完全热集成变压精馏分离乙酸乙酯和甲醇的模拟

采用Aspen Plus软件及NRTL模型对乙酸乙酯-甲醇物系进行了完全热集成变压精馏模拟操作。以乙酸乙酯和甲醇的质量分数为约束函数,以塔釜的热负荷为目标,对两塔的理论板数、进料位置以及回流比进行了优化。基于完全热集成工艺的优化结果为高压T1塔理论板数16块,原料进料位置为第8块板,循环物料进料位置第4块板,回流比为4;常压T2塔理论板数28块,进料位置为第11块板,回流比为5.7。T1高压塔塔底得到的乙酸乙酯和T2常压塔塔底甲醇质量分数都能达到99.5%的分离要求,与传统的变压精馏相比完全热集成变压精馏能耗降低49%。通过实验室的间歇变压精馏小试实验验证,可以分离得到高纯度的乙酸乙酯和甲醇,对实际工艺操作和设备改造有一定的指导意义。     

常规变压精馏和变压热集成精馏分离乙腈和水的模拟

利用Aspen Plus软件对乙腈和水的分离分别采用常规变压精馏工艺和变压热集成精馏工艺进行模拟,选用UNIQUE物性方法进行计算,以能耗最低为目标函数,满足乙腈和水的质量分数都不低于99%,对常规变压精馏和变压热集成精馏进行了分析,从而确定最佳工艺。对于常规变压精馏工艺,高压塔理论板数为14,进料板位置9,回流比1. 1;常压塔理论板数为12,进料板位置8,回流比1. 6。对于变压热集成精馏工艺,高压塔进料板位置为7,回流比为1. 17;常压塔进料板位置为8,回流比为1. 6。与常规变压精馏相比,变压热集成精馏再沸器能耗降低49. 75%,冷凝器能耗降低51. 53%,且无需增加再沸器和冷凝器。     

变压精馏分离醚后C_4中甲醇组分模拟研究

基于Aspen Plus模拟软件,选用UNIFAC物性方法对变压精馏分离C_4与甲醇共沸物过程进行模拟与优化。考察了理论板数、回流比及进料位置对产品质量分数和能耗的影响。确定了较佳工艺条件:加压塔理论板数为30,回流比为1.2,原料进料位置分别为第15块塔板,塔釜C_4质量分数为99.99%;低压塔理论板数为20,回流比为1.2,进料位置为第9块塔板,塔釜甲醇质量分数为99.99%。与传统萃取精馏相比,变压精馏能耗稍高,但无需引入其他组分。     

热集成变压分离碳酸二甲酯-甲醇过程模拟

针对常规变压分离碳酸二甲酯和甲醇工艺能耗较高的问题，文中提出了分离该体系的热集成变压精馏新工艺。采用Aspen Plus软件及Wilson物性方法，以年度总费用最小为目标对两塔的塔板数、进料位置、回流比等参数进行了优化，结果为总塔板数常压塔24块，加压塔11块；进料位置为常压塔第6块，加压塔第7块；回流比常压塔为1.5,加压塔为1.2。加压塔塔顶和常压塔塔底的温差为74℃,满足完全热集成的条件。完全热集成变压分离该工艺总能耗成本为0.114×10⁶美元/a,年度总费用为0.185 8×10⁶美元/a,相比于常规变压精馏工艺，完全热集成工艺可节省能耗约46%,年度总费用节省约39.2%。模拟结果表明：碳酸二甲酯和甲醇产品纯度(质量分数)可达到99.5%,满足分离要求。完全热集成变压精馏工艺可以经济、有效地分离该共沸物。     

丙酸甲酯和甲醇共沸物萃取精馏分离工艺的研究

采用萃取精馏工艺对甲醇和丙酸甲酯二元共沸物进行分离,筛选出以苯酚为萃取剂,借助Aspen Plus软件对该过程进行模拟研究,通过单因素优化详细考察了两塔的理论板数、进料位置、回流比以及溶剂比等工艺参数对塔顶产品质量分数和再沸器能耗的影响,确定了较优的工艺参数:萃取精馏塔理论板数32块,待分离原料进料位置第16块,萃取剂进料位置第6块,回流比为1.4,溶剂比为1.3,塔顶甲醇产品质量分数为99.9%;溶剂回收塔理论塔板数24,进料位置第6块,回流比为1.3,塔顶丙酸甲酯产品质量分数为99.9%。在上述模拟优化基础上,进一步通过实验验证了萃取精馏工艺的可行性。最后对某公司5 600 t/a的丙酸甲酯和甲醇混合液进行工程设计,为该二元共沸物的分离提供依据。     

