障了装置的经济效益和安全平稳运行。     

焦炉煤气制甲醇关键技术分析

为了提升焦炉煤气合成甲醇工艺的效果,本文对焦虑煤气合成甲醇工艺进行优化研究,利用Aspenplus软件对补碳位置、补碳量、氧气量、反应压力、惰性气体含量对工艺影响进行分析,确定了最佳补碳位置,最佳碳氢比下补碳量为125 kmol/h,氧气量为240 kmol/h。同时通过对补碳量及反应压力对甲醇产量的影响进行研究,给出了最优方案选择依据,为后续焦炉煤气合成甲醇工艺的优化提供一定的参考。     

苯氯化侧反应精馏过程的系统设计与控制(英文)

The distillation column with side reactors (SRC) can overcome the temperature/pressure mismatch in the traditional reactive distillation, the column operates at temperature/pressure favorable for vapor-liquid separation, while the reactors operate at temperatures/pressures favorable for reaction kinetics. According to the smooth operation and automatic control problem of the distillation column with side reactors (SRC), the design, simulation calculation and dynamic control of the SCR process for chlorobenzene production are discussed in the paper. Firstly, the mechanism models, the integrated structure optimal design and process simulation systems are established, respectively. And then multivariable control schemes are designed, the controllability of SRC process based on the optimal steady-state integrated structure is explored. The dynamic response performances of closed-loop system against several disturbances are discussed to verify the effectiveness of control schemes for the SRC process. The simulating results show that the control structure using conventional control strategies can effectively overcome feeding disturbances in a specific range.     

苯氯化三相催化精馏工艺技术研究

针对苯氯化生产氯化苯气液连串反应体系 ,提出采用三相催化精馏技术 ,通过分别改变苯的回流量和氯气通入量 ,考察了这些因素对催化精馏过程的影响。实验结果表明 :采用催化精馏技术是完全可行的。在适宜的操作条件下 ,到达反应终点 (间歇操作 )时塔釜氯化产物中苯的含量可低于 1% (质量 ) ,同时氯化苯的含量可达到 96 % (质量 )     

环己酮装置精馏工序节能降耗浅析

浅析了影响环己酮装置精馏工序能耗、物耗的主要因素,针对性地提出一系列的优化控制方案,包括控制回流比、改变进料状态、优化多塔分离序列、提高工艺管理水平等,实现节约蒸汽1.94 t/h,每吨酮降低循环水量35.7 t;通过增开轻二塔回收轻质油中的环己酮,装置每吨酮的物耗(苯耗)能降低12 kg,年创效可达670万元。通过对新技术以及新设备的应用现状和趋势的分析,结合车间生产实际,提出将轻塔气相给酮一塔再沸器进行加热,即采用双效精馏以及对轻塔更换高效规整填料等改造方案,有望更大程度节约蒸汽和循环水,降低消耗。     

背包进料的背包式反应精馏生产甲缩醛的模拟

提出了一种具有背包进料的背包式反应精馏生产甲缩醛的新工艺,将部分甲醇直接加入到背包反应器中.应用过程模拟软件Aspen Plus对工艺过程进行了模拟计算,采用RADFRAC严格计算模型模拟精馏塔部分,采用NRTL方程模拟反应器部分,重点考察了进料方案和甲醇进料量对新工艺过程的影响.模拟结果表明,当仅在最靠近塔顶的背包反...     

低浓度丙烯和苯催化精馏合成异丙苯过程非平衡级模拟

对苯与低浓度丙烯合成异丙苯的催化精馏过程建立非平衡级模型。针对模拟过程难以收敛的特点,在计算的开始阶段引入了模式搜索法（Hook-Jeeves method)求解。通过对变量的取值范围进行一定的约束,可比牛顿型法适用较宽的初值范围。计算中根据所用催化精馏塔的特点,对方程进行了一定程度的简化。得到了催化精馏塔内的温度及液相组成分布。模拟结果与试验数据吻合较好,可以为工艺设计提供参考。     

