甲基丙烯酸甲酯/甲醇/水共沸体系变压精馏分离工艺的模拟与优化

对甲基丙烯酸甲酯/甲醇/水三元共沸混合物分离进行了常规变压精馏和双效热集成变压精馏模拟.以年总费用(TAC)为目标函数,对进料板位置、回流比、塔板数等参数进行了优化.在常规变压精馏工艺中,高压塔进料板位置最佳为第10块板、回流比为0.4、塔板数为23块,低压塔最佳进料板位置为第15块板、回流比为1.0、塔板数为60块,...     

热集成-变压精馏分离苯-乙醇体系的模拟与优化

基于苯和乙醇共沸组成对压力敏感性的变化,提出了变压精馏与热集成相结合的方法对苯和乙醇共沸体系进行了流程模拟,并对各塔的关键参数进行优化设计,得到了最佳的工艺操作参数:高压塔的理论板数为20,进料位置为第10块理论板,回流比为10,塔顶采出量为902 kg/h,操作压力为1.0 MPa;常压塔理论板数为18,进料位置为第10块理论板,回流比为5,塔顶采出量为569.5 kg/h,操作压力为0.1 MPa;得到了苯和乙醇的质量分数分别为99.02%和95.23%。采用热量集成的方法,可降低常压塔塔顶循环物流的加热能耗34.1 kW。     

萃取精馏分离二氯甲烷-丙酮的工艺模拟

以水为萃取剂对二氯甲烷-丙酮混合物进行了萃取精馏过程模拟,体系的气-液平衡和液-液平衡分别采用Wilson模型和NRTL模型预测。分析了总理论板数,回流比,萃取剂进料速率、塔板数、温度和原料进料塔板数、温度等操作参数对精馏过程的影响。并取得了最佳工艺参数为:萃取塔采用36块理论板,回流比为3,原料在第16块板进料,萃取剂用量1 500kg/h,第7块板进料时塔顶得到二氯甲烷-水的共沸物,分层得99.9%的二氯甲烷,塔釜得到丙酮-水的混合物进入丙酮塔;丙酮塔为简单精馏塔,采用35块理论板,回流比为4,第25块板进料,塔顶可得99.7%的丙酮,塔釜得到几乎纯净的水,经冷却后可用作萃取塔的萃取水,循环套用。     

分隔壁塔分离苯和乙烯烷基化产物的模拟

研究了分隔壁精馏塔在分离苯和乙烯烷基化产物中的应用。采用Aspen Plus的Petlyuk模块对分隔壁精馏塔进行了模拟计算。首先采用等效三塔简捷模型计算分隔壁精馏塔的分壁段、主塔塔板数等参数,以此为基础,采用Petlyuk模型对分隔壁精馏塔进行严格计算,再采用Aspen的模型分析工具确定塔的最佳工艺参数。结果表明,对于乙烯和苯烷基化产物体系,采用分隔壁精馏塔分离的最佳参数为主塔理论塔板数58块、预分段理论塔板数25块,上、下端互联位置分别在15板、40板,进料位置在第10块板（预分段）,侧线乙苯抽出位置在第24块板（基于主塔）,主塔回流比13,互联物流液体流量500 kmol/h,气体流量950 kmol/h。在此参数下,计算得到的侧线采出乙苯质量分数为9992％,满足乙苯产品的纯度要求。     

叔丁醇-乙醇-水混合溶液萃取分离工艺流程模拟与优化

以乙二醇为萃取剂,利用Aspen Plus软件中的Rad Frac模块和NRTL物性方法对叔丁醇-乙醇-水混合溶液的常规萃取和隔壁塔萃取分离工艺流程进行了模拟与优化,分别考察了各塔回流比、塔板数、原料进料位置、萃取剂用量及进料位置、侧线采出位置等因素对分离效果的影响。结果表明:隔壁塔萃取分离模拟工艺最佳优化条件中萃取塔T 1～T 4的理论塔板数依次为26,26,41,15块,进料塔板依次为第7,15,40,16块,回流比依次为2.5,1.3,2.7,2.0,T 2和T 3萃取剂进料位置均为第5块;2种工艺分离出的叔丁醇、乙醇、水的质量分数均超过95.00%,且隔壁塔萃取分离工艺比常规萃取分离工艺节能约65.03%。     

