背包式反应器与精馏塔耦合合成醋酸甲酯的模拟

针对背包式反应器与精馏塔耦合过程循环流股多,模拟计算收敛难度大的缺点,在Aspen P lus的RadFrac模型中引入Murphree板效率,仅用一个精馏塔模型就描述了这个复杂耦合过程的模拟模型。在固定精馏塔塔板数的情况下,讨论了背包反应器个数和间隔位置、进料位置、回流比和催化剂量等因素对醋酸甲酯合成的影响。初步探索了反应能力和分离能力的匹配问题。模拟结果表明,当采用5个背包反应器,反应器之间间隔4块分离塔板的配置时,在适宜条件下醋酸总转化率可达到96.3%。     

运用HYSYS对背包式反应精馏过程控制的仿真

利用化工模拟软件HYSYS对背包式反应与精馏苯氯化过程分别进行稳态和动态模拟,并在动态模拟的基础上,分析比较了3种不同控制策略在进料扰动情况下对苯氯化过程的控制效果.     

背包式酶催化反应精馏制备丁酸丁酯模拟优化

提出了背包式酶催化反应精馏合成丁酸丁酯的新工艺,将酶催化反应转移到塔外,优化了丁酸丁酯的生产过程。首先,进行丁酸乙酯与正丁醇的酯交换反应动力学实验,建立反应动力学模型,并验证该工艺流程中此模型计算结果的可靠性。然后,运用Aspen Plus对背包式反应精馏新工艺进行了流程模拟和优化设计,分别确定提馏段、精馏段的塔板数,回流比等主要参数。优化后的模拟操作条件为：精馏段塔板数5、提馏段塔板数7、回流比5、侧线循环总量6 kmol/h、侧反应器4个,此时正丁醇的反应转化率能达到99.85%,产品纯度为94.71%,有效减少了设备投资,为背包反应精馏的更优利用提供了理论依据和可行方案。     

“背包式”反应精馏集成过程研究进展

“背包式”反应精馏是一种反应器与精馏塔既相互独立又相互耦合的离散集成技术。由于反应与分离处于不同空间位置,能够突破传统反应精馏对工况的限制,拓宽应用范围,且便于工程放大。本文综述了国内外“背包式”反应精馏从基础到应用的研究概况。从转化率、选择性、塔内温度、组成分布等方面,分析了“背包式”反应精馏与传统反应精馏的等效性,指出“背包式”反应精馏的优势在于工况的灵活选择利于实现反应与分离能力的最佳匹配。介绍了“背包式”反应精馏在稳态模拟与优化、动态模拟及控制等方面的研究进展,并从不同工况反应与精馏集成技术的应用、便捷的催化剂装填与反应器设计应用两个角度归纳了该技术的应用进展。最后,从优化设计理论、先进控制方法、能量综合利用以及强化酶催化反应等方面对“背包式”反应精馏进一步的研究与应用进行展望。     

侧反应器反应精馏方法生产醋酸甲酯的模拟

采用强酸性阳离子交换树脂催化醋酸与甲醇反应精馏生成醋酸甲酯,可避免硫酸作为催化剂的不足。但该非均相催化反应受平衡限制,且达到平衡时间较长,采用传统反应精馏塔难以提供足够反应空间。文中设计侧反应器与精馏塔耦合新工艺,采用Aspen Plus软件模拟研究了侧反应器数量、位置,原料进料位置,回流比,醇酸比等对反应精馏过程的影响。结果表明,当装置具有7个侧反应器,反应器间隔4块板,在优化的操作条件下,醋酸甲酯质量分数可达99.1%。     

“背包式”反应精馏水解乙酸甲酯的工艺

采用“背包式”反应精馏深度水解乙酸甲酯,考察了工艺条件对水解率和酸水比的影响,并与传统的单塔催化精馏工艺进行了对比。结果表明：提高水酯比可以显著提高乙酸甲酯的水解率;回流进料比的增加有利于提高水解率但会增加能耗,较佳回流比为3.0左右;乙酸甲酯水解率随空速的增加而降低的速度较慢,可以适当提高空速以增加处理能力;增加固定床体积有利于酯的预水解,但是不一定有利于酯的总转化率。采用“背包式”催化精馏工艺可以实现乙酸甲酯的深度水解,且优于传统的单塔催化精馏工艺。     