生物丁醇精馏工艺中醪塔的模拟与优化

以提高生物丁醇精馏工艺中醪塔塔顶丁醇质量分数为目的,采用Aspen plus流程模拟软件考察了醪塔理论塔板数、进料板位置、回流比对塔顶丁醇质量分数的影响。通过模拟发现随着醪塔理论塔板数的增加,塔顶馏出物中丁醇质量分数迅速增加。随着醪塔进料板位置的提高,塔顶馏出物中丁醇质量分数先增加,随后下降。随着醪塔质量回流比的下降,塔顶丁醇质量分数逐渐下降。醪塔较优的操作条件为:理论塔板数40块,第20块塔板进料,回流比为1,此时塔顶丁醇质量分数为50%。本文的模拟结果与文献和实际运行工况相吻合。     

变压精馏分离甲醇-苯体系的模拟与优化

基于甲醇-苯二元共沸体系的压力敏感性,利用Aspen Plus软件对变压精馏(PSD)分离甲醇-苯工艺进行模拟与优化。采用序贯迭代法,以年度总费用(TAC)最小为目标函数,确定了最佳工艺条件:低压塔理论板数19,原料进料位置为第12块塔板,回流板位置为第9块板,回流比0.7;高压塔理论板数21,进料位置第14块塔板,回流比1,所得甲醇和苯产品纯度均达到了99.9%。同时,探究了变压精馏分离甲醇-苯工艺的部分热集成方案,与传统变压精馏相比可节能42.7%,可为甲醇-苯分离的实验研究及其他共沸体系的分离提供参考。     

异丙醇-异丙醚-水三元物系分离的模拟与研究

提出了非均相层析-萃取精馏分离工艺,并基于Aspen Plus对该分离过程进行模拟研究,以得到质量分数为98.3%的异丙醚和99%的异丙醇,水相异丙醚的质量分数小于2×10-5,异丙醇的质量分数小于1×10-4为目标,确定了粗馏塔、醚精制塔、异丙醇精制塔、乙二醇回收塔最佳工艺参数。粗馏塔的理论塔板数为26,进料板位置为第13块理论板,摩尔回流比为0.14。醚精制塔的理论塔板数为23,进料板位置分别为第3和15块理论板,摩尔回流比为0.92。异丙醇精制塔的理论塔板数为25,进料板位置为第3和第18块理论板,摩尔回流比为2.85。乙二醇回收塔的理论塔板数为40,进料板位置为第15块理论板,摩尔回流比为0.08。总体工艺具有流程简单、产品纯度高、易于操作的特点。     

离子液体催化反应精馏合成乙酸乙酯工艺模拟

为研究离子液体在反应精馏中的作用,采用离子液体1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氢盐（[BMIM]HSO₄）作为催化剂,对乙酸和乙醇合成乙酸乙酯的反应精馏流程进行了计算模拟。在确定了参数的酯化反应动力学的基础上,用Aspen Plus软件建立了反应精馏流程,研究了催化剂用量、精馏段理论板数、反应段理论板数、乙醇进料位置、进料摩尔比、持液量及回流比等参数对反应精馏过程的影响。研究结果表明,塔顶乙酸乙酯的质量分数随催化剂用量、精馏段理论板数、反应段理论板数和持液量增大而增大,工艺流程存在最佳回流比以及最佳进料酸醇摩尔比。得到的优化条件如下：离子液体与乙酸摩尔比为1：2.5,进料酸醇摩尔比为4：1,理论塔板数为21块,乙酸和催化剂在第7块理论塔板进料,乙醇在第19块理论塔板进料,塔板持液量0.1L,回流比为4,塔顶乙酸乙酯的质量分数可以达到98.73%。     

工业废液醋酸异丙酯-甲醇回收工艺模拟与优化

基于醋酸异丙酯-甲醇共沸体系的特性分析,提出热集成变压精馏技术分离醋酸异丙酯-甲醇的工艺方法。利用Aspen Plus模拟软件,以醋酸异丙酯-甲醇的质量分数为约束变量,过程能耗最低为目标函数,采用优化分析工具,得到了模拟流程的理论塔板数、进料位置、回流比等优化工艺参数。在此条件下,得到质量分数不低于0.998的醋酸异丙酯和甲醇产品,回收率均达到99.9%以上。与传统变压精馏工艺相比,采用高压塔的塔顶气相潜热作为常压塔再沸器热源的热集成变压精馏工艺节能率达41.05%。     

