正丙醇脱水共沸精馏节能设计与动态控制研究

针对正丙醇脱水过程设计了减压共沸精馏(ADRP)与共沸精馏隔壁塔(ADWC)2种节能流程,分别从稳态优化与动态控制2个方面对ADRP和ADWC 2种流程进行研究。基于年度总费用(TAC)最低的稳态优化后可以得出,ADWC具有更优的节能效果,其TAC值低于ADRP约25.65%。动态控制研究中,ADRP可以对±20%进料组分波动进行有效控制,而ADWC只能有效控制±10%进料组分波动,且由于使用组成控制器串级方案,其回稳时间较长。结果表明,ADWC在节能方面具有较大优势,但动态控制结构较复杂且抗干扰能力有限是影响其广泛工业应用的重要问题。     

萃取精馏分离乙酸乙酯-乙醇的分析与优化

以萃取精馏法分离乙酸乙酯(EA)和乙醇共沸物系,通过汽液平衡和剩余曲线分析以及实验验证,选取了二甲基亚砜(DMSO)为萃取剂;采用Aspen Plus软件分别对间歇精馏过程和连续精馏过程进行流程模拟,针对连续精馏过程,分析萃取剂进料量、塔板数、回流比、进料位置等参数对产品纯度及再沸器热负荷的影响。实验结果表明,通过对连续精馏过程的模拟找到最佳的操作条件为:原料组成为30%(w)乙醇、70%(w)EA,进料量为1 000 kg/h,DMSO进料量为1 600 kg/h,萃取精馏塔塔板数为30,质量回流比为0.9,原料进料位置为第21块板,萃取剂进料位置为第5块板,溶剂回收塔塔板数为10,质量回流比为0.6,进料位置为第5块板。在该条件下,产品中EA含量为99.93%(w)、乙醇含量为99.82%(w),且萃取剂DMSO可循环使用。     

隔壁塔萃取精馏及共沸精馏分离异丙醇-水体系的模拟与优化

分别采用隔壁塔萃取精馏（EDWC）与隔壁塔共沸精馏（ADWC）工艺制取无水异丙醇（IPA）,借助Aspen Plus模拟软件建立二塔等价模型,利用灵敏度分析对主塔进料位置、夹带剂用量、侧线采出位置、侧线采出量及回流比等参数进行优化,结合塔的设计规范,以此确定最佳工艺参数。模拟结果显示,与常规双塔工艺流程相比,在完成相同的分离要求下,EDWC工艺的冷凝器和再沸器热负荷分别降低32.38%,12.39%,设备费用和总年度费用分别节约29.34%,4.87%;ADWC工艺的冷凝器和再沸器热负荷分别降低29.57%,23.41%,设备费用和总年度费用分别节约16.87%,22.41%。ADWC用于制取无水IPA在节能降耗及节约设备成本方面表现出明显的优势。     

萃取精馏隔壁塔三种等价模型分离乙腈-水体系流程模拟与优化

采用精馏隔壁塔的三种等价模型,借助Aspen Plus对乙腈-水分离进行了模拟.通过灵敏度分析、TAC分析和能耗分析,研究了不同等价模型在分离共沸体系方面的适用性.结果表明:针对萃取精馏,隔壁塔三种等价模型均可用于模拟分离乙腈-水体系;各模型均体现出节能效果,相较于传统的萃取精馏塔,两塔模型节能12.62％,三塔模型节...     

水-乙醇-环己醇三元体系精馏分离工艺模拟及优化

利用ASPEN PLUS化工模拟软件,选择NRTL物性分析方法,以N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为萃取剂,采用萃取精馏与减压精馏相结合的方法,对水-乙醇-环己醇三元体系的分离过程进行了模拟与优化.考察了塔板数、回流比、原料进料位置及萃取剂进料位置和用量对精馏分离过程的影响,对萃取剂与水分离塔的操作压力进行了比较与分析....     

异丁醇-乙醇-水三元体系精馏分离的模拟与优化

利用化工流程模拟软件Aspen Plus中的RadFrac模块,以丙三醇为萃取剂,对异丁醇-乙醇-水三元体系的精馏分离过程进行了模拟与优化,考察了回流比、塔板数、进料位置及萃取剂加入位置和用量等因素对精馏过程的影响。模拟结果表明:当原料处理量为15t/h、异丁醇质量分数为5%、乙醇质量分数为9%、水质量分数为86%时,采用萃取精馏可以使水中异丁醇质量分数低于20×10~(-6),乙醇质量分数低于10×10~(-6),且异丁醇产品质量分数≥98%,乙醇产品质量分数≥99%,从而实现异丁醇、乙醇的有效回收和有机废水的达标排放。模拟和优化结果为异丁醇-乙醇-水三元体系的工业分离过程和节能减排改造提供了可靠的依据和参考。     

