低温精馏过程模拟及其分离特性分析(Ⅱ)带有侧线返回进料的低温精馏塔模拟

应用严格的热力学模型研究了带有侧线返回进料的氢同位素低温精馏塔的分离特性.根据氢同位素低温精馏体系的特点,以平衡级模型为基础建立了氢同位素低温精馏稳态模拟模型,确定了模型方程适宜的求解方法.塔的一股侧线出料流股经过一个平衡反应器完成平衡反应后,作为内部进料流股,与原外部进料混合后重新进入精馏塔内进行分离操作.通过对带有侧线返回进料的塔的计算模拟阐明了这一侧线流股对塔分离特性的影响.在平衡反应器内,HD部分分解为H₂和D₂,塔顶产品中H₂的浓度增加了8.635%,塔底D₂的浓度增加了11.327%.     

氢同位素低温吸附分离的平衡吸附模型

1 INTRODUCTION Hydrogen isotope separation has been the com- mon concern for many years, for pure deuterium can be used as a fuel of the nuclear fusion reactor or as a tracer in medical cure, chemical reaction and geo- graphic research. Several methods such as chemical exchange, cryogenic distillation, laser, and thermal diffusion are applied for separating the hydrogen iso- topes, but these methods require great invest and en- ergy consumption. Therefore, other alternative meth- ods need …     

H2/HD/HT电解-精馏级联分离过程理论分析

为研究电解精馏级联氢同位素分离过程的规律性,建立了理论模型,并以H2/HD/HT为对象计算研究了系统分离行为。获得了电解和精馏过程系统的浓集行为： 电解池中HDO浓度从2.88×10-4 增长到 8.35×10-4, HTO浓度从1.0×10-6 增长到6.34×10-6;精馏柱再沸器中HD浓度达到0.033,HT浓度达到6.06×10-5。由于H/D和H/T电解池分离因子的差异,63.4%的HTO仍然留在电解池中,造成精馏柱再沸器中HT浓缩倍数不如HD。随时间的增长,脱氘（氚）率下降。     

低温吸附法分离氢同位素

液氮温度下用分子筛Y在自行设计的单塔变压吸附装置上进行氢氘气体分离的研究,考察了流量与压力对分离效果的影响,在气体总压力0.40 MPa、总流量129.79 cm3/min与吸附床长度1.0 m时氢氘气体之间的分离因子可达到1.52。然而压力为0.013 9 MPa与0.017 5 MPa时D2与H2在分子筛Y上的平衡吸附量比值仅分别为1.18和1.17。结合平衡吸附和动态分离之间的差异,表明吸附法能够有效分离氢同位素气体的机理是基于动力学效应。     

H2/HD/HT电解-精馏级联分离过程理论分析

为研究电解精馏级联氢同位素分离过程的规律性,建立了理论模型,并以H2/HD/HT为对象计算研究了系统分离行为。获得了电解和精馏过程系统的浓集行为： 电解池中HDO浓度从2.88×10-4 增长到 8.35×10-4, HTO浓度从1.0×10-6 增长到6.34×10-6;精馏柱再沸器中HD浓度达到0.033,HT浓度达到6.06×10-5。由于H/D和H/T电解池分离因子的差异,63.4%的HTO仍然留在电解池中,造成精馏柱再沸器中HT浓缩倍数不如HD。随时间的增长,脱氘（氚）率下降。     

低温精馏法提纯三氟化硼的工艺研究

针对三氟化硼气体由2.5 N(摩尔分数99.5%)提纯至4 N(摩尔分数99.99%)的技术工艺进行研究,采用双塔连续低温精馏的技术路线;通过Aspen Plus模拟计算,利用灵敏度分析得到最佳的工艺参数,包括操作压力、操作温度、理论板数和回流比等工艺参数,为三氟化硼精制工艺的实验研究奠定了理论基础。     

分批精馏模拟技术

综述了当前分批精馏模拟技术的研究进展。介绍了作为目前快捷（ｓｈｏｒｔｃｕｔ） 模型主流的ＦＵＧ快捷模型和ＩＳＣ 快捷模型。与严格模型相比,ＦＵＧ模型和ＩＳＣ 模型具有适应性强、计算量小、计算精度较高的独特优点。     

Aspen Plus模拟乙醇-正丙醇精馏分离

以乙醇-正丙醇精馏分离为模拟对象,利用Aspen Plus模拟软件中的WILSON模型对模拟体系中的相关参数进行回归。此外,相关的物性方法选择精馏模块RADFRAC对精馏过程进行模拟及建立,然后对精馏模拟过程中影响产品纯度的因素进行分析。最后得出进料中乙醇的百分含量为0.25,正丙醇的百分含量为0.75时进行精馏分离得到乙醇产品纯度最高且能耗低的最佳操作条件。     