二氯甲烷废溶剂回收的工艺研究

采用Aspen Plus软件对二氯甲烷废溶剂回收分离过程进行模拟研究,确定了萃取塔(T1)的理论塔板数、萃取剂水的用量、二氯甲烷精馏塔(T2)的进料塔板位置、回流比R及理论板数等。通过萃取和精馏分离提纯了二氯甲烷废溶剂中的二氯甲烷,在工艺参数:萃取塔(T1)的理论塔板数为8,萃取剂水与二氯甲烷废溶剂质量比为0.5,二氯甲烷精馏塔(T2)理论塔板数为20,实际塔板数取30为佳,二氯甲烷溶剂从16～18块塔板进料,侧线采出二氯甲烷,回流比R为1.5时,塔顶产品二氯甲烷的质量分数≥99.70%,水分≤0.15%。     

萃取精馏脱除烃类物流中二甲醚的模拟研究

以甲醇制丙烯工艺典型的脱丙烷萃取精馏塔进料为研究对象,利用Aspen Plus软件对甲醇萃取精馏脱除烃类产物中二甲醚杂质的过程进行了模拟研究。在规定塔顶甲醇的含量为3×10-4(w)和塔顶丙烷的回收率为99.5%(w)的设计要求下,考察了萃取精馏塔的溶剂比(甲醇与烃类进料的质量比)、理论塔板数、烃类进料位置、萃取剂(甲醇)进料位置等因素对萃取精馏塔能耗和分离效果的影响。在满足塔顶二甲醚含量低于1×10-6(w)且塔釜丙烯损失尽量少的优化目标前提下,得出较优的工艺参数:溶剂比0.3,理论塔板数100,烃类进料位置为第65块塔板,甲醇进料位置为第25块塔板。在该工况下,塔釜丙烯损失为0.12%(w)。     

常压精馏分离环氧丙烷-甲醇的工艺模拟

利用计算机对环氧丙烷-甲醇混合物进行了常压精馏过程模拟,体系的逸度系数和活度系数分别采用位力方程和 NRTL 热力学模型。分析了理论塔板数、进料位置、回流比、塔顶采出量等操作参数对过程的影响,并得出了最佳工艺参数为:采用45块理论塔板,第37块板进料,回流比为5,可以得到99.5%(质量分数)的环氧丙烷,同时塔釜得到98.2%(质量分数)的甲醇。模拟结果对工业过程的设计和设备改造具有一定指导意义。     

采用双效变压精馏工艺分离甲苯-正丁醇的模拟

采用双效变压精馏工艺流程分离甲苯-正丁醇物系。利用Aspen Plus化工模拟软件,以分离过程能耗最低为目标函数、甲苯和正丁醇纯度为约束变量,对双效变压精馏工艺流程进行了优化计算。模拟结果表明,采用负压和常压双效变压精馏工艺可以实现甲苯-正丁醇物系的高纯度分离,即负压塔的优化操作参数为:塔压20.0 kPa、理论塔板数26块、进料板为第12块塔板、回流比1.1;常压塔的优化操作参数为:塔压102.0 kPa、理论塔板数32块、进料板为第14块塔板、回流比3.2。计算结果表明,与两塔采用外界蒸汽供热的方式相比,采用常压塔塔顶汽相潜热为负压塔塔底再沸器供热可节能约42.3%。     

萃取精馏分离邻二甲苯-苯乙烯过程的模拟

选用N-甲基吡咯烷酮作为萃取剂,采用Wilson模型作为气液平衡的计算模型,利用化工流程模拟软件,对萃取精馏分离邻二甲苯-苯乙烯的过程进行模拟。考察了溶剂和原料的进料位置、萃取剂与原料的质量比(溶剂比)、回流比和理论塔板数对苯乙烯回收率和萃取精馏塔塔釜热负荷的影响,并通过正交实验设计得到较优的精馏操作参数。在满足产品中苯乙烯含量为99%(w)的条件下,正交优化的结果为:溶剂进料位置第6块塔板、原料进料位置第72块塔板、溶剂比9、回流比8、理论塔板数140。在该条件下,苯乙烯回收率为95.46%,热负荷为4.611 7 GJ/h,综合评价最好。     

