用分隔壁精馏塔分离松节油中蒎烯的模拟

提出采用分隔壁精馏塔代替常规精馏塔序列分离松节油以得到α-蒎烯和β-蒎烯的新工艺。为了选择适合松节油体系的分隔壁塔结构,采用Aspen软件分别模拟计算了DWC、DWC-SS和DWC-SR三种塔型,结果表明,与常规工艺相比DWC塔可节能26%,DWC-SS塔可节能16.6%,DWC-SR塔可节能12.5%。在此基础上考察了DWC塔进料位置、回流比、隔板位置、气液相分配比和中间产品出料位置对分离效果和热负荷的影响,得出气液相分配比是影响分隔壁塔操作稳定性的主要因素。     

基于Aspen Plus的聚甲氧基二甲醚精馏过程模拟分析

在装有θ环填料的精馏塔内进行了聚甲氧基二甲醚精馏实验。利用化工流程模拟软件.AspenPlus对聚甲氧基二甲醚精馏过程进行模拟,首先,采用DsTWU简捷蒸馏模型,运用软件中NRTL、WILSON、UNIQUAC,3种物性方法对精馏塔进行了计算,得到了回流比、塔板数和温度等操作参数。接着,采用RadFrac严格精馏模型对精馏塔进行了验证,其计算结果与实验结果吻合良好,满足工艺要求。最后,对精馏塔的操作变量进行了灵敏度分析,讨论了进料位置、进料流率和回流比等参数对精馏分离要求与能耗的影响,并确定了最优化方案,即:进料板为第50块,进料流率为35 mol/h,回流比为6。     

反应隔壁精馏塔合成乙酸丁酯模拟研究

提出用反应隔壁精馏塔合成乙酸丁酯的工艺流程,以反应隔壁精馏塔代替常规乙酸正丁酯反应精馏塔和乙酸正丁酯产品精制塔,将反应隔壁精馏过程和常规反应精馏生产过程模拟比较,在相同生产能力和产品纯度要求下,反应隔壁精馏塔可降低能耗30%以上,同时可减少设备投资。最后,对提出的反应隔壁生产乙酸丁酯的生产流程进行优化,考察进料位置、采出进料比、副塔液相分配比等因素对乙酸丁酯生产过程能耗和乙酸丁酯产品纯度的影响,并得到适宜的生产操作条件。     

间壁式精馏塔在芳烃分离工艺中的研究与应用

芳烃混合物由炼油厂的石脑油催化重整装置产生,芳烃分离物是重要的化工原料。传统工艺中,采用两塔序列从混合芳烃中依次分离出苯,甲苯,二甲苯和重组分等产品。本文以国内某石化企业实际芳烃分离工艺为研究对象,采用间壁式精馏塔工艺代替传统的两塔序列工艺,使用gPROMS模拟软件对新工艺过程进行建模和模拟计算。通过对间壁塔的回流比、气相分配比、液相分配比、塔顶产品量等参数的优化,在满足产品纯度要求下,得到了最优工艺操作条件。对两种工艺的分离效果的比较分析,表明间壁式精馏塔工艺比传统两塔序列工艺节能19.57%。     

三元共沸体系二恶烷-乙醇-水分离方法的研究

二恶烷、乙醇和水三者互溶,相互之间存在二元共沸及三元共沸,且二恶烷和水常压下沸点接近,普通精馏难以分离。本文选取了合适的萃取剂二甲基亚砜(DMSO),采用萃取精馏从塔顶分离出二恶烷和乙醇,利用加压精馏消除共沸,实现二恶烷和乙醇的分离;萃取精馏塔釜物料经萃取剂回收塔减压精馏从塔釜回收二甲基亚砜,循环至萃取精馏塔中,塔顶分离出水。采用流程模拟软件Aspen Plus对上述流程进行了全流程模拟计算,模拟结果表明:采用上述方法可以实现二恶烷、乙醇和水的分离,分离后二恶烷、乙醇和水的摩尔纯度均达到99%;在此基础上,以萃取精馏塔为例,讨论了理论板数、萃取剂进料位置和进料温度、原料进料位置、溶剂比、回流比对分离效果的影响,完成了全流程工艺参数的优化,利用热集成及双效精馏的方式节省能耗15.8%。     