甲醇和三甲氧基硅烷共沸物分离过程模拟和优化

三甲氧基硅烷（trimethoxysilane）是合成功能性有机硅化合物的重要中间体。在以甲醇和硅为原料合成三甲氧基硅烷的工业化生产过程中,过量的甲醇和产物三甲氧基硅烷会形成最高共沸物。本文探究了变压精馏、萃取精馏和隔壁塔萃取精馏三种分离提纯甲醇和三甲氧基硅烷的工艺,以最小年度总费用（TAC）为目标函数,运用混合整数非线性规划（MINLP）对三种流程进行了优化,比较了三种流程的效率和二氧化碳排放量。结果表明,与变压精馏相比,通过隔壁塔萃取精馏分离甲醇与三甲氧基硅烷共沸物具有明显的优势。分离100kmol/h甲醇（摩尔分数50.00%）和三甲氧基硅烷的TAC从198.84万美元/年降低到98.93万美元/年,降幅高达50.25%,效率从8.17%提高到13.82%,二氧化碳排放量从1217.53kg/h减少到684.22kg/h,减少了43.80%。     

单塔连续精馏工艺在粗苯初馏过程的应用

介绍了单塔连续精馏的工艺流程、工艺原理,该工艺为华侨大学自主研究设计的专利技术,初馏塔使用的是波型塔板,粗苯加工能力为每年11000t～15000t。详细列出了开车步骤及操作要点,分析了运行中出现的初馏塔塔底液位控制过高和进出物料不平衡的问题,并提出了解决方法。实践证明,采用单塔连续精馏工艺进行粗苯初馏生产运行稳定,具有优越的先进性。     

萃取精馏分离甲醇-苯

采用萃取精馏的方法分离甲醇-苯的共沸物系。首先采用UNIFAC基团贡献理论并结合经验选取萃取剂,最终确定萃取剂为氯苯。对常压下甲醇 苯物系应用UNIFAC模型计算各组分的汽液相组成,并进行汽液平衡实验验证,计算结果与实验数据吻合较好。通过间歇萃取精馏实验进一步考察验证所选萃取剂的分离效果。结果表明,氯苯能够打破甲醇-苯的共沸,进而分离甲醇和苯。溶剂物质的量之比为1、回流比为3、填料塔理论板数为30、溶剂回收段理论塔板数为4时产品甲醇回收率达到98%,说明氯苯能够作为萃取剂分离甲醇-苯二元共沸物系。最后,对甲醇-苯物系的连续精馏过程应用Aspen Plus进行了模拟计算,并且考察了回流比、萃取剂进料流率等参数对产品纯度的影响规律,为进一步实验研究及工业应用提供理论和实践基础。     

分壁式精馏塔精制丁二烯流程模拟

丁二烯是一种重要的石油化工烯烃原料,由于其生产过程能耗高,因此节能降耗成为丁二烯生产工艺的研究热点。利用Aspen Plus模拟软件对丁二烯精制工艺的两套流程进行了模拟研究,考察了分壁式精馏塔(DWC)中内部互连物流连接位置、预分离塔气液相流量和回流比对分离效果和热负荷的影响,对比了相同分离条件下DWC分离流程和传统顺序分离流程的能耗,并根据两套分离流程中塔内液相丁二烯浓度分布情况,分析DWC的节能原因。结果表明,当主塔理论板数105,预分离塔理论板数56,进入预分离塔气相流量1020kmol/h,液相流量890kmol/h,回流比7800时,DWC分离效果最好,丁二烯质量分数可达99.7%,这为DWC精制丁二烯工艺的工业化提供了理论依据。由于DWC有效减少了精馏过程中的返混效应,提高了能量利用率,使其冷凝器可节能29.36%,再沸器可节能29.19%,存在明显的节能优势。     

甲醇精馏过程的模拟及优化

应用化工流程模拟软件ASPEN PLUS,对甲醇三塔精馏过程进行模拟,所得结果与生产操作数据基本吻合。对精馏塔的回流比及进料块位置进行了优化,优化后的产量和产品质量都有提高,效益增加1.3%。