精馏-渗透汽化联合工艺在费托合成水回收醇类产品中的应用

为有效回收钴基催化剂费托合成水中高附加值的醇类产品,提高煤间接液化装置的经济和环保效益,开发了一种采用精馏-渗透汽化联合(D-PV-D)的新工艺。应用PRO/II流程模拟软件对该分离工艺进行了全流程模拟,并对关键工艺参数进行优化。通过该工艺与本文提出的另外一种萃取精馏(D-ED)工艺对比分析,D-PV-D工艺具有流程简单,醇产品回收率高,能耗低,操作简便等突出优点。     

分子筛膜-精馏耦合用于费托合成水相副产物混合醇回收的工艺流程模拟

费托合成油水相副产物混合醇的回收多采用萃取精馏的分离方法,此方法需要配置7个精馏塔和5路循环回路。通过分析发现,流程冗长的关键因素在于混合醇中除甲醇外各个组分均与水产生共沸,而分子筛膜渗透汽化技术不受汽液平衡的限制,因此可以利用分子筛膜渗透汽化技术将混合醇中的水分先脱除,然后再利用精馏技术对混合醇各组分进行分离。本文完成了精馏-膜分离耦合工艺分离混合醇的全流程模拟,并与传统的萃取精馏工艺流程进行对比。精馏-膜分离耦合工艺大幅简化了原有萃取精馏工艺流程,整体能耗降低30%。并根据此流程在陕西延长石油（集团）有限公司建成了国内第一套膜分离-精馏耦合工艺的1000t/a低碳混合醇回收和分离的工业示范装置。     

费托合成柴油分离正十二烷隔壁塔设计与优化

在流程模拟软件PRO Ⅱ中建立费托合成柴油分离C_(12)H_(26)双塔模拟流程和DWC模拟流程。在满足纯度要求的前提下,对双塔流程进行了优化。然后在保证相同纯度前提下利用DWC模型分析了气液相分配比、主塔理论板数、预分离段板数、隔板位置对DWC能耗的影响,最后以能耗和塔板数为目标对DWC和传统流程进行了对比。结果表明,DWC结构相比双塔流程具有明显的节能优势,加热负荷减少14. 39%,冷却负荷减少20. 45%。同时还研究了进料组成变化对DWC性能的影响。     

反应精馏隔壁塔合成氯乙酸甲酯的研究

以反应精馏隔壁塔工艺替代常规反应精馏工艺合成氯乙酸甲酯,并对反应精馏隔壁塔工艺流程进行优化,考察了进料位置、进料量、回流比、FS气相分配比等对产品质量分数和能耗的影响,并得出优化后的各操作参数。在此操作参数下,隔壁反应精馏塔的产品质量分数达到99. 98%,与常规反应精馏工艺相比节约能耗19. 6%。     

热泵精馏隔壁塔分离宽沸程物系的模拟

将中间换热和热泵精馏两种精馏节能技术应用到隔壁塔中,提出了带中间换热器的热泵精馏隔壁塔流程,以解决隔壁塔在分离宽沸程物系时出现的塔顶与塔底温差过高而不宜应用热泵精馏的问题。利用精馏塔总复合曲线图,可确定中间产品塔板采出流股的相态,从而得到不同类型的热泵精馏隔壁塔流程。宽沸程物系分离实例的模拟计算结果表明,该类流程在主塔气液相流量较大的情况下具有较高的节能效率。     

反应精馏隔壁塔提纯乳酸工艺研究

以反应精馏隔壁塔替换传统的反应精馏塔,形成了新型双向反应精馏隔壁塔提纯乳酸工艺,并通过灵敏度分析和遗传算法对工艺流程进行了优化,优化后的反应精馏隔壁塔工艺与传统反应精馏工艺相比年度总费用减少10.15%,CO₂排放速率降低31.75%,乳酸收率提升4.68%。     

