强化Petlyuk分壁精馏塔分离四元混合醇的动态控制

强化Petlyuk分壁精馏塔(PDWC)可在一个塔内实现四元混合物的高纯度分离。以分离甲醇(Methanol)、乙醇(Ethanol)、正丙醇(1-Propanol)和正丁醇(1-Butanol)为对象,在优化的PDWC的严格稳态精馏模型的基础上,采用2种不同的浓度控制结构对PDWC的动态控制效果进行了研究。结果表明,2种控制结构均能对进料组分±20%的波动进行有效的控制。采用塔釜热负荷控制上、下侧线中杂质和塔釜杂质的总和的方法,可使乙醇产品纯度更接近设定值,再沸器负荷略有增加。通过最小蒸汽量V-min图分析控制过程中产品纯度偏差的原因,即当进料组成发生变化导致V-min增加时,乙醇产品纯度会略低于设定值;相反,当进料组成发生变化导致V-min减小时,乙醇产品纯度会略高于设定值。这一现象表明,进料组成波动所导致V-min变化与乙醇产品纯度的变化呈负相关性。     

分壁精馏塔(DWC)分离BTX工业原料中试温度控制开车过程

分壁精馏塔(Divided wall column,DWC)是典型的化工强化设备,其具有明显的节能和节约设备投资的优势。复杂的动态开车过程给DWC的广泛应用带来了难度。在本研究中,以DWC分离BTX工业原料中试装置为研究对象,利用Aspen Dynamics对温度控制开车过程进行了模拟,并进行了中试考察。首先,通过模拟考察了使用精馏段、侧线段、提馏段和预分馏段温度控制回路进行开车的可行性;然后,对使用温度控制回路的开车过程进行实验验证。结果表明,温度控制开车过程结束时,全塔的组成分布与稳态连续平稳运行时的全塔组成分布吻合度非常高,说明利用温度控制回路执行开车过程可行。     

分壁精馏塔分离BTX开车过程的动态模拟

以苯、甲苯和二甲苯(BTX)工业芳烃原料为研究对象,在Aspen Dynamics软件中建立了分壁精馏塔的组分控制开车模拟方法,利用动态严格精馏模型的控制参数模拟了组分控制回路开车的全过程。实验结果表明,采用分壁精馏塔的组分控制开车模拟的方法可以很好地模拟分壁精馏塔开车过程;组分控制回路进行开车需要经历再沸器加热控制回路主导阶段、分液比控制回路主导阶段和系统自平衡阶段,在最后阶段,全塔温度在小范围内波动且最终趋于稳定,产品纯度也逐渐逼近设定值;利用组分控制回路能够成功实现分壁精馏塔的自动开车。     

Kaibel分壁精馏塔分离四元醇动态控制

以甲醇、乙醇、正丙醇和正丁醇四元混合物为研究对象,在稳态精馏模拟和优化的基础上,搭建了Kaibel分壁精馏塔(KDWC)小试实验装置,全塔由7段塔节组成,共计39块理论板;采用SIMATIC S7-300系统对KDWC的4个产品回路进行温度控制,利用上位机WinCC控制面板调节操作参数,实现了小试装置的平稳开车;考察KDWC等摩尔比进料的稳态分离过程及对进料组成发生±20%波动后KDWC的分离效果进行动态实验研究。实验结果表明,4组产品纯度均满足90%(x)的设计要求,侧线产品中轻重杂质含量与模拟结果略有不同;4×4温度控制结构能够实现对KDWC的稳定控制,产品纯度(x)介于88.17%～93.99%之间,误差在-2%～+4%以内。     

丙烯精馏塔的质量控制系统

为提高丙烯精馏塔控制水平，直接采用产品组分作为丙烯精馏塔的质量指标，代替通常的以温度控制为间接质量指标的方法，进一步讨论丙烯精馏塔的控制问题，提出了交叉控制系统。     