“背包式”反应精馏生产丙烯酸叔丁酯工艺

针对丙烯酸与异丁烯酯化加成反应具有反应温度较低、精馏温度较高的特点,文中设计了加压较低温度反应-减压较高温度精馏集成的"背包式"反应精馏生产丙烯酸叔丁酯新工艺。以年度总成本(TAC)为目标,采用序贯优化法对过程工艺参数进行优化设计。规定新鲜丙烯酸进料量为10 kmol/h,塔顶产品中丙烯酸叔丁酯质量分数不低于98%,新鲜丙烯酸转化率达到99%,得到最佳过程配置参数和操作参数:侧反应器台数为2,进入侧反应器1(R1)的侧线采出量为10 kmol/h,进入侧反应器2(R2)的侧线采出量为5 kmol/h,以及催化剂总装填量为200 kg且分配比为0.7/0.3,总塔板数为28块(包括冷凝器和再沸器),精馏段塔板数为15块,侧反应器进出口间隔塔板数为5,回流比为0.64,此时TAC最小为1.439×10~6元/a。     

甲醇甲苯烷基化流化床反应器的数值模拟

利用甲醇甲苯烷基化工艺生产对二甲苯具有良好的应用前景。甲醇甲苯烷基化催化剂较易积炭失活,且反应存在明显热效应。流化床因传热传质性能好、易实现催化剂连续再生,适合用作甲醇甲苯烷基化反应器。本文采用离散颗粒模型,对甲醇甲苯烷基化流化床反应器进行了数值模拟研究,重点考察了进料比、反应压力、分段进料对反应特性的影响。结果表明,当甲苯进料量给定时：降低反应物中甲苯甲醇比可有效提升对二甲苯产率和选择性,但产物中对二甲苯和烯烃摩尔比值较低;提高反应压力可显著提升甲醇和甲苯转化率,但会降低对二甲苯选择性;在低苯醇比基础上采用甲醇分段进料方式不仅可有效提高甲苯利用率,还可灵活调节产物中对二甲苯和烯烃比率;流化床反应器气体返混不利于获得高对二甲苯选择性,且操作条件变化会造成流化床反应器内气固流动改变,导致气固接触效率或反应物局部分压发生改变,这亦将对反应转化特性造成显著影响。这些结果对于流化床反应器优化和放大具有一定的指导意义。     

联产甲基叔丁基醚和叔丁醇的工艺模拟研究

文中提出了一种联产甲基叔丁基醚和叔丁醇的新工艺。新工艺不但可以同时生产MTBE和TBA,而且避开了TBA和水共沸难分离的问题,省去了萃取甲醇水的精馏过程等特点。选用NRTL活度系数法和修正了的SRKM状态方程法对其进行工艺流程模拟,首先对其各个单元进行模拟,对其主要操作参数进行灵敏度分析和优化,分别确定醇化反应器、醚化反应器、催化精馏塔、甲醇萃取塔、MTBE和TBA分离塔的操作压力、温度、塔的进料位置、回流比等操作参数,然后对整个联产工艺作全流程模拟并优化,分别得到纯度(质量分数)为99.5%MTBE和99.9%TBA产品,混合C_4中异丁烯转化率为99.9%。     

用隔壁式反应精馏塔技术水解乙酸甲酯的模拟研究

提出1种单塔催化水解乙酸甲酯的新工艺流程,即采用隔壁式反应精馏塔替代常规反应精馏流程中的反应精馏塔及甲醇精馏塔.应用Aspen Plus模拟软件,对新工艺流程及常规反应精馏流程进行了模拟,考察水酯进料摩尔比、回流比、水酯进料位置及气相分配比等因素对新工艺的影响,并对2种工艺作了对比,结果显示新工艺流程可以节省再沸器能耗19.6%,并能降低设备投资费用和操作费用.     