丙酮和正己烷共沸体系萃取精馏的模拟优化

利用化工流程模拟软件Aspen Plus以NMP为萃取剂对丙酮和正己烷共沸物系的双塔连续萃取精馏过程进行了模拟计算与优化。确定最优工艺方案为:萃取精馏塔理论板数32,正己烷与丙酮原料进料位置为第25块理论板,萃取剂进料位置为第4块理论板数,溶剂比1.8,回流比1;溶剂回收塔理论板数为7块,回流比为0.6,进料位置为第4块理论板数。萃取精馏塔塔顶产品正己烷含量达到99.84%,萃取剂回收塔塔顶丙酮含量达到99.88%。模拟和优化结果为分离过程的优化操作和设计提供理论依据。     

合成气一步法制二甲醚分离工艺流程优化模拟

为获得合成气经浆态床一步合成二甲醚最优的分离流程和工艺参数,运用化工流程模拟软件Aspen Plus对3种分离工艺过程进行了模拟分析。提出用水吸收一步反应气相产物中的二甲醚,再用两个精馏塔分离吸收液的工艺流程,模拟过程中汽液相平衡采用NRTL热力学模型。对从吸收液中分离二甲醚的3种方法进行了模拟计算值的比较,并与文献中的实验值做了比较,最后采用了先通过第一精馏塔塔顶分离出CO₂,塔底出甲醇和二甲醚,再通过第二精馏塔分离二甲醚和甲醇的方法。此种分离流程可使二甲醚的回收率达到91.1%,产品浓度达到99.96%,高于文献报道的结果。并对吸收塔的温度、操作压力、液气比、塔板数等参数以及2个精馏塔的温度、压力、塔板数等参数进行了优化模拟,确定了优化的工艺和设备参数。最优的分离流程尚需经过回收率和操作费用综合经济核算来确定。     

一种新型节能回收N,N-二甲基甲酰胺的过程研究

提出了从废水中回收N,N-二甲基甲酰胺(DMF)的萃取-精馏法节能新工艺,利用Aspen Plus软件对该回收过程进行了模拟计算,详细分析了各个因素对分离效果的影响,并进行能耗比较。结果表明,采用萃取-精馏分离工艺,以氯仿为萃取剂能够很好地实现DMF与水的分离,较佳的操作条件为:萃取塔理论塔板数22,溶剂比2.84,精馏塔理论塔板数18,进料位置7,回流比0.08,精馏塔塔釜DMF含量可达99.98%。与单塔精馏法、双塔精馏法、传统三塔精馏法和节能型三塔精馏法相比,节约能耗分别为78.6%、56.4%、28.8%年和30.1%,节能效果显著,为回收废水中DMF提供理论和设计依据。     

进料位置对双组分精馏过程耗能原因的分析

利用Aspen Plus软件对正庚烷-正辛烷双组分物系的精馏过程进行模拟计算。通过灵敏度分析确定最小回流比和理论板数的基础上,考察精馏塔的进料板位置、回流比等因素对分离精度、塔内气液相组成、温度分布和能耗的影响,结果表明,固定总板数和进料板位置,随着回流比的增加,塔顶产品组成随之增加;回流比改变,最优进料板位置也会发生变化;在达到分离要求的情况下,随着进料板位置的下移,塔顶热负荷、塔底热负荷和总热负荷先降低后升高;在最优进料板进料时,进料气液相组成和温度分布与进料板上的气液相返混程度和温度返混最小,每块塔板均为有效板,具有较高的分离能力,此时能耗最小。     

利用PRO/Ⅱ软件概念设计醋酸-水萃取精馏

利用PRO/Ⅱ软件,选择Hayden-O'Connell热力学模型,概念设计醋酸/水萃取精馏,确定萃取精馏塔的理论板数、加料板位置、溶剂比、回流比等.并与普通精馏对比计算,结果,萃取精馏工艺的再沸器热负荷降低了51.8%,生产每吨醋酸耗费蒸汽量由8.9 t降至4.6 t,说明在同样的分离指标下,萃取精馏法分离醋酸/水优于普通精馏法.     