费-托合成混醇萃取精馏模拟研究

对费-托合成煤制油过程副产物混醇的萃取精馏脱水工艺进行模拟研究,向某企业混醇模拟原料中分别添加乙二醇（EG）、N,N-二甲基甲酰胺（DMF）、二甲基亚砜（DMSO）3种溶剂,通过UNIFAC模型评价3种溶剂的萃取精馏脱水效果来选取最佳萃取剂,并应用于模拟混醇料液的相平衡和连续精馏试验。结果表明：EG、DMSO对混醇原料体系的萃取精馏脱水效果明显优于DMF,综合考虑萃取剂的稳定性等因素,选取EG作为混醇原料的最佳脱水萃取剂;采用EG作为萃取剂时,不同溶剂比(萃取剂与混醇的体积比）对模拟混醇料液脱水效果的试验结果和UNIFAC模拟结果吻合较好,随着溶剂比增加,精馏塔塔顶组分中的水含量降低,当溶剂比为3∶1 时,塔顶混醇馏分中水质量分数可降至0.5%以下。     

变压精馏和萃取精馏分离乙腈-正丙醇工艺优化

通过乙腈-正丙醇的共沸性质剖析,探索了变压精馏与萃取精馏进行该二元共沸物分离的可行性.利用NRTL方程计算液相的活度系数,其二元相互参数采用实验相平衡数据拟合,通过Aspen Plus对上述2种分离方法开展模拟优化,以年度总费用(T AC)最小为目标函数,得到了2种工艺的优化设计参数.结果表明,采用双塔变压精馏或萃取精...     

复合溶剂间歇萃取精馏分离乙酸乙酯-乙醇物系

使用单一溶剂N,N-二甲基甲酰胺(DMF),二甲基亚砜(DMSO)和复合溶剂DMF-DMSO对乙酸乙酯-乙醇物系进行了间歇萃取精馏的实验。考察了溶剂种类、溶剂比、回流比等因素对分离效果的影响,比较了使用单一溶剂和复合溶剂时的间歇萃取精馏实验所需的操作时间。实验结果表明,复合溶剂DMF-DMSO的分离效果最好,采用复合溶剂DMF-DMSO时,适宜操作条件:n(DMF):n(DMSO)=2:3,溶剂加入速率25mL/min,溶剂与产品质量比5.0,回流比3.3,此时塔顶产品中乙酸乙酯的质量分数为99.52%;且使用复合溶剂DMF-DMSO时间歇萃取精馏的操作时间比使用单一溶剂所需的操作时间短,单位质量产品能耗较使用单一溶剂DMF时降低了42.6%,较使用单一溶剂DMSO时降低了37.4%。     

反应精馏合成乙酸异丙酯过程的强化与动态控制

为了解决传统反应精馏难以得到高纯度乙酸异丙酯的难题,将反应精馏与萃取精馏工艺耦合在一个塔中,打破产物间的共沸,得到高纯度的乙酸异丙酯。同时采用萃取剂循环物流对异丙醇进行预热,以降低反应萃取精馏塔的再沸器热负荷。利用Aspen Plus模拟软件对该流程模拟,得到乙酸异丙酯的摩尔分数可达99.5%,在此基础上以年度总费用(TAC)最小为优化目标,得到最优的操作参数。基于经济最优流程,对反应萃取精馏合成乙酸异丙酯流程进行控制结构的设计,采用相对增益矩阵(RGA)判据获得不同的操纵变量与控制变量匹配关系,提出了3种动态控制结构并对其动态特性进行了分析。结果表明,Q/F温度串级控制结构可有效抵抗扰动,稳定后产品纯度偏差较小,且回稳时间相比温差控制更短,可以保证生产的平稳运行。     

差压热耦合萃取精馏工艺分离甲基环己烷和甲苯的模拟研究

以苯酚为萃取剂,采用萃取精馏对甲基环己烷(MCH)-甲苯(MB)物系进行分离,比较了常规萃取精馏工艺流程和差压热耦合萃取精馏工艺流程;采用Aspen Plus化工流程模拟软件对萃取精馏工艺分离MCH-MB物系进行了模拟计算,考察了差压热耦合萃取精馏工艺中萃取剂进料位置、原料进料位置、萃取剂与原料的摩尔比(溶剂比)、回流比和压缩比等参数对MCH产品纯度及工艺能耗的影响。模拟得到差压热耦合萃取精馏塔优化的操作参数:萃取剂进料位置为第6块理论板,原料进料位置为第4块理论板,溶剂比为2.95,回流比为6,压缩比为12。模拟结果表明,差压热耦合萃取精馏工艺节能效果显著,比常规萃取精馏工艺可节能74.97%,得到MCH产品的含量可达99.54%(x)。     