分壁精馏塔分离石脑油芳烃抽提原料的模拟研究

建立了石脑油芳烃抽提原料的分类集总,通过分壁精馏塔的严格稳态模拟,确定了塔的结构参数和工艺操作条件,实现了塔顶产品中苯质量分数小于1%,侧线采出比不大于75%,侧线中间组分（C6?C8）质量收率99%的分离目标。在Aspen Dynamic环境下构建分壁精馏塔动态控制模型,三回路温度控制方案研究结果表明,分壁精馏塔可以很好地完成目标产品的分离,带有前馈的温度控制策略可很好应对进料组成的波动,所需稳定时间较短,稳定后的产品质量符合分离要求。     

浅冷油回收C_4解吸塔控制系统动态模拟研究

采用Aspen Hysys流程模拟软件建立了动态模型,分析了上游原料波动、下游平稳型背压波动和下游骤变型背压波动3种上下游扰动形式对精馏塔操作波动的影响。实验结果表明,浅冷油吸收工艺的C_4解吸塔在3种扰动下均可在一定波动范围维持运行,具有一定的抗扰动能力;在下游骤变型背压波动存在下,塔的操作波动最为明显,塔顶和塔釜产品质量波动范围过大。基于动态模拟结果,分析了扰动存在下塔操作参数随时间变化的规律,包括塔顶回流量、塔釜液位、塔釜液相组成、再沸器操作参数、回流罐液位、塔顶温度分布、塔顶和塔釜产品流量和组分。根据分析结果提出了改进措施,在骤变型背压波动情况下,改进后的塔顶产品流量组分波动范围缩小53.7%;塔釜产品组分波动范围缩小50.9%。     

丙烯A型热泵精馏系统压缩机功耗影响因素分析和优化

以炼厂气体分馏装置丙烯A型热泵精馏为例,根据热泵原理和压缩机功耗公式分析出A型热泵精馏系统中对压缩机功耗的影响因素有:塔顶操作压力、产品纯度、传热温差、过冷度、塔板数和塔板阻力。利用Aspen Plus在相同基准条件(塔板数和塔板阻力固定、产品纯度和传热温差在置信度为0.95时无离群值)下进行了7种不同压力下A型热泵精馏的稳态模拟。通过模拟结果分析表明:功耗曲线是抛物线形状,具有极值点,并分别得出在温差5.0℃、10.0℃压力区间分别为[0.897,1.387]、[0.716,1.198];功耗公式中的压力项与主换热器温差决定了功耗曲线形状;在温差一定时,压缩机入口和出口压力有显著线性关系,并拟合出了线性方程式;过冷度对功耗的影响效果远大于塔顶压力的影响。得出在塔顶压力、传热温差分别控制在13.8MPa左右、5℃,辅助冷却器出口温度38.40～40℃,压缩机功耗最小。     

大型常规丙烯精馏塔塔板数的优化

针对气体分馏装置丙烯精馏塔规模大幅提高的趋势,从回流比、能耗、水力学性能及投资等方面综合分析讨论了塔板数的优化。指出丙烯精馏塔塔板数的优化具有明显的技术经济效果。在目前的技术经济条件下,对于0．6Mt／a的气体分馏装置丙烯精馏塔,推荐采用215块理论塔板。     

芳烃抽提装置的两种特殊控制

根据抽提工艺的性质，采用适当的方法控制温度，从而控制产品组分；用精馏塔底加热炉各介质汽化率控制分馏塔分馏效果。     

Dawson结构磷钨酸银催化剂的制备、表征及其催化合成乙酸正丁酯

采用沉淀法制备了磷钨酸银（Ag3H3P2W18O62〖KG-*3〗·〖KG-*3〗nH2O）催化剂,通过FT IR、UV Vis、XRD、EDX、 SEM、NH3 TPD 对其进行了表征,并用于催化乙酸与正丁醇酯化合成乙酸正丁酯反应。结果表明,合成的〖JP〗Ag3H3P2W18O62〖KG-*3〗·〖KG-*3〗nH2O 具有Dawson结构,呈微球状,粒子大小在200～300 nm范围;同时具有Brnsted酸和Lewis酸的弱酸中心、强酸中心和超强酸中心,可发挥Brnsted酸性和Lewis酸性催化剂的双重作用,在乙酸和正丁醇的酯化反应中具有良好的催化性能。在优化反应条件下,即醇/酸摩尔比20、反应温度120℃、催化剂质量分数048%（以反应物质量计）、反应时间20 h条件下,酯化率可达970%。催化剂易回收重复使用,重复使用5次,酯化率仍可保持在863%。     