反应精馏隔壁塔内合成乙酸甲酯的模拟

提出了一种应用反应精馏隔壁塔合成乙酸甲酯的新工艺流程,采用反应精馏隔壁塔替代常规反应精馏流程中的反应精馏塔及甲醇回收塔。利用Aspen Plus模拟软件,对反应精馏隔壁塔及常规流程进行了模拟,比较分析了两种流程塔内液相组成分布,并分析了塔顶回流比与气相分配比对反应精馏隔壁塔的影响。结果显示新流程可以节能11.9%,并能降低设备投资费用和操作费用。     

反应精馏隔壁塔的模拟研究

以乙酸甲酯酯转换体系为例提出了一种反应精馏隔壁塔的设计和优化方法,应用该方法可将常规双塔反应精馏序列转化为反应精馏隔壁塔并保证各操作参数的最优值.首先通过在反应精馏塔与甲醇塔之间交换汽液相物流来实现反应精馏隔壁塔的简捷设计;然后利用Aspen Plus模拟软件,对常规反应精馏序列和反应精馏隔壁塔进行了模拟分析;最终以2...     

连续精馏分离高温费托合成反应水中的含氧有机物

根据高温费托合成反应水的组成特点,采用连续精馏塔对反应水进行初分,以脱除大部分水和有机酸,同时,将非酸类含氧有机物提浓,利于后续化学品分离。首先采用NRTL热力学方法对流程进行了模拟,考察了塔板数、进料位置、回流比等工艺条件对分离结果的影响,得到了最优操作条件,然后采用实验室小型精馏塔对高温费托合成中试副产反应水进行了实验验证。结果表明:塔顶有机物质量分数可提高到75%以上,有机酸质量分数为0;塔釜采出物中非酸有机物质量分数小于0.01%,模拟最优条件为塔板数35块、进料位置为第15块,回流比为4。实验值与模拟值吻合良好。     

分隔壁塔精馏分离混合醇的结构设计和优化

为完善合成气制低碳醇工艺,以中试级别产量为基础,采用先脱水后精馏分离醇的工艺路线,应用Aspen Plus模拟软件,对混合醇物系的精馏分离的稳态过程进行了模拟研究。采用分隔壁塔技术和双效精馏分离组分物系,对整个过程进行优化:发现分隔壁塔中有4个参数存在最佳范围,对剩余3个参数以年费用最小为目标函数进行优化;通过模拟计算,对比了双效精馏的各种压力组合方式,并找到最优组合为逆流型低压-常压组合;将整个工艺和传统多塔分离序列进行了对比,该工艺能耗为多塔序列能耗的51.4%。     

甲基异丁基酮分离过程中精馏-渗透汽化集成工艺的研究

对丙酮一步法生产甲基异丁基酮(MIBK)部分精馏流程进行了工艺分析,MIBK脱轻塔进料液中少量水的存在使MI-BK脱轻塔运行不稳定,进而影响MIBK合成液的整个分离过程。针对这个问题,提出了精馏-渗透汽化集成的工艺方案,省去MIBK脱轻塔。建立了渗透汽化小试实验,研究了NaA分子筛膜的渗透汽化过程以及分离性能。用Aspen Plus软件对精馏-渗透汽化集成工艺进行了模拟,与精馏过程相比,在MIBK产品质量与收率相同情况下,操作成本降低了20%,总成本可降低15%。     

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。     

Design and optimization of a dividing wall column for debottlenecking of the acetic acid purification process

The dividing wall column (DWC) has gained increasing application in a variety of chemical processes because of its potentiality in energy and capital cost savings in multicomponent separations. The main objective in this work is investigation of its use for removing the bottleneck phenomenon within the column when increasing the throughput of an existing distillation process, particularly, the acetic acid (AA) purification process. Optimal column sequence design, involving both conventional and DWC, is considered. The internal recycle flow distribution around the dividing wall was investigated as a primary optimizing variable. Several column arrangements were analyzed to show that the DWC requires less investment and energy costs than conventional distillation, the Petlyuk column, or the prefractionator arrangement.     