电解法制己二腈回收丙烯腈流程的模拟与优化

采用适合于部分互溶体系的NRTL模型作为精馏模拟计算的物性方法。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16块理论塔板,回流比为0.6,第6板进料,塔顶采出量为120kg/h时,可以得到99.2%(质量分数)的丙烯腈。模拟结果可指导工业过程的设计。     

变压精馏分离甲醇-丙酮的工艺模拟及优化

采用Aspen Plus软件,以塔釜能耗为目标,以甲醇、丙酮纯度为约束函数,对双效变压精馏分离甲醇-丙酮工艺过程进行模拟。分析了操作压力、理论板数、回流比、进料位置和进料温度等参数对精馏过程的影响。确定了最优工艺参数：减压塔操作压力40 kPa,理论板数37,回流比2.4,进料塔板数26,进料温度25 ℃;常压塔理论板数30,回流比4.2,进料塔板数23。减压塔所得甲醇质量分数为99.0%,常压塔所得丙酮质量分数为99.7%。对比变压精馏和萃取精馏过程,变压精馏更容易得到高纯度丙酮产品,节能约13.4%。模拟结果对工业设计和设备改造具有一定指导意义。     

甲醇-乙腈共沸体系变压精馏工艺的模拟与优化

运用Aspen Plus软件对甲醇-乙腈混合物变压精馏工艺进行模拟与研究,并且基于总流程能耗最小的评价方式对工艺参数进行优化,最终实现了甲醇与乙腈的高效分离,甲醇与乙腈产物的质量纯度均达到0.999,最终的工艺参数为高压塔的塔板数为50,回流比1.9,原料进料位置第39块塔板,循环物流进料位置第39块塔板;低压塔的塔板数为85,回流比5.3,进料位置第42块塔板。该研究方法为基于能耗最小优化工艺参数的变压精馏设计提供了参考。     

叔丁醇-二甲苯混合蒸汽的精馏过程模拟与优化

通过Aspen Plus软件对叔丁醇-二甲苯混合蒸汽的精馏工艺进行了模拟运算,分析了理论塔板数、进料口位置、回流比对分离效果的影响,优选出最适宜的工艺条件：理论塔板数为13块,进料口位于第8块塔板气相部分,回流比为0.8,在此工艺条件下,塔顶温度为82℃,塔顶叔丁醇含量为99.8%,塔底温度为137℃,二甲苯含量为99.5%;当进气量为100 kg/h时,冷凝器的热负荷为-18.42 kW,再沸器热负荷为3.6 kW,比将尾气冷却收集后再精馏的传统工艺能耗降低了84.8%。     

对二甲苯萃取精馏分离乙醇-丙酸乙酯共沸物

利用COSMO-SAC模型对常用萃取剂进行筛选,进而确定对二甲苯适合作为分离乙醇-丙酸乙酯二元共沸物系的萃取剂,并利用汽液平衡实验验证了所选萃取剂的分离效果。结果表明对二甲苯能够分离乙醇-丙酸乙酯共沸物系。采用Aspen Plus模拟软件对乙醇-丙酸乙酯-对二甲苯三元体系进行了连续萃取精馏模拟,并获得了适宜的工艺参数：萃取精馏塔中,理论塔板数为60块,原料进料位置为第50块塔板,萃取剂进料位置为第25块塔板,回流比为7,溶剂比为0.8,塔顶乙醇的含量可达到99.85%;溶剂回收塔中,理论塔板数为30块,进料塔板的位置为第11块塔板,回流比为6,塔顶得到丙酸乙酯的质量分数为99.0%。     