1-丁烯热裂解反应机理的数值模拟

采用Materials studio分子模拟软件和Aspen plus过程模拟软件研究了1 丁烯热裂解的反应机理。结果表明,1 丁烯热裂解的反应产物主要由4个链传递循环和2个链传递反应通过不断消耗原料而生成。其中,4个循环中有3个是由1 C4H7· 3循环反应组成,分别经过生成丁二烯和H·的反应,最后生成乙烯和乙烷、丙烯和甲烷、氢气,丁二烯收率是这3个循环的总和;另一个循环由1 C4H7· 4形成,产物为乙烯。2个链传递反应由1 丁烯链引发生成的CH3·和1 C3H5· 3两个自由基继续与1 丁烯进行链传递组成,分别生成等量的甲烷和丙烯。     

氟碳改性聚丙烯酰胺的合成及絮凝性能评价

以甲基丙烯酸六氟丁酯(HFMA)为疏水单体、丙烯酰胺(AM)为主单体、二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC) 为阳离子单体,以过硫酸钾和亚硫酸氢钠为复合引发剂,采用水溶液自由基共聚合法合成了氟碳型共聚物P(AM DMDAAC HFMA)。分别考察了反应温度、pH值、引发剂用量、疏水单体加入量等因素对P(AM DMDAAC HFMA)产率及其阳离子度的影响,同时考察了P(AM DMDAAC HFMA)的絮凝性能和对含油废水的除油效果。结果表明,在聚合温度55℃、聚合体系pH=7、引发剂(过硫酸钾和亚硫酸氢钠)用量为单体总质量的15%、m(AM)∶m(DMDAAC)∶m(HFMA)=68∶22∶10、总单体质量分数为28%的条件下,三元共聚物P(AM DMDAAC HFMA)的产率及其阳离子度最高,其对硅藻土悬浮液有较好的絮凝性能;在温度20℃、硅藻土悬浮液pH=7、P(AM DMDAAC HFMA)投加量10 mg/L条件下,硅藻土悬浮液上清液透光率和絮凝时间分别为995%和10 s。与聚丙烯酰胺(PAM)、实验室合成P(AM DMDAAC)相比,P(AM DMDAAC HFMA)对含油废水具有优越的除油效果;当共聚物加入量为30 mg/L、温度40℃、pH=10时,除油率达到952%。     

拼接式隔板精馏塔的工业应用

介绍了国内自主研发的隔板精馏塔技术在某炼油厂重芳烃油分离过程中的应用情况以及一种传统精馏塔改造为隔板精馏塔的技术。工业应用情况表明:采用拼接式隔板精馏塔改造技术可以实现将传统精馏塔改造为隔板精馏塔;隔板精馏塔可以替代传统的两塔分离流程并同时获得3个产品;隔板精馏塔分离精度高,各个产品之间干点和初馏点温度相差1℃且满足产品质量指标要求。和原有两塔流程相比,可以节省1个塔、1台冷凝器、1台再沸器、1台泵,塔顶冷却水消耗减少31%,塔底蒸汽消耗减少38%,节能效果显著。     