阴极电泳乳液脱除溶剂中甲基异丁基酮的精制工艺模拟

对阴极电泳乳液脱除液中典型溶剂一甲基异丁基酮、丁酮和水的剩余曲线及共沸组成进行分析,提出了精馏-倾析联用工艺分离该混合溶剂的流程。应用流程模拟软件Aspen Plus进行模拟和灵敏度分析,确定了精馏塔的最佳塔板数、原料进料位置、回流比及液-液倾析器参数,得到质量分数大于99.5%的MIBK产品,且回收率超过95%,实现了阴极电泳乳液脱除液中甲基异丁基酮的高效回收。通过对分离系统各塔冷凝器和再沸器热负荷的计算,得到了处理量为6000 kg/h阴极电泳乳液脱除液分离系统所需要提供的冷却水量约56.25t/h,需要提供的中压饱和蒸汽(1.9 MPa)约为1.9I t/h。研究结果可为生产装置的设计和能耗的控制提供重要参考。     

OCM法制乙烯中吸收塔的模拟

甲烷氧化偶联(Oxidative Coupling of Methane,OCM)法可实现由甲烷一步转化为乙烯.反应产物混合气要经过以甲苯为吸收剂的吸收分离工艺流程处理才能最终得到乙烯,而吸收塔是其中关键的设备.对甲苯吸收塔进行准确的仿真计算,对于指导生产过程的设计和操作有着重要的意义.通过建立吸收塔的数学模型,并运用化工动态流程模拟优化系统(Dy-nalnic Simulation & Optimization,DSO)平台对吸收过程进行了模拟.应用结果表明,整个仿真过程能够很好地反映出装置正常工况时的设备运行情况.仿真结果不仅可以作为操作人员分析生产过程的依据,而且还为改进设计和操作条件,以达到提高吸收塔处理能力和降低能量消耗,提供了有价值的参考.     

考虑间壁换热的间壁塔模型的模拟仿真研究

精馏是化工生产过程中应用最广泛的分离技术。间壁塔作为一个完全热耦合精馏塔,与传统两塔精馏序列相比,不仅可以减少设备投资,减少占地面积,还能节约精馏过程中的能耗。以环己烷-环庚烷-环辛烷的分离为研究对象,建立间壁塔和传统两精馏序列的模型,分析间壁塔的间壁传热对总能耗的影响,对新工艺(间壁塔分离工艺)和旧工艺(传统两塔精馏序列分离工艺)进行仿真和优化研究。通过优化计算,在满足产品纯度要求前提下,得到了两工艺的最优工艺操作条件。比较两种工艺的塔板数和能耗,间壁塔工艺在节约成本的同时节能17.9%。     

A wave propagation approach for reduced dynamic modeling of distillation columns: Optimization and control

Reduced models enable real-time optimization of large-scale processes. We propose a reduced model of distillation columns based on multicomponent nonlinear wave propagation (Kienle 2000). We use a nonlinear wave equation in dynamic mass and energy balances. We thus combine the ideas of compartment modeling and wave propagation. In contrast to existing reduced column models based on nonlinear wave propagation, our model deploys a hydraulic correlation. This enables the column holdup to change as load varies. The model parameters can be estimated solely based on steady-state data. The new transient wave propagation model can be used as a controller model for flexible process operation including load changes. To demonstrate this, we implement full-order and reduced dynamic models of an air separation process and multi-component distillation column in Modelica. We use the open-source framework DyOS for the dynamic optimizations and an Extended Kalman Filter for state estimation. We apply the reduced model in-silico in open-loop forward simulations as well as in several open- and closed-loop optimization and control case studies, and analyze the resulting computational speed-up compared to using full-order stage-by-stage column models. The first case study deals with tracking control of a single air separation distillation column, whereas the second one addresses economic model predictive control of an entire air separation process. The reduced model is able to adequately capture the transient column behavior. Compared to the full-order model, the reduced model achieves highly accurate profiles for the manipulated variables, while the optimizations with the reduced model are significantly faster, achieving more than 95% CPU time reduction in the closed-loop simulation and more than 96% in the open-loop optimizations. This enables the real-time capability of the reduced model in process optimization and control.     