分隔壁萃取精馏塔分离C_4烯烃与烷烃的模拟

采用AspenPlus化工流程模拟软件中的MultiFrac模块,对分隔壁萃取精馏塔分离正丁烷和反-2-丁烯混合物的过程进行模拟,分析了溶剂比、回流比、汽相分配比对分离效果及能耗的影响。模拟结果表明,当分离要求为正丁烷纯度大于99.0%(w),反-2-丁烯纯度大于99.9%(w)时,分隔壁萃取精馏塔主塔理论板数40,副塔理论板数10;最佳工艺条件为溶剂比2.5,主塔回流比3.5,汽相分配比2.5;分隔壁萃取精馏塔能有效避免常规萃取精馏塔内的返混效应,因此节能效果显著。与常规萃取精馏塔相比,分隔壁萃取精馏塔再沸器和冷凝器可分别节能17.31%,25.81%。     

伴有简单蒸馏的间歇萃取精馏过程

提出一种伴有简单蒸馏的间歇萃取精馏的操作方式。新操作方式是在普通间歇精馏塔的基础上,在精馏塔底部连接一个间歇精馏塔釜和一个简单蒸馏釜。在精馏过程中,混有溶剂的塔内液相不流回塔釜,而是流入塔底简单蒸馏釜,经简单蒸馏的汽相返回塔釜,而富含溶剂的液相留在简单蒸馏釜中。以乙二醇为溶剂分离乙醇水物系的分析操作结果表明,与普通间歇萃取精馏操作相比较,新操作方式克服了普通间歇精馏操作中塔釜容积过大的问题,同时具有在操作过程中塔釜温度上升幅度很小、操作时间短、溶剂回收简便等优点。     

萃取精馏热集成过程分离苯环己烷混合物的优化与控制研究

本文以糠醛为萃取剂,对压力不敏感的苯环己烷共沸体系采用萃取精馏热集成过程进行分离;采用遗传算法对萃取精馏过程进行优化设计,结果表明萃取精馏热集成能够节省15.7%的过程能耗;研究了系统的动态特性并建立了三种控制结构,基于前两种控制结构提出的第三种控制结构,即压力补偿温度控制结构能够有效地抵抗进料流量与进料组成扰动,显示出较好的控制性能。     

萃取精馏分离甲基环己烷和甲苯工艺过程的模拟

利用Aspen Plus流程模拟软件,采用双塔流程,以苯酚为萃取剂,对萃取精馏分离甲基环己烷(MC)和甲苯(MB)的过程进行模拟计算,并用实验验证。考察了萃取精馏塔的萃取剂进料位置、原料进料位置、萃取剂与原料的摩尔比(溶剂比)和回流比等因素对分离效果的影响。在满足MC产品的纯度和收率均达到99%的条件下,模拟优化的结果为:理论塔板数为24块,原料在第17块板进料,萃取剂在第5块板进料,溶剂比3.08,回流比5。模拟结果与实验数据吻合较好,说明采用的模拟方法适用于MC和MB混合物萃取精馏过程的模拟。     

萃取精馏与变压精馏分离甲醇-乙腈共沸物的研究

In the present work, a comparative study of the extractive distillation and pressure swing distillation for methanol-acetonitrile azeotropic separation is performed for the first time. Different separation alternatives, including the conventional extractive distillation, the extractive distillation with vapor or liquid side-stream, the pressure-swing distillation with or without full heat integration, and the heat-pump assisted pressure-swing distillation are rigorously simulated and optimized based on the minimum total annual cost (TAC) via the sequential iterative strategy. The results show that TAC and CO2 emission of the new extractive distillation with vapor side-stream (Vapor-SED) are similar to that of the extractive distillation with liquid side-stream (Liquid-SED). Furthermore, the Vapor-SED and Liquid-SED gives 30.01% and 30.56% reduction in TAC and 23.32% and 23.49% reduction in CO2 emission, respectively, over the most competitive fully heat-integrated PSD configuration. Hence, extractive distillation with vapor or liquid side-stream appears to be better option economically and environmentally for separation of methanol and acetonitrile.     

隔离壁萃取精馏塔分离丙烯-丙烷的模拟

提出了采用隔离壁塔分离丙烯-丙烷的新工艺。采用Aspen Plus软件中的MultiFrac模型对其进行了模拟计算。在主塔理论板数55;副塔理论板数11的情况下,利用灵敏度分析模块分析了乙腈含水量、溶剂比、回流比、分配比对分离效果的影响。结果表明,隔离壁萃取精馏塔的适宜工艺条件为:乙腈中含水质量百分数14%;溶剂比5.2;主塔回流比8;分配比4∶1。与常规精馏和常规萃取精馏工艺进行了对比,完成相同的分离任务,该新工艺比常规精馏和常规萃取精馏工艺分别节能39%、20%。