考虑降液管影响的多元精馏塔动态机理建模Ⅰ.动态机理模型的建立

板式精馏塔的塔板可以分为有降液管和无降液管2种类型,有降液管板式塔中降液管是一个重要的塔内件,合理的降液管既可使液体顺利通过,又可使夹带的气体分离出去,同时防止发生液泛。而目前的精馏塔动态模拟中,其机理模型大都没有考虑降液管的影响,不利于分析蒸馏塔的液相滞留量及故障诊断。在考虑降液管影响的基础上,基于严格理论推导对多元精馏塔进行了动态机理建模,建立了降液管结构和水力学模型,并且考虑降液管部分液相混合的影响,建立了其关联板效率及传质扩散的数学模型。通过理论分析发现,降液管对塔板效率、相平衡常数、蓄液量以及塔板压降等有一定程度的影响,将其影响纳入到多元精馏塔的完整动态机理模型中,通过修正相关模型,更充分地反映了精馏塔的内在机理及其动态特性。     

考虑降液管影响的多元精馏塔动态机理建模 II . 模型求解与仿真分析

 结合动态机理模型的特点，将泡点方程的求解问题转化为微分方程的求解问题，以便于机理模型的应用。以某乙烯生产装置中具有127层塔板、中间再沸器、侧线抽出的，四组分混合物为原料的乙烯精馏塔作为研究对象，建立其动态机理模型。通过对模型中微分方程的刚性分析，选取了基于隐式Runge-Kutta法（TR-BDF2）的积分方法对模型进行求解，大大提高了模型的求解效率。通过仿真对比表明，降液管对多元精馏塔的分离计算具有较大的影响，考虑降液管的影响将更加符合实际工况。     

面向在线分析应用的乙烯精馏装置复杂机理模型开发

传统的软仪表模型一般采用简化的机理模型或基于输入输出参数的关联模型,精度一般偏差较大,应用时需要进行定期校验和模型参数修正,虽然能在一定程度上满足控制要求,但是无法满足装置优化计算的需要。从满足在线分析应用需求的角度出发,开发了乙烯精馏塔的复杂机理模型,相平衡方程中建立了空间分布的塔板效率模型,考虑了塔板结构等多种因素的影响,将实际塔板与理论塔板进行了逐级关联,以非立方型多参数BWRS状态方程作为气-液平衡计算模型,完整地描述塔内气-液平衡关系和热力学状态。并以具有代表性的乙烯精馏塔作为模型验证对象,在某工况下将模型计算数据与Aspen Plus及实际测定值进行了对比,结果表明,所建立的严格稳态机理模型具有较高的准确性,为模型的在线分析应用奠定了基础。     

乙烯精馏塔的瓶颈分析及扩能改造

对抚顺石化分公司乙烯装置中乙烯精馏塔塔釜乙烯残量偏高的原因进行分析,认为部分塔板的雾沫夹带量过大而导致塔板效率偏低。分析认为,可以采用矩形悬挂降液管提高降液管能力、增加鼓泡面积,解开精馏塔的通量瓶颈。采用DJ-3型塔板替换原浮阀塔板,实现不动塔体改造。改造后,该塔分离效果达到设计要求,同时乙烯生产能力从140kt/a扩大到200kt/a,证实矩形悬挂降液管塔板适用于高压精馏塔。     

降液管结构优化进展

比较了弓形、半环形和径向形降液管对塔板效率的影响 ,介绍了板式塔中新型降液管的主要形式、结构及优缺点。针对当前板式塔降液管研究的进展情况 ,提出了一些关于降液管研究方向的看法。     

催化精馏塔中催化剂装填技术的现状与分析

将催化精馏塔中催化剂的装填方式分为3种形式做了介绍,即催化剂装在板式精馏塔的降液管中,装在塔板上,或与填料结合方式,并对这些装填方式的优缺点进行了总结分析。     

解除降液管瓶颈的方法

简要介绍降液管在板式塔中的重要作用。在塔板扩能改造中,采用新型塔板可以大幅度提高鼓泡区的流通能力,但作为液相主要通道的降液管却常常成为扩能的“瓶颈”。提出了两种降液管扩能的方案：（1）在降液管内增设空隙率大、压力降低的填料;（2）采用充分利用塔板空间的“异形”降液管。还对两种方案的适用场合进行了说明。     

精馏塔分离块动态数学模型

本文分析了精馏塔动态机理建模的几种主要方法,提出了一种新的精馏塔动态机理分离块模型,该模型用分离块代替平衡级塔板,每个分离块可包含任意个平衡级,可大大减少模型的方程数和微分方程的阶数.该模型具有物理意义明确,建模灵活,通用性强,计算量小等特点,适用于精馏塔动态及静态在线优化控制.     