毛细管等电聚焦电泳(cIEF)及其理论模拟计算新进展

等电聚焦电泳(IEF)是一种在一个pH梯度内操作的特殊电泳。IEF是表征蛋白质电荷不均一性的强有力工具。在一个pH梯度内,酸碱两性物(例如蛋白质)在电场的作用下会被分离,并最后在pH梯度内pH值与两性物等电点(pI)值相等的地方被聚焦成很窄的区段。IEF的分辨率在所有基于电荷的分离技术中是最高的。薄层凝胶IEF从它在上世纪70年代初被发明的时间起就成为在生物实验室被广泛应用的分析技术。但薄层凝胶IEF的主要问题是不能做定量分析,全靠手工操作及分析速度低。当毛细管IEF(cIEF)在1985年被报道时,科学家们就都立即认为cIEF能够克服IEF所有的问题。虽然cIEF看起来有很多优势,但是20多年后的今天它并没有被生物实验室广泛接受为薄层凝胶IEF的替代技术。究其原因是使用通用毛细电泳仪器的cIEF在操作上有很多困难。这种技术在IEF过程后还需要一个额外的移动过程来把聚在毛细管分离柱内的蛋白质区段推到检测器的检测点。这是由于这些毛细电泳仪器都是使用单点检测器。检测点都是靠近毛细管的一端。这个移动过程破坏IEF的高分辨率,降低重现性并使得分析速度变慢,造成在方法的优化上耗很多时间。全柱检测cIEF是在1992年提出的。该技术结合了凝胶IEF及毛细管分离的全部优点;如定量和自动化。它的分离速度大大提高。本文简单综述cIEF对不同生物实验室样品的应用。这些样品包括单克隆抗体,重组蛋白质,蛋白质复合物及失活病毒。最后,本文简述cIEF理论模拟计算的新进展。     

基于塔板组成线的反应精馏图解设计

图解设计法,可以相对较少的已知数据快速、直观地获得反应精馏塔的结构和操作参数。本文在转换组成变量的基础上,系统地推导了反应精馏塔板组成线方程及设计可行性判据,提出了基于塔板组成线进行反应精馏图解设计的策略,并对理想反应体系进行了实例设计计算。研究结果表明：利用塔板组成线进行反应精馏设计可同时获得多组可行设计方案,比现有精馏线和剩余曲线设计方法更为有效,并有利于设计的优化和经济效益评价。     

乙烯/乙烷精馏-膜耦合分离系统的HAZOP量化分析

危险与可操作性(HAZOP)分析技术自问世以来,作为定性的风险分析方法广泛应用于各个领域,许多发达国家已经立法强制其在工程建设项目中推广应用。近年来,随着该技术的完善,其量化分析已成为一种趋势。精馏-膜耦合分离作为一种新开发的高效节能分离方法,主要用于分离普通精馏难以分离的重要体系,例如共沸体系、存在浓度夹点的体系、挥发度相近的体系,然而至今没有文献对其危险与可操作性进行分析。针对乙烯/乙烷精馏-膜耦合分离系统,结合课题组基于UniSim Design软件开发的Membrane Extension模块建立耦合系统模拟模型,将HAZOP分析方法与过程模拟相结合对精馏-膜耦合系统进行HAZOP量化分析。选定精馏塔工艺参数进料温度、进料流量、侧线采出量为考察对象,分析不同程度的偏差对系统的影响。基于模拟结果,首先依据耦合系统中各个设备的安全操作范围,对HAZOP分析偏差进行量化分级,得出了参数的安全阈值和偏差等级。其次对该系统进行HAZOP分析结果的量化,依据偏差等级分析不同程度偏差产生的原因、可能导致的后果以及后果的严重程度,并根据事故发生的可能性和严重程度,得到事故的风险等级,最后通过HAZOP分析偏差和分析结果的量化得出乙烯/乙烷精馏-膜耦合分离系统的HAZOP量化分析报告。     

苯胺生产过程中的计算机实时控制

以ＳＣ－８４１单板机和ＳＣ－１２２８工控机为核心构成苯胺脱水塔两级控制系统，采用优化控制方法，完成苯胺生产过程中各个工艺参数的控与管理，获得满意效果。     

乙烯基降冰片烯减压精馏系统的模拟与优化

汽相采用Virial方程,液相采用Wilson方程汽液平衡模型,对乙烯基降冰片烯（VNB）合成液减压精馏系统建立了复杂精馏塔的数学模型,采用严格的三对角矩阵法编制了适用于非理想完全互溶体系精馏塔模拟计算程序,经过模拟与优化计算,得到了达到分离要求（塔顶VNB含量≥99％）精馏塔最佳回流比、最适宜进料板序数、最佳全塔理论塔板数等的操作参数,模拟计算结果与实验结果相吻合,证明该模拟系统准确可靠,从而为乙烯基降冰片烯（VNB）合成液减压精馏系统工程设计提供了依据。