带共沸的乙醇/乙酸乙酯/2-丁酮三元物系变压精馏分离过程及其参数优化

提出了一种带两股循环的三塔变压精馏结构用于分离乙醇（C₂H₅OH）/乙酸乙酯（C₄H₈O₂-3）/2-丁酮（C₄H₈O-3）三元混合物。由该三元混合物的剩余曲线图（RCM）可知,在大气压下该混合物的每一对组元均形成二元最低共沸物,且乙醇/乙酸乙酯二元共沸物组成随压力变化敏感。三个最低共沸物的同时存在形成了精馏边界线夹紧点现象,而通常压力下的精馏塔无法跨越,以至于传统变压精馏无法应用。通过对精馏塔压力的最优化克服了这一困难,提出了新的分离流程,并对过程进行严格稳态模拟。针对初分塔（T1）塔压不同的6种流程,采用序贯迭代法对各塔的塔板数、进料板位置、回流比等参数进行了优化。通过对比6种流程的经济评价和比较,得到了T1塔的最优压力,并经过能量集成使得过程的年度总费用降低了14.88%。     

制取无水叔丁醇的精馏工艺优化和对比

无水叔丁醇是一种重要的化工原料,然而在工业生产过程中会与水形成最低共沸物,难以通过简单精馏的方式获得。基于此,本文提出双塔萃取精馏、隔壁塔萃取精馏和反应精馏三种精馏工艺来制取高纯度叔丁醇。在双塔和隔壁塔萃取精馏的优化中,利用Aspen Plus软件模拟该分离过程,以年度总费用（TAC）为目标进行过程优化,得到最佳操作参数。在反应精馏塔中,采用环氧乙烷多股进料的方式,环氧乙烷可与水反应并打破叔丁醇/水的共沸平衡最终制得无水叔丁醇。鉴于反应精馏塔的复杂性,对于反应精馏塔的操作参数进行详细的灵敏度分析以确定反应精馏塔在叔丁醇除水的可行性和潜力。模拟结果表明,与双塔萃取精馏相比,隔壁塔萃取精馏虽然能降低能耗但是也会增加6.51%的TAC,因此隔壁塔萃取精馏并不具有经济性;而反应精馏塔则能降低47.69%的能耗和35.36%的TAC,显现出巨大的应用潜力。     

共沸精馏分离2-甲基吡啶和水

采用共沸精馏的方法分离2-甲基吡啶和水二元均相共沸物系。选取环己烷作为共沸剂,利用流程模拟软件Aspen Plus对共沸精馏塔进行模拟计算,分析了不同共沸剂用量、塔底采出量以及进料位置等操作参数对产品纯度、共沸剂的损失量以及精馏塔热负荷的影响,模拟结果表明当精馏塔的塔板数为21,共沸剂的用量为3600kg/h,塔底采出量为888kg/h,原料进料位置在第15块板时,共沸精馏塔塔底可得到质量分数为99.54%的2-甲基吡啶,塔顶分相罐下层可采出质量分数为99.97%的水。最后,通过间歇共沸精馏实验对以环己烷为共沸剂分离2-甲基吡啶-水物系的效果进行检验,结果表明共沸精馏塔塔底2-甲基吡啶的质量分数达99.85%,塔顶水相可采出质量分数达99.96%的水,证明了该工艺路线具有良好的可行性。     

分壁式萃取精馏塔制备高纯度醋酸乙烯酯的模拟与优化

针对醋酸乙烯酯和水的二元共沸物采用普通精馏分离难以获得高纯度的醋酸乙烯酯的问题,采用甘油作为萃取剂,利用分壁式萃取精馏塔分离了醋酸乙烯酯和水的二元共沸物。利用Aspen Plus软件系统考察了主塔原料进料位置、萃取剂进料位置、萃取剂进料量、侧线采出位置、主塔回流比和副塔回流比等因素对于醋酸乙烯酯的分离效果及能耗的影响,确定了最优工艺参数。同时还与常规萃取精馏塔进行了比较,结果表明节能效果明显。     

隔板精馏塔分离丙酮-甲基异丙基酮-水的模拟及工艺优化

21085利用Aspen plus模拟优化带有液-液分相器的双塔分离丙酮-甲基异丙基酮-水三元非均相共沸物的工艺流程,并提出将液-液分离器加入到隔板精馏塔的预分馏塔段中,以实现隔板精馏塔与非均相共沸精馏结合的新型工艺技术.结果表明,隔板精馏塔可以较优地实现对非均相共沸物的分离,在预分馏塔段实现水的脱除,并在塔顶、塔底以...     