Separation of methanol‐tetrahydrofuran mixtures by heteroazeotropic distillation and pervaporation

The experimental investigation of the separation of tetrahydrofuran‐methanol by heteroazeotropic‐batch‐distillation and methanol‐hexane by pervaporation is presented. In particular for this last task, four different specialty commercial membranes were tested (varying feed concentration and temperature). The “pore filling” PolyAn membranes show methanol permeance values higher than 5100 GPU (Typ M2^®); separation factor of 19; and a selectivity of about 119 (Typ M1^®). From the results, a coupling phenomenon was observed. An assessment of the temperature effect in the pervaporation process corroborates the hypothesis of the presence of a coupling phenomenon. Finally, a discussion is made on two industrial scale units for the separation of the same mixture: a system of a distillation column integrated with a decanter and stand‐alone pervaporation unit. The energetic comparison shows that when using pervaporation a large reduction of the energetic consumption compared to a conventional distillation system (up to 29%) can be obtained. © 2014 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 60: 2584–2595, 2014     

隔板塔共沸精馏分离二氯甲烷-乙腈-水-硅醚体系

以二氯甲烷-乙腈-水-硅醚为分离体系,采用自制隔板塔小试装置,研究了共沸剂回流比和液相分配比等操作参数对隔板塔分离效果的影响。实验结果表明,当气相分配比R_v为0.5,共沸剂回流比为3时,液相分配比R_l在[0.12,0.2]范围内,隔板塔分离效果较好。在实验的基础上,采用Aspen Plus软件对隔板塔共沸精馏工艺进行模拟,考察了隔板塔共沸精馏工艺最佳操作区域及节能效果。模拟结果表明,特定分离要求下,隔板塔存在一个使再沸器热负荷最小的最佳操作区域,在此最佳操作区域内,R_l和R_v相互关联,呈一一对应关系;与三塔串联简单精馏工艺相比,完成相同的分离任务,隔板塔共沸精馏工艺再沸器节能32.74%,冷凝器热负荷减少33.70%,乙腈回收率由66.47%提高到96.01%,且大幅降低设备投资。     

生物燃料乙醇分壁塔萃取精馏新工艺的研究

针对生物燃料乙醇生产中的"蒸馏-脱水"过程,建立基于分壁式萃取精馏塔的三塔工艺和两塔工艺,对2种工艺进行模拟计算,比较其分离效果和过程能耗。结果显示,在满足产品质量的前提下,三塔工艺比两塔工艺节约66.6%的冷凝器热负荷和77.9%的再沸器热负荷。对三塔工艺的分壁式萃取精馏塔的工艺条件进行优化,优化结果为,主塔回流比1.5,溶剂比1.0,原料进料位置为第22块板,隔板底端位置在第28块板,气相分配比为8.4。在优化工艺条件下对三塔工艺进行全流程模拟,可得到质量分数99.96%生物燃料乙醇和99.49%的水,回收萃取剂乙二醇质量分数为99.97%。     

渗透蒸发分离醋酸/水体系

介绍渗透蒸发分离醋酸/水体系的研究现状及应用前景,对目前分离醋酸/水体系的透酸膜和透水膜的性能进行较全面的归纳,阐述渗透蒸发分离醋酸/水过程的理论研究状况及存在的问题.指出膜的制备是当前首要的研究课题之一,必须开发新的膜材料并对现有膜材料进行改性;溶解-扩散理论存在相当的局限性,引入量子化学理论和分子动力学理论将对渗透蒸发过程的模拟研究产生推动作用.     

隔壁精馏塔应用于空气分离的研究

以空气分离为例,考察了将隔壁精馏塔应用于空气分离的建模与基于年总成本的优化过程。首先对于空分上塔的氩浓度剖面进行了分析,提出了两种应用隔壁精馏塔的可能性,最终选择了带侧线精馏段的隔壁塔。然后考察了空分隔壁精馏塔上塔的各个结构参数与操作参数对其年总成本的影响,在保证产品质量的基础上得到优化的结构参数与操作参数。研究表明,与传统流程相比,将隔壁精馏塔应用于空气分离过程可使年总成本减少7.69%。