反应精馏过程模拟研究进展

对均相反应精馏和非均相催化精馏过程的各种模拟计算方法进行了评述，分析了各种算法的优缺点和适用范围，指明了目前研究中存在的不足和今后的发展方向。     

乙腈萃取精馏分离丁二烯的工艺流程模拟

建立并模拟了以乙腈为溶剂的萃取精馏分离丁二烯的工艺流程。与生产实际的对比结果表明：模拟计算的结果是准确的。根据模拟计算的结果,分析了工艺参数对工艺过程的影响并提出了优化的工艺参数。     

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。     

无动力深冷分离技术在气相法聚乙烯装置中的应用

针对气相法聚乙烯装置排放气回收系统中排火炬气含有大量有机组分的现状,通过使用无动力深冷分离回收工艺提高排放气中的乙烯、共聚单体(丁烯-1或己烯-1)和异戊烷等组分的回收率,减少排放气的火炬排放,从而降低装置能耗。直接返回聚乙烯装置反应单元的液体产品乙烯达到12.9 kg/h,丁烯-1达到53.19 kg/h,异戊烷达到26.49 kg/h,每年合计回收凝液总量达到740 t以上,总价值481万元。     

Internally heat-integrated distillation system for quaternary separation

A new internally heat-integrated distillation column for quaternary separation modified from a conventional three-column system is proposed, and its performance is examined here. Two sets of heat integration between the rectifying section and the stripping section of two adjacent columns are placed in the conventional three-column system. The proposed system has been applied two example processes, the hexane and BTX processes, for the performance evaluation of energy saving and reduction of entropy production. In the hexane process, the duty reductions in reboilers and condensers are 28.5% and 30.5%, respectively, and the entropy production is reduced by 12.2% compared with the conventional system. In the BTX process, the duty reductions are 27.8% and 31.6%, respectively, and the entropy production is decreased 9.8%. The compressor utilized in the existing internally heat-integrated distillation column is not used in the proposed system leaving no difficulty of its operation and maintenance. Also, the structural similarity of the new system to the conventional system gives the column operation as easy as the conventional system.     

乙酸-水-乙酸正丁酯三相体系的热力学分析与共沸精馏过程模拟

乙酸-水-乙酸正丁酯体系的分离是汽-液-液三相共沸精馏过程,相分裂的判断和精馏塔算法的改进是进行该精馏过程模拟的两个主要问题.本文根据现有的基础数据给出了该体系的逸度和活度因子计算模型,然后讨论了Gibbs自由能的变化规律和热力学稳定性条件,给出了该体系相分裂判据,并得到了完整的相分裂区;最后,根据多相精馏的特点对现有的精馏塔算法进行了改进,对该三元非均相共沸精馏过程进行了数值模拟,所得沿塔温度和各组分浓度分布曲线与工业实测数据吻合.     

带有中间储罐的间歇萃取精馏的模拟研究

本文提出了带有中间储罐塔间歇萃取精馏过程计算模型,将中间罐看成一块理论板,萃取剂看成第三组份进行建模,利用调节因子和泡点法相结合对整个塔进行迭代计算,经实例模拟表明,本模型只需较简单的赋初值,能以较快的速度收敛,本模型对带有中间储罐间歇萃取精馏操作及模拟具有一定的指导作用。     

蒸馏过程热泵节能——热泵系统模拟计算

介绍了蒸馏塔热泵系统的计算机模拟计算,以实际工业装置丙烯精馏塔为例,对塔釜液相节流式热泵流程给出了详细的模拟数据并进行了深入的分析。指出对该类热泵系统,需要由设计者确定的关键工艺参数主要有塔顶气体采出量、循环工质流量、压缩机出口压力和高压工质节流后压力等4个,并给出了确定这4个参数的方法。文中还比较了热泵流程的节能效果,和常规无热泵蒸馏塔相比,实际热泵流程可以节省操作费用达48%以上,节能效果十分显著。此外文中还分析了不同热泵参数对能耗的影响,经优化后的热泵工况,操作费用的节省进一步上升到60.8%。     

三组元全热耦合精馏过程的模拟计算

本文利用Aspen软件对三组分进料全热耦合精馏的分离流程进行设计和模拟,建立了相应的具体计算步骤。首先利用三塔模型把热耦合精馏过程简化为3个单独的简单清晰分割塔,通过简捷法设计和模拟得到塔板数和回流比等初值后进行严格法模拟,得到热耦合精馏的数据和操作条件。然后采用Aspen软件中的RadFrac模型,将三塔模型的模拟初值代入全热耦合模块进行严格模拟。结果表明,采用全热耦合精馏分离C4三组分比传统精馏的直接序列和间接序列节能约为20%。