多降液管塔板提高油品分馏塔处理量的探讨

综合浙江工业大学的多降液管塔板技术和美国精馏研究公司发表的筛孔塔板水力学模型，编制完成了多降液管塔板设计软件，用此软件时常压油品分馏塔、催化裂化吸收脱吸塔等在扩量改造设计中遇到的“瓶颈”问题进行分析，推荐了应用多降液管塔板的可行方案，为多降液管塔板在油品分馏塔上的应用提供了参考。     

筛板塔板的性能与设计

筛板塔板较小的孔面积结构和气液流动方向相垂直的工作方式,减少了塔板上的雾沫夹带和由此引起的塔板压力降,可通过选择单、双溢流确定塔板上的操作工况来适应不同物料,以获得较高的塔板点效率,减少了塔板上的降液管面积和气体流动对塔板上液体流动的干扰,提高了塔板效率。筛板塔板的计算方法完整,可以计算降液管出口处液体的含气量、降液管的压力降和降液管的平均含气量,判断塔板的操作工况和各种工况下的雾沫夹带量和由此引起的塔板压力降。     

规整填料蒸馏塔技术在常减压蒸馏中的应用

介绍了填料塔设计的基础；蒸馏过程的工艺模拟计算和设计步骤：填料选型、流体力学计算和塔内件设计等。以常减压蒸馏塔改造为例阐述了规整填料塔独特的优点是压降低、效率高和处理能力大。叙述了采用规整填料和高性能的气液分布器改造旧的板式常减压蒸馏塔，在不改变塔高和塔径的情况下，可提高拔出率２％以上，同时能适应增大处理能力和改善产品质量的要求。     

隔壁精馏塔分离芳烃混合物的模拟研究

采用隔壁精馏塔分离苯-甲苯-对二甲苯物系,用Aspen Plus软件模拟了隔壁精馏塔内温度分布及液相组成分布,考察了汽相和液相分配比对产品纯度的影响。对隔壁精馏塔模拟得到的优化操作条件为:隔壁精馏塔的理论板数为30块,侧线采出在第14块理论板,进料段为15块理论板,在进料段的第7块理论板进料,进料组成n(苯)∶n(甲苯)∶n(对二甲苯)为1∶3∶1,回流比为8.8,液相分配比为2.96,汽相分配比为0.83。在此条件下,各组分的摩尔分数大于98.5%,与实验结果基本吻合。当进料组成n(苯)∶n(甲苯)∶n(对二甲苯)为1∶3∶1时,采用隔壁精馏塔可比常规两塔流程节能27.18%。     

刚性受液槽和降液板技术改造

将常压塔中刚性受液槽、降液板改造为弹性结构,补偿了热应力,避免了降液板、受液槽出现裂缝甚至断裂,保证了常压塔的分离效果.     

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。     

多元精馏塔非平衡级模型与仿真：Ⅰ.模型的建立与求解

从应用的角度，对Ｋｒｉｓｈｎａｍｕｔｈｙ和Ｔａｙｌｏｒ的速率模型进行了改进，给出了一种新的多元精馏塔非平衡级仿真模型。通过引入分离效率函数，巧妙地将模型方程化简为三对角矩阵形式，采用分割法选代求解，并用有界Ｗｅｇｓｔｅｉｎ法加速收敛，具有对初值要求不高，计算量小，收敛稳定等优点。该模型既保持了原速率模型的特点，结构简单，又易于求解，适用于精馏塔的工艺设计和操作分析。     

板式塔盘降液板加强筋优化设计研究

基于板式塔主要支撑结构的降液板对整个塔内结构件静、动态性能的关键作用,针对降液板的类型与多个载荷受力,建立板式塔盘降压板在操作工况下的有限元模型并对其结构强度进行分析,提出采用增加加强筋提高降液板顶板整体刚度的方法。采用拓扑优化方法对降液板加强筋的分布位置和数量进行讨论,并比较加强筋板厚度和高度对降液板顶板刚度的影响。     

鼓泡床与环流反应器流动特性的比较

选用欧拉-欧拉多相流模型和RNGk-ε湍流模型对重油悬浮床加氢反应器流动特性进行数值模拟,分别模拟了一种鼓泡床反应器和两种不同导流筒直径的环流反应器,考察了重油-氢气实际体系在不同反应器内气含率和轴向液速的异同。结果表明,悬浮床反应器在操作条件下均形成液相循环流动;导流筒能够规整环流反应器内的流动,增大上升区和下降区的流速,增强混合,同时提高下降区的气含率,从而提高反应器内的整体气含率。通过比较说明,在使用喷嘴进料时,悬浮床加氢工艺选择环流反应器时流动特性更佳。