偏三甲苯分离装置的工艺流程模拟

应用HYSIM软件建立并模拟了以重整二甲苯塔底重芳烃为原料的偏三甲苯分离装置的工艺流程。与生产实际的对比结果表明:模拟计算的结果是准确的。根据模拟计算的结果,分析了工艺参数对工艺过程的影响并提出了优化的操作工艺参数。     

多效精馏分离甲醇-水体系的工艺研究

针对传统甲醇回收工艺的高能耗问题,本文提出了分离甲醇一水体系的双效、三效和四效精馏工艺流程。利用ASPENPLUS化工模拟软件中的RADFRAC模块和WILSON热力学计算模型,系统模拟了多效顺流、多效逆流分离不同甲醇浓度的工艺。以能耗最低为目标函数、各塔顶甲醇蒸出量为决策变量,确定了各种回收工艺的最佳条件（包括塔压分布）。利用ASPENPLUS软件中的流体力学计算模块,计算出各塔的设备参数,包括附属冷换设备的面积。并以多效精馏与单塔精馏总费用的相对值最低为目标函数,确定分离甲醇一水体系的最佳方案为三效顺流精馏工艺。研究结果表明,该工艺与单塔工艺相比,处理浓度分别为70％、80％和85％的甲醇物料时,节能分别为57．8％、57．5％和58．0％。     

多效精馏在甲醇回收工艺中的应用

该文以某厂生物柴油生产装置中的甲醇回收单元为考察对象,采用热集成多效精馏工艺对现装置进行模拟优化。在此基础上,分别对选用不同工艺下的综合经济效益及CO₂排放量进行计算分析;对比发现热集成多效精馏工艺的年投资总费用较常规流程低28.33%,碳排放量也比常规流程低41.06%,热集成多效精馏节能降耗效果明显。     

乙酸异丙酯-异丙醇物系的热集成变压精馏分离模拟

采用Aspen软件及修正的Wilson模型模拟了压力对乙酸异丙酯-异丙醇物系共沸组成的影响,提出该物系基于热集成的变压精馏工艺。在此基础上,研究了系统能耗随变压精馏工艺两塔压力组合的变化趋势,优化了理论塔板数、进料位置、回流比等操作参数。模拟结果表明,高压塔操作压力为0.60 MPa、减压塔操作压力为0.02 MPa时,热集成系统能耗利用最合理。该压力条件下变压精馏工艺的最优理论塔板数为高压塔26块、减压塔38块;最优进料位置为高压塔第15块理论塔板、减压塔第10块理论塔板;基于热集成工艺的最优回流比为高压塔1.0,减压塔2.0。热集成变压精馏工艺可节能28.5%。     

完全热集成变压精馏分离丙酮-甲醇共沸物的过程模拟

基于丙酮-甲醇共沸物对压力变化敏感的特点,采用完全热集成变压精馏工艺分离该共沸物。基于相图分析,确定了精馏序列。以全流程的年度总费用TAC最小为目标,对两塔的塔板数、进料位置和回流比进行了优化设计。确定了丙酮-甲醇混合物(m丙酮:m甲醇=40:60)进料流率为3000kg/h的最佳工艺参数:低压塔操作压力为101.325kPa,塔板数为52块,丙酮-甲醇混合物和循环物流分别在第37块和22块位置进料,回流比为1.8;高压塔操作压力为506.625kPa,塔板数为33块,进料位置为第16块,回流比为4.3。高压塔塔顶物流和低压塔塔釜物流有43℃温差,满足完全热集成的条件,热集成负荷为1234.51kW。甲醇和丙酮纯度达到了99.9%,满足分离要求。结果表明完全热集成变压精馏工艺可以有效分离丙酮-甲醇共沸物。     

热集成-变压精馏分离苯-乙醇体系的模拟与优化

基于苯和乙醇共沸组成对压力敏感性的变化,提出了变压精馏与热集成相结合的方法对苯和乙醇共沸体系进行了流程模拟,并对各塔的关键参数进行优化设计,得到了最佳的工艺操作参数:高压塔的理论板数为20,进料位置为第10块理论板,回流比为10,塔顶采出量为902 kg/h,操作压力为1.0 MPa;常压塔理论板数为18,进料位置为第10块理论板,回流比为5,塔顶采出量为569.5 kg/h,操作压力为0.1 MPa;得到了苯和乙醇的质量分数分别为99.02%和95.23%。采用热量集成的方法,可降低常压塔塔顶循环物流的加热能耗34.1 kW。     