醋酸乙烯精制工艺的流程模拟与优化

运用Aspen Plus软件,对某公司45万t/a醋酸乙烯精馏装置进行了流程模拟,模拟结果与实际值吻合良好。在此基础上,分别对粗分塔、醋酸乙烯精馏塔、醋酸精馏塔的工艺参数进行了优化,确定了优化后的工艺参数:粗分塔的回流比为1.2,醋酸乙烯精馏塔塔顶循环回流比为4.0,侧线采出位置为第30块塔板,侧线采出量为57 000 kg/h,醋酸精馏塔共沸剂工艺水的进料量为5 500 kg/h。通过工艺参数优化,不仅醋酸乙烯产品的质量分数达到99.964%,而且使粗分塔、醋酸乙烯精馏塔和醋酸精馏塔的总能耗降低8.43%。     

轻烃回收装置液化气C5组分超标原因分析

通过对轻烃回收装置液化气中C₅组分超标情况进行原因分析,发现是稳定塔进料温度波动、带炼T-35104罐污油、加工脱丁烷塔顶气、稳定塔塔顶水冷器冷却效果不佳等因素所造成。对稳定塔重沸器温度、塔42层温度、塔进料温度、塔顶压力等工艺参数进行优化调整,产品分析报告显示,液化气C₅组分含量均≯3%,产品质量满足工艺要求,为同类装置的安全经济运行积累了经验。     

离子液体萃取剂萃取精馏分离丙酸甲酯+甲醇共沸物

以离子液体(ILs)[BMIM][NTF₂]和[HMIM][NTF₂]为萃取剂，萃取精馏分离丙酸甲酯+甲醇共沸物，通过分子模拟分析了ILs促进目标共沸物的分离机理；基于汽液平衡实验数据，获得新的NRTL热力学模型参数；选用常规的二组分双塔分离流程，实现了目标共沸体系的分离。作为对比，同时构建了以苯酚为萃取剂的萃取精馏和变压精馏流程。基于Aspen Plus软件平台，分析了上述各流程分离单元主要操作参数对分离过程性能的影响，考察并对比了各流程能耗、年总成本(TAC)和碳排放。结果表明：离子液体工艺可实现丙酸甲酯+甲醇共沸物的有效分离，产品纯度达到99.9%(质量分数)，[HMIM][NTF₂]工艺与[BMIM][NTF₂]、苯酚及变压精馏工艺相比，TAC降低11.68%～43.68%、CO₂排放减少32.11%～68.46%。结果可为共沸物丙酸甲酯+甲醇分离新工艺设计及优化提供理论支撑和实际指导。     

C6~C8烯烃水合催化剂的研究进展

环己烯、正己烯、正辛烯等C₆~C₈烯烃是重要的化工原料,用途广泛。综述了环己烯及正己烯,正辛烯等C₆~C₈烯烃水合催化剂的研究进展。环己烯水合法制备环己醇是一种绿色制备工艺,其催化剂由最初的硫酸、磺酸等均相催化剂逐渐向分子筛等非均相催化剂过渡,其中HZSM-5分子筛以其高选择性、高活性成为工艺上常用的催化剂。环己烯间接水合法合成环己醇的途径具有高选择性,高转化率,低能耗的优点,其催化剂的研究也处在一个高速发展阶段。正己烯、正辛烯水合催化剂的研究较少。未来离子液体等新型水合催化剂将会成为环己烯水合制备环己醇的研究重点。     

基于MOFs材料的低碳烃（C1~C3）分离研究进展

低碳烃（C₁~C₃）混合物的分离和纯化是化工过程中最重要且耗能最大的过程单元之一,开发温和条件下低能耗高选择性吸附分离C₁~C₃分子的固体吸附材料迫在眉睫。金属有机框架材料（MOFs）作为一类相对新颖的多孔有机-无机杂化材料,因其可控的拓扑结构和多样的化学微环境,在低碳烃分离和纯化领域受到广泛关注。本文概述了MOFs作为分离和纯化低碳烃气体吸附剂的特性,重点关注了MOFs材料在C₁（CO₂/CH₄）、C₂、C₃烯/烷烃以及烯/炔烃分离领域的应用进展。首先归纳了MOFs材料在C₁~C₃烃类物质分离过程中的三种常见分离机制,并据此回顾了近年来MOFs材料对常见C₁~C₃烃类分子的吸附及分离性能;分析了MOFs材料在C₁~C₃烃类物质分离过程中的构效关系,总结了MOFs材料的孔道尺寸/形状、骨架柔性和表面功能的调控理念与方法,并提出MOFs材料成本高、水热稳定性差、主客体关系难以精准探测等制约其应用发展的现状。文章指出未来研究重点为开发低成本多样化专一性的新型配体,构造复合型吸附剂,并明确吸附分离过程中分离体系主客体性质,为MOFs材料用于低碳烃分离的定向设计提供了探索方向。     

