丙酮-水精馏塔模拟及优化改造

丙酮作为有机溶剂,使用广泛,丙酮回收过程中,多采用精馏塔进行分离提纯。本文采用Aspen Plus流程模拟软件Rad Frac严格精馏模型对丙酮-水精馏过程进行了模拟计算,详细分析了进料温度、进料位置、进料浓度和塔板压降对精馏塔再沸器热负荷的影响,依据模拟结果对精馏塔从预热器结构优化设计、进料位置调节优化和浮阀塔板结构上进行了改造,实现了精馏过程的节能。     

丙酮回收装置的模拟设计和现场改造

本文对某医药企业1.6万t/a丙酮回收装置进行升级改造,将原有的丙酮回收塔改为萃取精馏塔,同时增加一个萃取剂回收塔。采用Aspen Plus过程模拟软件模拟,考察了萃取剂乙二醇的加入量和回流比(质量)对萃取精馏塔产品质量的影响,并对萃取剂回收塔进行模拟设计。根据模拟结果对丙酮回收装置进行现场改造,改造后丙酮萃取精馏回收装置的生产数据与模拟结果基本保持一致,说明模拟设计的结果是合理可行的,并且经济性分析表明改造后的丙酮萃取精馏回收装置每年可为企业节省费用约444万元。     

乙酸异丙酯回收工艺模拟与优化

分析回收物系特性和实际生产任务要求,建立回收乙酸异丙酯的预精馏-萃取精馏-闪蒸工艺流程,采用Aspen Plus流程模拟软件对所建立流程进行过程模拟。以理论板数、回流比、原料进料位置、溶剂比、溶剂进料位置为操纵变量,以乙酸异丙酯和甲醇质量分数、回收率及萃取精馏塔再沸器热负荷为采集变量,采用Design Specs和Sensitivity工具,对预精馏塔、萃取精馏塔和闪蒸设备进行灵敏度分析。在满足生产工艺要求的优化工艺条件下,产品乙酸异丙酯质量分数为99.6%,回收率为99.7%,甲醇质量分数为95.6%,回收率为95.5%,实现了资源再利用,降低了生产成本。     

乙二胺直接环化产物的分离与模拟

提出以甲苯为共沸剂去除混合溶液中的乙二胺和结晶水的间歇共沸精馏法,最后得到质量分数为96.79%的哌嗪及98.26%三乙烯二胺产品,并以水为萃取剂,实现共沸剂的回收利用。采用Aspen Plus化工模拟软件对精馏分离过程进行模拟计算,设计了4塔精馏分离及共沸剂回收的工业化实验装置,利用灵敏度分析模块对精馏塔各操作参数进行优化,从而获得质量分数分别为98.60%和99.20%的哌嗪和三乙烯二胺产品。     

二氧化硅消光剂生产中正丁醇回收工艺的改进

针对福建某工厂现有工艺生产二氧化硅消光剂过程,采用间歇蒸馏方式回收正丁醇存在时间长、效率低等问题,提出使用双塔精馏工艺进行改进以缩短正丁醇回收时间和提高回收效率。对改进后的工艺使用流程模拟软件进行模拟计算,获得了新的工艺条件参数。改进后,冷凝分层温度为85℃,精馏塔一塔釜液中正丁醇质量分数为99.62%,精馏塔二塔釜中正丁醇质量分数为0.31%。在此基础上搭建了实验室规模精馏装置并进行了验证试验,试验结果与模拟计算值接近,相对平均偏差为5.4%,表明模拟计算的结果可信。模拟计算结果为工业装置的优化提供了依据。改进后,正丁醇回收率将大幅提高,生产周期由原来的10 h缩短为5 h,能耗显著降低。采用此工艺生产二氧化硅消光剂可大幅降低过程成本。     