废弃酯类合成润滑油的逆流双效精馏分离回收工艺模拟

基于对废弃酯类合成润滑油的氧化变质成分分析,利用化工流程模拟软件(Aspen Plus)模拟出一种高效分离和回收酯类合成润滑油的工艺。逆流双效精馏分离回收工艺中,液相的非理想性计算采用热力学活度系数模型(NRTL);气相模型采用热力学状态方程(SRK)、蒸汽表状态方程(STEAMNBS),其中,热力学状态方程和蒸汽表状态方程二元相互作用参数由气液相平衡(VLE)数据回归。在变压逆流双效精馏模型中,通过合理调整撕裂流股并为其赋予初值,使循环物料计算收敛。优化分析常压塔(T_1)和加压塔(T_2)的理论塔板数、进料位置及常压塔(T_1)和加压塔(T_2)回流比对分离效果的影响。结果表明:将工艺参数设定为常压塔(T_1)理论塔板数7块,进料位置在第3块塔板,回流比9.8,塔顶温度221℃,全塔压力100kPa;加压塔(T_2)理论塔板数7块,进料位置在第1块塔板,回流进料板数为7块,回流比4.6,塔顶温度293℃,全塔压力150kPa,分离得到的润滑油癸二酸二异辛酯产品质量分数为99.101%,回收率99.587%;与单效精馏相比,逆流双效精馏工艺能耗较低,再沸器和冷凝器热负荷分别降低16.6%和14.5%。     

单(2-羟乙基)铵甲酸盐离子液体用于乙醇水溶液萃取精馏的过程模拟

利用Aspen Plus模拟软件,模拟研究了由乙醇质量分数为95%的工业酒精通过常压萃取精馏制取无水乙醇的工艺过程,并对单(2-羟乙基)铵甲酸盐离子液体和乙二醇传统萃取剂的分离性能进行了比较分析。考察了原料和萃取剂的进料位置、萃取剂用量、回流比等参数对分离效果的影响,获得了优化的操作条件,即精馏塔塔板数28,原料进料板为第17块,萃取剂进料板为第2块,溶剂比为0.6,摩尔回流比为1.6。在优化操作条件下,塔顶产品中乙醇的质量分数可达99.98%,与乙二醇为萃取剂的传统萃取精馏过程相比,再沸器热负荷降低28%,具有明显的节能效果。     

加盐萃取精馏回收制药废液中四氢呋喃的模拟研究

建立了加盐萃取精馏过程的数学模型,利用ChemCAD流程模拟软件,在101.3 kPa下,对以乙二醇-氯化锂为复合萃取剂的甲醇-四氢呋喃-水溶液加盐萃取精馏回收四氢呋喃的过程进行模拟计算,并进行了实验验证。考察了复合萃取剂对原料液气液平衡的影响及精馏理论塔板数、萃取剂进料位置、原料进料位置、回流比等对塔顶四氢呋喃含量的影响。模拟结果表明,最佳理论塔板数为30、萃取剂最佳进料板数为6、原料最佳进料板数为18、最佳回流比为5.0。最佳工艺条件下,塔顶四氢呋喃的质量分数可达99.2%。模拟了最佳工艺条件下精馏塔的特性参数分布,模拟值与实验值吻合良好。     

连续减压精馏分离椰子油脂肪酸的模拟研究

文章利用Aspen Plus化工模拟软件中的严格计算法RadFrac单元操作模块对椰子油脂肪酸进行了连续减压精馏分离模拟。考察了塔板数、回流比、进料位置对分离效果的影响。结果表明:采用两个精馏塔B1塔和B2塔串联操作,操作压强为2500 Pa(绝压),原料进料质量流率20 kg/h,B1塔理论板数为15,第8块塔板进料,回流比为2(体积比),塔顶可得到产物辛酸的质量流率为8.675 kg/h,质量分数可达98.58%及回收率可达99.83%。塔底物料经B2进一步分离,B2塔板数为15,第9块塔板进料,回流比为1,塔顶可得到产物癸酸的质量流率为10.86 kg/h,质量分数为99.79%及回收率为98.81%。模拟结果对实验研究及工业化生产具有指导意义。     

氯化氢-水变压精馏工艺的研究与模拟

利用氯化氢-水体系在不同压力下共沸组成变化较大的特性,采用变压精馏工艺分离该共沸物。基于Aspen Plus流程模拟软件,采用ELECNRTL物性模型进行模拟,模拟结果表明:在10kPa和400kPa压力下,共沸组成变化大于5%;采用变压精馏可以有效分离氯化氢和水,得到的氯化氢气体与稀酸水中氯化氢的质量分数可分别达到99.96%和0.9%,其中高压塔15块理论板,进料为顶部进料,减压塔20块理论塔板,进料位置为第10块理论板,回流比为0.5。