Design and control of fraction cutting for the separation of mixed alcohols from the Fischer-Tropsch aqueous by-products

Since the minimum-boiling azeotropes of C2-C8 alcohols with water and high-water content (up to 95% (mass)) in the Fischer-Tropsch aqueous by-products, the separation is energy-intensive and challenging. The energy-saving strategy for the complete separation of the Fischer-Tropsch aqueous by-products has received massive attention in recent decades. In this study, a stripper-sidestream decanter process is proposed by exploiting homogeneous azeotropes (C2-C3 alcohols-water) and heterogeneous azeotropes (C4-C8 alcohols-water). The introduction of the stripping column for pre-dehydration avoids the re-vaporization of the mixture, and energy carried by the overhead vapor is conserved instead of being removed in a condenser. The precise fraction cutting of C1-C3 alcohol-water mixture, C4-C8 alcohols, and water is realized by the sidestream distillation column. The C4-C8 alcohols rich mixture withdrawn from the sidestream flows into the decanter to break the distillation boundary, where the organic phase returns to the sidestream distillation column to obtain the dehydrated C4-C8 alcohols, and the aqueous phase enters the stripping column. Steady-state optimization based on total annual cost (TAC) minimization shows that the stripper-sidestream decanter process reduces TAC by 17.00% and saves energy by 21.27% compared with the conventional three-column distillation process. Further, a control structure of the process is established, and dynamic simulations show that the control structure combining a differential controller with a low-selector exhibits robust control. This study provides a novel design scheme and deepens the insights into the efficient separation of aqueous by-products of the Fischer-Tropsch synthesis.     

丁二烯抽提工艺中离子液体添加剂的筛选及分离性能

提出以离子液体为第三组分的丁二烯抽提新工艺,通过考察不同结构的离子液体对C₄组分在复合萃取剂中相对挥发度的影响,并结合量化计算的方法,研究了该工艺中萃取剂和第三组分与C₄组分的相互作用机理,从而优选出适用于该工艺的离子液体添加剂[Emim][PF₆]。另外研究了该离子液体在工业条件下对C₄组分分离性能的影响,并对改进前后的工艺进行全流程模拟计算。结果表明：与现有乙腈法相比,离子液体的加入有利于提高C₄在新型萃取剂中的相对挥发度,具有很好的分离效果。含离子液体的新工艺可使能耗降低约6.62%,乙腈消耗量降低约24%,而且离子液体能够回收利用,回收率高达98%（质量分数）以上,因此基于离子液体的乙腈法抽提丁二烯新技术具有很好的工业应用前景。     

Highly selective separation of propylene/propane mixture on cost-effectively four-carbon linkers based metal-organic frameworks

The separation of propylene and propane is an important but challenging process, primarily achieved through energy-intensive distillation technology in the petrochemical industry. Here, we reported two natural C₄ linkers based metal–organic frameworks (MIP-202 and MIP-203) for C₃H₆/C₃H₈ separation. Adsorption isotherms and selectivity calculations were performed to study the adsorption performance for C₃H₆/C₃H₈ separation. Results show that C₃H₆/C₃H₈ uptake ratios (298 K, 100 kPa) for MIP-202 and MIP-203 are 2.34 and 7.4, respectively. C₃H₆/C₃H₈ uptake ratio (303 K, 100 kPa) for MIP-203 is up to 50.0. The mechanism for enhanced separation performance of C₃H₆/C₃H₈ on MIP-203 at higher temperature (303 K) was revealed by the in situ PXRD characterization. The adsorption selectivities of C₃H₆/C₃H₈ on MIP-202 and MIP-203 (298 K, 100 kPa) are 8.8 and 551.4, respectively. The mechanism for the preferential adsorption of C₃H₆ over C₃H₈ in MIP-202 and MIP-203 was revealed by the Monte Carlo simulation. The cost of organic ligands for MIP-202 and MIP-203 was lower than that of organic ligands for those top-performance MOFs. Our work sets a new benchmark for C₃H₆ sorbents with high adsorption selectivities.     