丙酮-甲醇共沸物萃取精馏工艺模拟研究

应用化工过程模拟软件Aspen Plus对丙酮-甲醇共沸物系的萃取精馏过程进行了模拟与优化。通过拟二元汽液平衡相图分析,筛选出合适的萃取剂为乙二醇。运用灵敏度分析工具确定了萃取精馏塔和萃取剂再生塔的最佳工艺参数,在此工艺条件下:丙酮的摩尔分数达99.95%,甲醇的摩尔分数也达到99.79%。     

多元间歇精馏拟夹紧区的变化规律

拟夹紧区是精馏塔内出现的浓度变化很小的区域,对于精馏塔的操作和设计具有重要意义。 本文通过恒摩尔持液模型进行模拟计算,讨论了理想多元物系间歇精馏过程中回流比和相对挥发度对拟夹紧区的影响及拟夹紧区的更替过程。在多元物系间歇精馏过程中,拟夹紧区的宽度随回流比和相对挥发度的大小而改变;拟夹紧区在塔内出现的位置是不断变化的,存在上拟夹紧区和中拟夹紧区的相互演化过程。     

丙酮水吸收-精馏过程分析与能量优化

采用Aspen Plus流程模拟软件,探讨了新型水吸收-精馏工艺过程的丙酮和空气混合的VLA(acetone vapor laden air)丙酮体积分数、温度和吸收剂初始温度等对吸收过程能耗及吸收剂用量的影响,对精馏过程单塔和双塔模型进行了经济分析,并采用夹点技术对吸收精馏流程换热网络进行了设计与优化。结果表明,吸收灵敏性分析的数值模拟结果与工业化装置实际运行数据有高度一致性,最大偏差不超过3. 16%,VLA进料冷却温度、吸收剂冷却温度以及VLA中丙酮体积分数对系统能耗的影响较大。在此基础上研究发现精馏过程的单塔模型相比双塔模型更具优势。基于夹点技术研究优化系统换热网络发现较大节能空间,可以节约公用工程冷量68%。     

萃取精馏分离丙酮-环己烷共沸体系的模拟与实验

利用Aspen Plus对以DMSO为萃取剂的丙酮-环己烷共沸物系的萃取精馏进行了模拟研究。通过灵敏度分析工具,得到了丙酮-环己烷共沸物系的连续萃取精馏最优工艺条件:萃取精馏塔的理论板数36,质量回流比0.32,原料进料位置25,萃取剂进料位置7,萃取剂用量1 750 kg/h,溶剂回收塔的理论板数8,质量回流比0.21,进料位置5时,在最优工艺条件下,分离得到的环己烷质量分数可到99.5%,丙酮质量分数可到99.53%。同时通过间歇萃取精馏,对DMSO作为萃取剂的丙酮-环己烷萃取精馏进行试验验证,通过试验可以得到质量分数为95.35%的环己烷和质量分数为92.24%的丙酮,且二者回收率均可达65%以上,说明以DMSO为萃取剂,通过萃取精馏可以实现丙酮-环己烷共沸物系的有效分离。     

用夹紧区原理确定多元恒回流比分批精馏最小回流比

夹紧区是精馏塔内出现的浓度几乎不变的区域,对于三元物系来说,根据夹紧区在塔内出现的位置可分为：上、中和下加紧区.在无穷板数和任一瞬时釜浓下选择不同的回流比可使分批精馏处于不同夹紧区下操作.文中讨论了三元恒回流比分批精馏过程中夹紧区的演变,在Rayleigh方程的基础上建立了应用夹紧区原理确定多元恒回流比分批精馏最小回流比的方法.该方法并不要求相对挥发度为常数,并且能准确计算顶浓,克服了通常所采用的Underwood公式法的缺陷,为多元分批精馏的简捷设计奠定了基础.     