差压热耦合萃取精馏工艺分离甲基环己烷和甲苯的模拟研究

以苯酚为萃取剂,采用萃取精馏对甲基环己烷(MCH)-甲苯(MB)物系进行分离,比较了常规萃取精馏工艺流程和差压热耦合萃取精馏工艺流程;采用Aspen Plus化工流程模拟软件对萃取精馏工艺分离MCH-MB物系进行了模拟计算,考察了差压热耦合萃取精馏工艺中萃取剂进料位置、原料进料位置、萃取剂与原料的摩尔比(溶剂比)、回流比和压缩比等参数对MCH产品纯度及工艺能耗的影响。模拟得到差压热耦合萃取精馏塔优化的操作参数:萃取剂进料位置为第6块理论板,原料进料位置为第4块理论板,溶剂比为2.95,回流比为6,压缩比为12。模拟结果表明,差压热耦合萃取精馏工艺节能效果显著,比常规萃取精馏工艺可节能74.97%,得到MCH产品的含量可达99.54%(x)。     

塔系热集成问题的研究及进展

精馏以能量为分离剂，则能量的合理利用问题必须考虑。塔系的热集成是针对精馏系统的一种节能潜力极大的措施，因而研究和改进塔系热集成的方法是化工过程节能的一个热点。本文综述了国内外塔系热集成领域的研究及新进展。通过对这些研究的归纳和分析，指出了塔系热集成问题研究方法的发展趋向。     

乙腈-水萃取精馏及热集成改进工艺多目标优化

通过三元相图分析乙腈-水-乙二醇萃取精馏体系热力学性质,利用灵敏度分析确定工艺决策变量优化范围。针对总费用的设备费用、操作费用2个冲突目标,以产品和溶剂纯度为约束条件,建立常规和热集成萃取精馏工艺多目标优化模型,利用Actxserver接口建立Matlab和Aspen Plus联合模拟优化平台,通过调用NSGA-Ⅱ算法求解多目标优化问题。结果表明：对于常规萃取精馏优化过程,种群数为30,初始解经过300代演化,已经达到最优Pareto前沿解,其设备费用受萃取精馏塔塔板数显著影响,操作费用与萃取剂循环量、萃取精馏塔塔回流比相关。采用相同算法参数的热集成工艺优化显示：增设预热器(HX)和控制冷凝器出口温度,改变了原料和萃取剂进料热状态,减少了进料板位置有效能损失,用较少萃取精馏塔塔板数和再沸器负荷即可满足生产要求,3组代表性优化方案的设备费用、操作费用平均降幅分别达到4.15%和7.91%。     

BTX分离流程能量集成研究

综述了苯、甲苯、二甲苯(BTX)分离的普通流程、热泵流程(包括常压直接序列热泵流程、常压间接序列热泵流程)和热集成流程。提出了新的BTX热耦分离流程,它由预分塔和主塔构成,通过预分塔使轻、重关键组分分离,主塔则对预分产物进一步分离,得到目的产品;并提出相应热耦流程的模拟方法。使用流程模拟软件对常压直接序列热泵流程、常压间接序列热泵流程、热集成流程、热耦合流程进行了全流程模拟设计,在模拟数据的基础上,对各流程进行了有效能分析。常压热泵流程由于压缩机功耗大,损在109 GJ/h左右;热集成流程换热物流温位匹配合理,泵及压缩机损也小,在90.1 GJ/h左右;热耦合流程再沸炉内传热损较大,主塔塔顶汽不能用于加热工艺物流,冷却损大,在103 GJ/h左右。最终确定热集成流程是BTX分离过程的能量集成最优流程。     