反应耦合法制备苯氨基甲酸甲酯产物分离过程的模拟

对碳酸二甲酯(DMC)和二苯基脲反应耦合法合成苯氨基甲酸甲酯(MPC)的产物进行分离研究;测定了MPC的热重数据以及MPC-DMC物系的汽液平衡数据;在考虑了各组分分离特性的基础上,确定了单塔减压侧线采出工艺;采用AspenPlus过程模拟软件对分离工艺进行了模拟计算。优化的操作条件为:理论塔板数为12块,进料位置为第8块塔板,侧线采出位置为第4块塔板,塔顶采出量为535.3kg/h,侧线采出量为16.0kg/h,塔釜绝对压力为98.94kPa,回流比为0.12。在此条件下,分离得到的塔顶产品中xDMC=99.6%,DMC的收率大于99.0%;塔釜产品中xMPC=98.7%,MPC的收率大于99.0%。     

丙酮-丁醇精馏工艺中丁醇塔的优化模拟

针对发酵法的丙酮-丁醇精馏工艺中能耗较高的问题,提出一个优化方案:在醪塔增加一个侧线出料,醪塔的侧线与塔顶出料分别从不同位置进入丁醇塔,并增加丁醇塔的塔高,同时将丁醇塔内的分相罐移至塔外。采用PRO/Ⅱ化工流程模拟软件对优化后的丁醇塔进行模拟计算,考察了理论塔板数、进料位置、回流比对分离性能的影响。优化的丁醇塔为40块理论塔板,两股进料位置分别为第8块和第14块理论塔板,回流比为4。在此条件下,丁醇塔塔顶馏出物中水的质量分数由8.56%降为2.18%,丁醇的质量分数由2.71%降为微量,蒸汽消耗量与原丁醇塔相比降低了52.6%。工业试运行结果与优化结果吻合良好。     

进料组成变化对乙苯／苯乙烯分离塔的影响

针对苯乙烯装置乙苯／苯乙烯分离塔进料组成变化影响其分离效率的问题,运用AspenPlus流程模拟软件对该塔进行模拟计算。根据模拟计算结果,在保证苯乙烯产品质量的前提下,通过调整塔顶温度、回流比、塔顶采出量等工艺操作参数,将塔顶乙苯中苯乙烯质量分数控制在1％以下,从而提高了苯乙烯产品的产量。     

基于Aspen Plus的丙烷-异丁烷分离中精馏塔的设计与控制

利用Aspen Plus模拟软件对丙烷-异丁烷分离过程中的精馏塔进行研究,在设计规定下得到分离所需的理论板数、最佳进料位置、回流比和灵敏板等最优参数。通过Aspen Dynamics考察了进料变化对精馏塔塔顶压力、灵敏板温度、塔釜和回流罐液位变化以及塔顶和塔底产品采出量的影响,模拟结果对控制方案的选择和实际生产均具有重要的指导意义。     

裂解C_5反应精馏工艺的模拟计算

对裂解C5馏分反应精馏工艺建立了数学模型,利用Aspen Plus流程模拟软件对反应精馏工艺进行了模拟计算。分析了理论塔板数、进料板位置、回流比及塔板停留时间对精馏过程的影响,得出了裂解C5馏分反应精馏分离的工艺指标最优值。计算结果表明,最佳工艺条件为:理论塔板数为100~120块,进料板位置为第22~26块塔板,回流比为10~15,塔板停留时间为10~15 s。根据选定的工艺条件,在进料流量为18 750.0 kg/h、进料温度为60℃、进料位置为第24块塔板、全塔理论塔板数为100块、回流比为10、塔板停留时间为10 s的条件下,异戊二烯的收率可达98.15%,环戊二烯的转化率达93.23%,双环戊二烯(DCPD)选择性达98.75%,DCPD的收率为92.07%,达到了裂解C5馏分反应精馏工艺的指标要求。     