环丁砜萃取精馏提纯连三甲苯的实验和模拟

针对混合C₉芳烃原料中沸点接近、分离困难的连三甲苯-茚满物系,以环丁砜为萃取剂进行了萃取精馏分离提纯实验,并采用Aspen Plus化工流程模拟软件对萃取精馏工艺过程进行了模拟研究,萃取精馏实验数据与模拟结果吻合较好,相对偏差小于5%。结合萃取精馏实验和流程模拟考察了萃取精馏塔的理论塔板数、溶剂比（萃取剂与原料的质量比）、回流比以及原料和萃取剂的进料位置等因素对分离效果的影响规律。结果表明,环丁砜萃取精馏提纯连三甲苯较适宜的工艺条件是：萃取精馏塔的理论塔板数为60~65、溶剂比为5~7、回流比为3~4、原料的进料位置为第34~36块板、萃取剂的进料位置为第8~10块板,在此条件下,塔顶可获得高纯度的连三甲苯产品,其质量分数可达99%以上,回收率可达93%以上。     

A pillared-layer metal-organic framework for efficient separation of C3H8/C2H6/CH4 in natural gas

Metal-organic frameworks (MOFs) have great potentials as adsorbents for natural gas purification. However, the trade-off between selectivity and adsorption capacity remains a challenge. Herein, we report a pillared-layer metal-organic framework Ni(HBTC)(bipy) for efficiently separating the C₃H₈/C₂H₆/CH₄ mixture. The experimental results show that the adsorption capacity of C₃H₈ and C₂H₆ on Ni(HBTC)(bipy) are as high as 6.18 and 5.85 mmol·g^-1, while only 0.93 mmol·g^-1 for CH₄ at 298 K and 100 kPa. Especially, the adsorption capacity of C₃H₈ at 5 kPa can reach an unprecedented 4.52 mmol·g^-1 and for C₂H₆ it is 1.48 mmol·g^-1 at 10 kPa. The ideal adsorbed solution theory predicted C₃H₈/CH₄ selectivity is as high as 1857.0, superior to most of the reported materials. Breakthrough experiment results indicated that material could completely separate the C₃H₈/C₂H₆/CH₄ mixture. Therefore, Ni(HBTC)(bipy) is a promising material for separation of natural gas.     

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。     

对苯二甲酸脂肪醇酯的合成及性能研究

研究了C₄、C₆、C₈、C₁₀和C₁₄等饱和脂肪醇与对苯二甲酸合成对苯二甲酸脂肪醇酯的方法,并对比了其结晶点、密度、闪点等物化性能。结果表明,C₆及以下的脂肪醇在常压低温下很难与对苯二甲酸反应,而C₈及以上的脂肪醇在催化下易与对苯二甲酸反应;且C₄的对苯二甲酸二丁酯闪点只有180 ℃;C₁₄醇和酯熔点(结晶点)分别达38和67℃,不便于生产操作和使用;而C₈、C₁₀与对苯二甲酸的酯化物介于液固交界处,且闪点不低于210℃,是合成对苯二甲酸酯类增塑剂的合适原料。     

CO/CO2加氢高选择性合成化学品和液体燃料

一氧化碳/二氧化碳（CO/CO₂）转化利用是碳一化学与CO₂捕集利用中的重要环节,也是当今碳资源的非石油路线利用最具挑战性的方向之一。CO₂的高效活化与定向转化是CO₂利用过程中的关键问题,而CO加氢转化最大的瓶颈问题为如何有效控制C-O键的活化、C—C键的形成、碳链增长及终止。本文主要综述 CO/CO₂加氢高选择性合成重要化工原料低碳烯烃（C₂ ⁼～C₄ ⁼）以及一步高效合成汽油馏分（C₅～C₁₁）等方面取得的突破性进展。目前,CO/CO₂加氢主要经过费托合成与氧化物/分子筛双功能两条路线合成低碳烯烃与汽油燃料。针对费托合成C₂ ⁼～C₄ ⁼,分析表明棱柱状碳化钴得到的烃类产物分布可以显著突破Anderson-Schulz-Flory（ASF）分布的限制,而分子筛已被广泛用于构建双功能费托催化剂,由于酸性分子筛具有加氢裂化、低聚与异构化等功能,使得CO/CO₂还可以直接高选择性地转化为C₅～C₁₁烃类。另一方面,将可以活化CO或CO₂到甲醇的可还原型氧化物与具有C—C偶联功能的SAPO-34或HZSM-5分子筛进行耦合,也可以实现CO/CO₂加氢一步合成低碳烯烃或汽油且具有非常优异的选择性和高转化率。今后,借鉴纳米合成领域新方法,使产物分布打破经典ASF限制,最大限度地提高目标烃类化合物的选择性并显著减少甲烷的生成是研究关键。