Plant optimisation by retrofitting using a hierarchical method: Entrainer selection,recycling and heat integration

Systematic procedures for reducing wastes in complex chemical plants are needed to allow efficient optimisation. Here, a hierarchical procedure was applied to the optimisation of a real industrial plant to reduce wastes as well as energy and raw material consumption. In the case studied, the continuous production of methyl-butynol (MBI), acetylene reacts with acetone. The solvent ammonia and acetylene are recycled to the reactor. Unreacted substrates and by-products are separated from the product stream by distillation. Part of the unreacted acetone can be reused for other purposes after distillation. A substantial part of the unreacted substrates and by-products is delivered to a wastewater treatment plant. These waste streams constitute a substantial problem for the operation of this plant. First, waste streams were characterised and tracked back to their origin. Following the hierarchical design procedure, the overall input–output structure was fixed. The entrainer in the present process was critically examined and options were suggested. Then various recycle schemes were considered for later detailed study. The existing plant was simulated using ASPENPLUS. After adjusting the model to all important aspects of the real process scheme, excellent agreement between actual process performance data and simulation was obtained. The various process schemes were simulated and assessed for their economic and ecological performance. The objective functions used included utility, substrate and catalyst costs, as well as costs for wastewater treatment. Additionally, the environmental burden related to energy supply was accounted for by a carbon dioxide tax as suggested by the Nordic countries. The process changes included separation of unreacted acetone from the product stream and recycling to the reactor. By-products were converted back to substrates in an additional reactor separation system and recycled. In various simulated process configurations and operational schemes substantial economic and ecologic improvements were achieved. This study demonstrates the usefulness of hierarchical approaches combined with process simulation for plant optimisation. ©1997 SCI     

杂质对丙酮-水吸收过程传质效率的影响

丙酮是一种广泛应用的有机溶剂,其回收具有重要的经济和环境意义。传统的活性炭吸附-解吸-精馏回收工艺存在工艺耗能高、工艺安全性和稳定性差等缺点,新型的水吸收-精馏回收丙酮工艺近年得到重视。但丙酮水吸收过程吸收用水的水质对吸收效果有较大影响,从而影响到后续精馏工艺的能耗。为此,考察了几种典型分散剂、表面活性剂和铵盐等杂质对丙酮水吸收效果的影响。结果表明,除六偏磷酸钠对吸收有弱增强作用外,所选择的表面活性剂和铵盐都不同程度地降低了吸收效果,因此,在吸收过程保持水质的纯净非常重要。同时,文中结合抑制气泡聚并、界面阻力、盐析等机理对杂质对丙酮-水吸收过程的影响进行了相应分析。上述实验结果对工业试验有很好的指导作用。     

丙酮-四氢呋喃-水混合物的清洁分离工艺的概念设计

引言 四氢呋喃（THF）既是一种性能优良的贵重有机溶剂,又是一种重要的有机合成中间体,因此在制药、涂料、皮革等领域应用广泛．当四氢呋喃用作溶剂时,由于其不被消耗,往往需要进行回收．但四氢呋喃易与水、丙酮等其他极性溶剂形成共沸物,而生产中又常需要四氢呋喃的纯度足够高,进而增加了分离提纯难度．     

精馏-吸附-膜分离耦合工艺制备高纯度酒精流程模拟

高纯度酒精广泛应用于食品、医药和石油化工等行业,国内外制备高纯度酒精的常用方法为酒精五塔精馏,但传统酒精精馏工艺往往伴随高能耗与高成本。为了解决上述问题,本文提出一种精馏-吸附-膜分离耦合新工艺,从乙醇发酵液中高效获得高纯度酒精。借助Aspen Plus流程模拟软件对精馏-吸附-膜分离耦合工艺进行研究,并用灵敏度分析工具对其精馏塔部分进行参数优化。结果表明,当精馏塔的塔板数为37、回流比为9、进料位置为第35块塔板、吸附剂采用天然沸石、膜分离用聚偏氟乙烯渗透汽化膜时,乙醇质量分数达到99.2%,乙醇回收率为65.6%。与传统五塔精馏方法相比不仅能获得高纯度酒精,而且能耗与设备成本相对较低,也充分提高了空间利用率,具有很好的工业前景。     