基于异丁烯提纯反应精馏的热泵流程模拟及分析

基于异丁烯提纯反应精馏的特点,设计了塔顶蒸汽压缩式的热泵节能流程。利用Aspen Plus软件对全流程进行模拟,并提出了针对部分冷凝流程的热泵精馏模拟策略。从火用分析和技术经济的角度,全面对其进行能耗和经济性分析评价。案例研究结果表明：采用热泵节能技术的反应精馏过程,当压缩比为1.6时,能耗及总费用最低;且与常规反应精馏过程相比,采用热泵节能技术后单位产品能耗降低约87.5%,热力学效率提高32.7百分点,年操作费用下降64.4%,热泵投资回收期为1.5年。     

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。     

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。     

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。     

DCC-气体分离装置热集成方案分析评价

DCC(Deep Catalytic Cracking)是一种多产丙烯的深度重油催化裂解工艺。与常规的催化裂化装置相比,DCC装置的吸收稳定系统和下游的气体分离(简称气分)装置需要更多的中低温位热量。因此,DCC与气分装置的热集成方案对装置的低温余热系统、蒸汽产耗平衡和冷却负荷有着重要的影响。采用分析方法,借助流程模拟工具及能级-热量图,量化分析了DCC与气分装置的2种热集成方案,包括基于循环热媒水的直接热联合方案,以及基于热泵工艺的热联合方案。与直接热联合方案相比,热泵方案的换热过程损可减少13.1%,1.0 MPa蒸汽消耗量可降低20t/h;但是直接热集成方案的设备投资低。结果表明,DCC和气分装置中低温热源热阱的优化匹配是提高装置用能效率的重要因素。     

N-甲酰基吗啉芳烃萃取精馏工艺的模拟及优化

以文献中的相平衡数据为基础,利用Aspen Plus 软件,建立N-甲酰基吗啉（NFM）芳烃萃取精馏工艺模型。模拟结果表明：该模型可以较好地反映装置的实际操作状况。考察剂油比、贫溶剂进料温度以及贫溶剂中苯含量等参数对分离过程的影响,获得N-甲酰基吗啉芳烃萃取精馏工艺的最佳操作参数为：剂油质量比4.66,贫溶剂进料温度112 ℃,贫溶剂中苯质量分数在1%左右。优化工况的模拟计算结果表明,优化后苯收率和苯纯度明显提高,其中苯收率提高0.6百分点,苯纯度提高0.06百分点。     

利用活化剂强化常减压蒸馏

利用活化剂来改变石油分散体系的性质,以改善石油液体沸腾时的气相形成条件,可以强化常减压蒸馏过程,提高烃质油的收率和质量,这对炼油新技术的开发以及解决石油市场的供需矛盾、提高柴汽比均具有重要的意义。通过对国内外的这方面研究成果的总结与分析,指出了强化蒸馏技术的关键性问题,并对其发展趋势进行了展望。     

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。     

N,N-二甲基乙酰胺萃取精馏分离苯乙烯的工艺研究

利用流程模拟与小试试验相结合的方法进行了以N,N-二甲基乙酰胺（DMAC）为溶剂的裂解C8馏分萃取精馏分离苯乙烯工艺研究。采用流程模拟考察了溶剂比、回流比、溶剂进料板位置和溶剂进料温度对苯乙烯产品纯度和收率的影响规律,结果表明：以DMAC为溶剂,在进料位置为第11～13块塔板、溶剂比为3.8～4.2、回流比为3.1～3.3、溶剂进料温度为45～50 ℃的条件下萃取精馏所得苯乙烯产品的纯度可达99.8%以上,苯乙烯回收率达98.5%以上。小试试验的各项数据与流程模拟结果吻合,证明流程模拟系统可靠、结果可信。与以环丁砜（SUL）为溶剂的萃取精馏工艺相比,该工艺塔釜操作温度更低,只有113 ℃,有利于减少苯乙烯聚合反应的发生,从而利于装置长周期稳定运行。     

以热出料为契机的炼油装置深度热联合研究

基于过程系统"三环节"理论对换热网络进行能量和()平衡分析.分析结果表明,合理地提高连接装置的中间物流出料温度,可减少"冷却-重复加热"的换热()损.炼油装置可利用热出料物流改变上、下游装置用能格局的机会,重新优化匹配各装置换热网络,并允许某些物流打破装置界限,在大区域范围内进行优化匹配利用,实现炼油装置的深度热联合,...