分壁塔替代两塔分离芳烃流程改造的研究

分壁精馏塔以其特有的结构和分离方法,在能耗和投资上较常规多塔串联分离多组分混合物有明显优势。本研究以芳烃抽提装置中精馏单元分离苯、甲苯、二甲苯的常规两塔分离序列为研究对象,提出和对比了3种分壁精馏塔的就地改造方案。建立了常规两塔分离及3种改造方案的稳态严格精馏模型,分析和对比了3种改造方案的节能效果。结果表明,3种分壁精馏塔的改造方案的节能效果分别为11.5%,32.4%,34.0%,其中将原两塔流程中苯塔改为分壁精馏塔的精馏段、甲苯塔改为预分馏段和提馏段的方案更易在工程与实施。     

四乙基氢氧化铵后晶化处理对ZSM-5分子筛结构及其甲醇制丙烯催化性能的影响

采用四乙基氢氧化铵（TEAOH）溶液对以四丙基氢氧化铵（TPAOH）为模板剂合成的高硅ZSM 5分子筛进行“后晶化”处理,制得晶内扩孔的多级孔ZSM 5分子筛。采用X 射线衍射仪（XRD）、N2物理吸附、透射电子显微镜（TEM）、氨气程序升温脱附仪（NH3 TPD）等对母体及改性后的ZSM 5分子筛进行物化性能表征,并采用固定床微反应装置考察其在甲醇制丙烯（MTP）反应中的催化性能。结果表明,TEAOH后晶化处理使高硅ZSM 5分子筛形成晶内介孔,在相对结晶度保留较高的同时,介孔孔容增加超过50%,成为具有微、介孔结构的多级孔分子筛。在反应温度480℃、反应压力01 MPa、甲醇/水质量比1/1、甲醇质量空速45 h-1的条件下,多级孔ZSM 5分子筛的丙烯碳基收率比母体ZSM 5分子筛略有提高,寿命由改性前的25 h增加至100 h。     

咪唑类酸性离子液体催化正戊醛自缩合反应性能及机理

制备了一系列咪唑类酸性功能化离子液体,用于催化正戊醛自缩合反应。考察了酸性基团种类、与酸性基团相连碳链长度、阴离子种类对离子液体酸性及其催化性能的影响。在此基础上,考察了反应条件对酸性功能化离子液体1 (4 磺酸丁基) 3 甲基咪唑对甲苯磺酸盐(［HSO3 bmim］p TSA)催化性能的影响和离子液体的催化稳定性;采用密度泛函理论模拟了离子液体［HSO3 bmim］p TSA与正戊醛的相互作用情况,探讨了其催化正戊醛自缩合反应机理。结果表明：酸性较强的磺酸功能化离子液体催化活性明显高于羧酸功能化离子液体;对于磺酸功能化离子液体,正戊醛的转化率与离子液体酸强度正相关;［HSO3 bmim］p TSA具有最好的催化性能。［HSO3 bmim］p TSA催化正戊醛自缩合反应适宜的反应条件为：反应温度120 ℃,反应时间6 h,催化剂质量分数8%。在此条件下,正戊醛的转化率为886%;2 丙基 2 庚烯醛的收率和选择性分别为808%和912%。［HSO3 bmim］p TSA至少可循环使用6次,其催化性能基本保持不变。在理论模拟的基础上提出了［HSO3 bmim］p TSA催化正戊醛自缩合反应的机理。     

常温下H2O2氧化高浓度苯酚水溶液制备苯二酚

以表面活性剂为苯酚增溶剂,水为溶剂,H2O2为氧化剂,05B 05Cr 4Fe MCM 41为催化剂,催化苯酚羟基化反应合成苯二酚,考察了表面活性剂种类、苯酚在水中的质量分数(m(Phenol)/(m(Phenol)+m(H2O)))、苯酚与H2O2的摩尔比(n(Phenol)/n(H2O2))、反应温度对该反应的影响。结果表明,在以十二烷基磺酸钠为增溶剂、m(Phenol)/(m(Phenol)+m(H2O))=030、n(Phenol)/n(H2O2)=3、反应温度25℃、反应时间2 h的条件下,苯酚羟基化反应的苯酚转化率达到242%,苯二酚的选择性达到948%,且05B 05Cr 4Fe MCM 41催化剂具有良好的重复使用性能,基本满足工业化要求。