双效精馏节能技术研究进展

精馏是化工生产中的重要操作单元,由于其能耗大,节能潜力高而备受关注。双效精馏是利用2个精馏塔的操作压力不同而设计的,通过重复利用给定数量的能量来提高精馏设备的热力效率。主要介绍了双效精馏的3种典型的工艺流程：顺流双效精馏、平流双效精馏、逆流双效精馏,并从能源利用方面分析它们的特点和适用条件。综述了近年的双效精馏的模拟优化成果以及其节能现状与发展趋势。     

萃取精馏分离丙酮-四氢呋喃的研究

为了分离丙酮-四氢呋喃共沸混合物,研究了萃取精馏在丙酮-四氢呋喃物系中的应用。通过溶剂选择原理初选出乙苯作为萃取精馏分离此共沸物系的溶剂,同时采用NRTL模型对常压下丙酮-四氢呋喃物系和加入溶剂乙苯后的汽液平衡进行模拟和实验验证,模拟结果与实验数据吻合较好。然后进行了间歇萃取精馏分离此共沸物的实验研究来进一步考察所选萃取剂的效果。结果表明:乙苯能够消除丙酮-四氢呋喃共沸物系的共沸点,采用有40块理论板的填料塔,回流比为5,溶剂摩尔比为2.5∶1时塔顶可以得到质量分数为99.34%的丙酮产品,说明采用乙苯作萃取剂分离丙酮-四氢呋喃共沸物是可行的。最后又对连续和间歇萃取精馏分离丙酮-四氢呋喃共沸物的流程进行了模拟,得到的工艺参数将为进一步的工业应用提供了理论依据。     

醋酸-水体系复杂精馏过程模拟与优化

醋酸的缔合效应使得醋酸 水体系的非理想性非常严重,文中考虑汽相的二聚缔合,液相用NRTL方程修正其非理想性,计算出的常压下汽液平衡数据与文献值比较吻合,并把所推导的热力学模型用于多股进料精馏模拟计算,确定了精馏过程的最佳回流比以及精馏塔内温度、质量分数分布,并讨论进料温度、质量分数等因素变化对精馏过程的影响,获得了对醋酸 水体系精馏过程实际生产具有指导意义的优化操作参数。     

Split Heat Pump Distillation Based on Two-Stage Compression for Separating an Acetone-Water Mixture

There is a constant concentration zone for acetone-water mixtures, and the average relative volatility of the two components in the constant concentration zone is only 1.41, so the energy consumption of the conventional distillation process is high. Two kinds of split mechanical vapor recompression (MVR) heat pump distillation processes, i.e., single-stage and two-stage compression processes, were proposed to separate acetone-water mixtures. The thermodynamic data of the mixture were calculated and modules of Aspen Plus were used to simulate the distillation column and steam compressor. Taking the minimum total annual cost as the objective function, the conventional MVR and the two split MVR heat pump distillation processes were simulated and optimized. Compared with the conventional process, the MVR heat pump distillation process had greater economic advantages, and the split heat pump distillation (SHPD) with two-stage compression was superior to the other MVR heat pump distillation processes.     

节能型甲基异丙基酮分离工艺研究

甲基异丙基酮生产中,水与甲基异丙基酮等形成共沸物,文中运用剩余曲线图(RCM)方法对甲基异丙基酮分离过程进行分析研究,根据非均相共沸精馏原理,提出了在丙酮塔中增加油水分离器的方法脱除待分离物系中的水,从而达到节能的目的。文章在Aspen Plus中建立了该节能型甲基异丙基酮分离过程的模拟模型,进行了计算和分析,并加以实验验证,二者比较吻合。结果表明,该分离工艺即节省了设备投资,又降低了分离能耗,并且提高了脱水效率,改善了产品质量,同时还提高了产品收率,所用方法对简化工艺流程起到了积极作用。