异丙醚-异丙醇有机废水回收过程的模拟与优化

基于Aspen Plus的概念设计,提出了非均相液液萃取与萃取精馏相结合的分离工艺,得到了质量分数均为99.5%的异丙醇和异丙醚产品,并利用灵敏度分析,确定了粗馏塔、水回收塔、异丙醇回收塔、乙二醇回收塔以及非均相液液萃取塔的最佳工艺参数:粗馏塔、水回收塔、异丙醇回收塔、乙二醇回收塔的理论板数分别为7,12,36,10;进料位置分别为塔底,第7块理论板,第4/30块理论板,第4块理论板;塔顶采出量分别为78.0,152.0,130.6,21.4 kg/h;液液萃取塔的理论级数为9。     

碳五分离预处理单元工艺流程的优化

采用Aspen Plus化工流程模拟软件对优化的碳五分离预处理单元工艺流程中的脱异戊二烯塔进行模拟计算,采用灵敏度分析工具对进料位置、回流比和塔顶馏出比进行优化。模拟得到脱异戊二烯塔的工艺参数:理论塔板数48块,进料位置第26块塔板,回流比7.0,塔顶馏出比0.46。采用小型装置进行脱异戊二烯的精馏实验和碳五的二聚实验。实验结果表明,脱异戊二烯塔工艺参数的模拟结果与实验结果吻合;在碳五分离预处理单元的脱轻塔与二聚反应器之间增加脱异戊二烯塔,可大幅度降低二聚反应器中的共二聚反应速率,使异丙烯基降冰片烯的生成量减少了49.4%,异戊二烯损失降低了2.1%。     

连续复合精馏法回收丙酮的研究

设计了连续复合精馏装置,精馏段采用浮阀板式结构,提馏段采用φ3×3θ环填料结构.考察了塔顶出料速度、理论塔板数、进料位置及回流比等因素对分离效果的影响.结果表明,复合精馏塔较佳工艺条件为:塔顶出料速度0.32 g/min,理论塔板数41块,进料位置为第30～35块塔板,回流比为2.此时丙酮的质量分数和收率分别达99.08％和98.71％.采用Aspen Plus化工流程模拟软件对连续复合精馏过程进行模拟计算,模拟值与实验值相对误差＜1％.     

萃取精馏脱高温费托合成C_6馏分中的含氧化合物

采用PRO-Ⅱ模拟平台,选择NRTL热力学方法,以二甲基亚砜、1-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、N,N-二甲基甲酰胺和乙二醇4种溶剂为萃取剂,采用萃取精馏法对高温费托合成C6馏分脱含氧化合物流程进行了模拟,并考察了V(萃取剂)∶V(C6馏分)、塔板数、进料位置、回流比等工艺条件对分离结果的影响。模拟结果显示,NMP为最佳萃取剂,最优模拟操作条件为:理论塔板数为30块、进料位置为第15块,回流比为2,溶剂比为2。采用实验室小型精馏塔对高温费托合成C6馏分进行实验验证。实验结果表明,塔顶采出液中的正丙醇+2-丁酮+丁醛的总含量小于0.1%(w),塔釜采出液中1-己烯含量小于0.1%(w),与模拟值吻合良好。     

完全热集成变压精馏分离丙酮-甲醇共沸物的过程模拟

基于丙酮-甲醇共沸物对压力变化敏感的特点,采用完全热集成变压精馏工艺分离该共沸物。基于相图分析,确定了精馏序列。以全流程的年度总费用TAC最小为目标,对两塔的塔板数、进料位置和回流比进行了优化设计。确定了丙酮-甲醇混合物(m丙酮:m甲醇=40:60)进料流率为3000kg/h的最佳工艺参数:低压塔操作压力为101.325kPa,塔板数为52块,丙酮-甲醇混合物和循环物流分别在第37块和22块位置进料,回流比为1.8;高压塔操作压力为506.625kPa,塔板数为33块,进料位置为第16块,回流比为4.3。高压塔塔顶物流和低压塔塔釜物流有43℃温差,满足完全热集成的条件,热集成负荷为1234.51kW。甲醇和丙酮纯度达到了99.9%,满足分离要求。结果表明完全热集成变压精馏工艺可以有效分离丙酮-甲醇共沸物。