隔壁精馏塔应用于空气分离的研究

以空气分离为例,考察了将隔壁精馏塔应用于空气分离的建模与基于年总成本的优化过程。首先对于空分上塔的氩浓度剖面进行了分析,提出了两种应用隔壁精馏塔的可能性,最终选择了带侧线精馏段的隔壁塔。然后考察了空分隔壁精馏塔上塔的各个结构参数与操作参数对其年总成本的影响,在保证产品质量的基础上得到优化的结构参数与操作参数。研究表明,与传统流程相比,将隔壁精馏塔应用于空气分离过程可使年总成本减少7.69%。     

连续隔壁塔分离乙二胺衍生物的模拟优化

二氯乙烷法制乙二胺会产生多种具有较高经济价值的副产品,为分离得到此类高纯度的副产品,提出采用2个连续隔壁塔分离的新工艺。首先,使用Aspen Plus设计并模拟连续隔壁塔分离乙二胺衍生物流程,验证该工艺的可行性。然后,以年度总费用(TAC)为优化目标,对各塔理论塔板数、隔板位置、进料位置、侧线采出位置等设计参数进行优化。最后,将优化后的连续隔壁塔流程与已优化的常规直接分离序列进行比较,结果表明:隔壁塔流程可降低再沸器负荷23.15%,降低操作费用18.59%,年度总费用降低12.11%。因此,使用隔壁塔技术分离乙二胺衍生物可以有效地节约能耗、降低成本。     

热耦合精馏醇醚共沸混合物的设计与优化

为了获得节能经济的分离仲丁醇(SBOH)-仲丁氧基甲氧基甲烷(SMMB)-二仲丁氧基甲烷(DSBM)共沸物系的精馏工艺,文中基于热耦合精馏原理及萃取精馏原理构建了6种分离序列,以TAC(年总成本费用)最小为优化目标,采用序贯迭代优化方法考察理论塔板数、回流比、进料位置、侧线采出位置等设计参数对节能、投资的影响。研究结果表明:分隔壁侧线精馏塔(DWC-SR)与萃取隔壁精馏塔(EDWC)组合分离序列,节能与降低成本效果显著。与其他5种分离序列比,再沸器热负荷分别减少3.34%,26.44%,0.34%,3.66%,26.63%,TAC分别节约2.19%,23.77%,1.67%,3.78%,24.74%。     

内部热耦合精馏塔的操作性能与模拟

对同轴式内部热耦合精馏塔的操作性能和节能效果进行了研究,考察了全回流操作条件下,压缩比对回流量、冷凝器负荷和再沸器负荷的影响。结果表明,随着压缩比的增大,回流量、冷凝器负荷和再沸器负荷均降低。通过实验数据计算得到了该塔的理论板数和两塔间的传热量,精馏段为9块理论板,提馏段为4块理论板,当压缩比为2.2:1时,两塔间传热量为9.98kW。连续操作条件下,对内部热耦合精馏塔的节能效果进行了分析,通过与常规精馏塔的比较,内部热耦合精馏塔可节约52.3%的冷量,输入的再沸器和压缩机总负荷可节约20.34%。另外,基于实验数据,对该内部热耦合精馏塔进行了动态模拟,经连续操作下的实验验证,该内部热耦合精馏塔可在2h后达到稳定操作。     

精馏塔釜立式热虹吸再沸器的模拟与优化设计

介绍了立式热虹吸再沸器的操作方式及特点,通过Aspen Plus、Aspen EDR模拟软件,考察了精馏塔釜立式热虹吸再沸器的模拟、设计过程,通过实例分析了塔釜静压头、再沸器结构尺寸、进出口管径等对热虹吸循环稳定性的影响,并得到了优化后的再沸器结构参数。塔釜内的液体静压头与再沸器内两相流密度差产生了热虹吸循环的推动力,设计中应综合考虑并选择合适的静压头,进而确定再沸器的基本结构参数。当推动力大于阻力且循环阻力在再沸器进口、再沸器内、再沸器出口三段管线中分配的比例合适时,才能产生稳定的热虹吸循环。     

隔壁式空分精馏塔应用性能研究

为了降低空气低温分离过程的设备投资和能耗,在分析空分体系的热力学性质及流程特点的基础上,提出了一种新型的隔壁式空分精馏塔流程。应用Aspen Plus模拟软件,对空气分离的传统流程和隔壁塔流程进行了模拟对比,考察了隔壁式空分精馏塔各结构参数与操作参数对其年总成本的影响,并分析比较了空分传统流程和隔壁式空分精馏塔流程的热力学效率。结果表明,隔壁式空分精馏塔的建模合理可行,通过年总成本优化得到了该隔壁塔的最优结构参数与操作参数,分别为:液氧流量为3 kmol/h,气相分配比(体积比)为0.05,精馏段理论板数为33,侧线精馏段理论板数为30,公共提馏段理论板数为22。与传统空分流程相比,隔壁式空分精馏塔流程的有效能损失降低并且在热力学效率方面高出4.7%。     

分隔壁塔萃取精馏分离乙醇-碳酸二甲酯共沸物的模拟优化

提出了采用分隔壁萃取精馏塔分离乙醇—碳酸二甲酯共沸物的新工艺,利用Aspen Plus软件对该工艺进行了模拟。采用单因素灵敏度分析模块对6个关键工艺条件进行了优化并确定了最佳工艺条件。与常规的双塔及带侧线的单塔萃取精馏工艺相比,再沸器热负荷分别降低42.97%和20.68%,达到了节能降耗、减少设备投资的良好效果。     

反应精馏法合成醋酸丁酯的模拟研究

文章采用Aspen Plus对反应精馏法生产醋酸丁酯过程进行稳态模拟。对塔板数、进料位置及进料比进行了优化,得到了精馏塔理论板上的温度、汽(液)相流量组成分布和再沸器热负荷。结果表明进料位置和进料比对年总成本TAC影响很大。该计算对反应精馏法合成醋酸丁酯工艺的设计和操作具有实际意义。     

隔壁塔分离乙醇-正丙醇-正丁醇体系

以乙醇-正丙醇-正丁醇为分离体系,研究回流比、气液分配比等操作参数对隔壁塔分离效果的影响。将常规双塔精馏序列转化为隔壁精馏序列并保证各操作参数的最优值,利用Aspen Plus模拟软件对乙醇-正丙醇-正丁醇三组元的常规精馏序列和隔壁塔精馏序列进行模拟分析,探究隔壁精馏工艺最佳操作区域及节能效果,模拟结果表明,在满足分离要求下,气液分配比存在一个相互关联关系,使隔壁塔精馏序列存在一个再沸器热负荷最小的最佳操作区域。与常规精馏序列相比,完成相同的分离任务,隔壁塔精馏序列再沸器节能6 954.368 k W,冷凝器热负荷减少2 934.291 k W。结果表明,隔壁塔精馏序列不但提高了热力学效率、降低了能耗,并且大幅降低设备投资。     

正丁醇-水混合物双塔精馏流程的稳态模拟及优化

本文采用UNIFAC模型计算正丁醇-水混合物的汽液平衡数据,应用SRK状态方程计算气、液相的焓值,对正丁醇-水混合物双塔精馏流程进行了稳态模拟和优化,得到了各物料流的温度、压强、流量和组成以及精馏塔理论板上的温度分布、汽(液)相流量分布和组成分布及再沸器的热负荷,该计算对正丁醇-水系统双塔精馏工艺的设计和操作具有实际意义。