侧反应器反应精馏过程合成醋酸甲酯的模拟

采用Aspen Plus模拟了合成醋酸甲酯的侧反应器反应精馏过程,研究进料位置、回流比、酸醇比、侧反应器数量等对反应精馏过程的影响,得到优化的工艺条件。该研究结果与传统反应精馏装置对比表明,2种精馏装置性能接近,侧反应器反应精馏技术具有工艺流程环保、塔结构简单等优点。模拟研究结果可为合成醋酸甲酯侧反应器精馏塔提供基础理论和设计数据,为在类似反应精馏体系应用该装置提供技术支持。     

带侧反应器反应精馏塔的苯氯化与氯苯精馏过程模拟研究

引入独立反应量概念建立了多侧线进料的带侧反应器的反应精馏塔平衡级模型,并运用Newton-Raphson法解该模型的MESH方程. 将该方法应用于苯氯化反应精馏过程模拟,模型具有很好的收敛效果. 在给定的模拟条件下,Cl2进料量为8 kmol/h时,产品氯化苯纯度达96.8%,最佳苯进料量为7.77 kmol/h. 模拟结果可用于指导苯氯化生产.     

苯氯化侧反应精馏过程的系统设计与控制(英文)

The distillation column with side reactors (SRC) can overcome the temperature/pressure mismatch in the traditional reactive distillation, the column operates at temperature/pressure favorable for vapor-liquid separation, while the reactors operate at temperatures/pressures favorable for reaction kinetics. According to the smooth operation and automatic control problem of the distillation column with side reactors (SRC), the design, simulation calculation and dynamic control of the SCR process for chlorobenzene production are discussed in the paper. Firstly, the mechanism models, the integrated structure optimal design and process simulation systems are established, respectively. And then multivariable control schemes are designed, the controllability of SRC process based on the optimal steady-state integrated structure is explored. The dynamic response performances of closed-loop system against several disturbances are discussed to verify the effectiveness of control schemes for the SRC process. The simulating results show that the control structure using conventional control strategies can effectively overcome feeding disturbances in a specific range.     

反应与精馏耦合水解醋酸甲酯(英文)

A process composed of a fixed-bed and a distillation column with a side withdraw, mainly methanol, is developed to hydrolyze methyl acetate (MA) as a typical byproduct in polyvinyl alcohol (PVA) and pure terephthalic acid (PTA) factory. The process is simulated by employing the equilibrium stage model RadFrac and plug flow model Rplug in Aspen Plus. Experiments are also carried out in a lab-scale to evaluate the process. The results show that at the molar ratio of water to methyl acetate about 4.0-5.0 in the feed stream and the volume ratio of distillate to feed MA above a critical value, the side product contains more than 80% (by mass) (MeOH) and less than 2% (by mass) MA, while the bottom contains more than 46% (by mass) acetic acid (HAc) and less than 0.5% (by mass) methanol with almost complete conversion of MA. Compared with the old catalytic distillation process we proposed before, this process can cut down 47.6% energy consumption and a distillation column.     

醋酸甲酯和甲醇热集成变压精馏分离工艺模拟与优化

基于对醋酸甲酯与甲醇二元共沸特性的分析,提出热集成变压精馏分离醋酸甲酯和甲醇的工艺. 利用Aspen Plus软件对该分离过程进行模拟,以NRTL活度系数方程为物性计算方法,其二元相互作用参数由气液相平衡数据回归,分析了加压塔和常压塔的理论板数、进料位置及回流比对分离效果的影响,并进行了能耗比较. 结果表明,该工艺能很好地分离醋酸甲酯和甲醇,较佳的工艺条件为：加压塔操作压力909 kPa,理论板数32,第21块板进料,回流比4.2,塔釜醋酸甲酯纯度99.8%;常压塔操作压力101 kPa,理论板数30,第20块板进料,回流比4.6,塔釜甲醇纯度99.0%. 与常规变压精馏相比,热集成变压精馏可节能达45.8%;与以水为萃取剂的萃取精馏分离工艺相比,热集成变压精馏分离工艺更适合醋酸甲酯与甲醇体系的分离.     

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。     

甲缩醛反应精馏过程模拟

通过实验取得了甲醛和甲醇合成甲缩醛的反应参数;建立了其连续生产工艺的数学模型,利用ASPEN PLUS软件对甲醛和甲醇缩合生成甲缩醛进行了模拟,结果表明反应精馏连续生产甲缩醛的工艺是可行的,转化率高达99%,并得到含甲缩醛99%的产物,同时确定了进料板和反应区.