热集成变压精馏分离乙二胺水溶液的模拟

基于乙二胺和水物系共沸组成随压力变化显著的特点,采用变压精馏工艺分离乙二胺和水物系:为了降低变压精馏工艺的能耗,提出了热集成变压精馏新工艺。使用ChemCAD软件,对变压精馏工艺和热集成变压精馏工艺进行了模拟。结果表明:采用变压精馏工艺和热集成变压精馏工艺都能实现乙二胺和水共沸物的高纯度分离,每个产品的纯度都可以达到99%;与变压精馏工艺相比,采用热集成变压精馏工艺,加热公用工程可节能33.91%;冷却公用工程可以节能34.94%。     

稀醋酸共沸精馏脱水工艺的模拟

醋酸是一种重要的化工原料,其水溶液广泛存在于各类工业过程中。由于醋酸与水会缔合使得两者的相对挥发度不大,生产中用于分离醋酸/水的工艺能耗较高,因此研究者和工业界都在寻求更好的分离方法。本文以醋酸正丙酯做挟带剂,应用Aspen Plus流程模拟软件,汽相逸度采用Hayden-O’Connell方程,液相活度系数采用NRTL方程计算,实现了稀醋酸共沸精馏脱水工艺的模拟。本文详细讨论了全塔理论板数、进料位置、回流比等因素对脱水塔性能的影响。结果表明,在理论板数50块,回流比3.2,醋酸进30块板,挟带剂与进料比0.15条件下,塔釜得到醋酸浓度高于95%。模拟结果对醋酸脱水工艺的设计和改造具有重要的指导意义。     

溶剂脱水塔共沸精馏过程模拟与优化

针对溶剂脱水塔醋酸分离难的问题,利用剩余曲线图(RCM)法研究醋酸-水-NBA三元共沸物体系,理论分析回流组分的改变对溶剂脱水塔操作的影响.运用ASPEN PLUS软件模拟某石化公司的脱水塔装置,结合实际分析精馏过程的各种影响因素,和优化相应的操作参数.回流比在0.76,水回流率在0.0285,酯相回流中的116流股比率控制在0.9时,模拟结果最佳.该结果对生产会有一定的指导作用.     

烯丙醇脱水共沸精馏过程的节能工艺研究

针对烯丙醇脱水共沸精馏过程能耗高的特点,本文使用专业模拟软件Aspen Plus对烯丙醇脱水工艺建立了共沸精馏稳态模型并将热泵精馏、隔壁塔分别应用到共沸精馏工艺,以能耗和年总费用为评价指标,对其进行节能优化。与常规共沸精馏对比结果为：回收期较短时（〈10年）采用共沸隔壁塔方案节能效果更明显。当回收期较长时（〉9年）热泵精馏方案经济效益更加突出。     

萃取精馏分离乙醇-甲苯共沸体系的模拟与优化

利用化工流程模拟软件,选用Wilson模型作为气液平衡的计算模型,对萃取精馏分离乙醇-甲苯共沸物的过程进行模拟研究。考察不同溶剂对乙醇一甲苯相对挥发度的影响,筛选出适宜的溶剂为正丙苯。对溶剂和原料的进料位置、溶剂比、回流比和溶剂进料温度对萃取精馏效果的影响进行了模拟分析。在保证产品乙醇、甲苯质量分数均在0.998以上的条件下,萃取精馏塔模拟优化结果为:全塔总理论板数35块,溶剂进料位置第16块塔板、原料进料位置第32块塔板、溶剂比1.2、回流比1.6、溶剂进料温度为常温。模拟结果可用于指导实际过程分析和设计。     

醋酸脱水非均相共沸精馏过程多稳态研究

非均相共沸精馏过程中存在多稳态现象,它给共沸精馏过程的分析和控制带来了用难.本文利用流程模拟软件Aspen Plus对以醋酸正丁酯为共沸剂的醋酸脱水共沸精馏过程进行模拟计算.在稳态模型基础上,选择酯相进料流量为操作变量,塔底出料中醋酸含量为观察变量,对醋酸脱水系统进行灵敏度分析.分析结果表明,系统中存在多稳态区域,不同稳态下系统的行为特征相差较大.对开环系统进行动态脉冲测试表明,系统在酯相进料流量正脉冲作用下会从正常工作的稳态变化到低稳态,而通过控制精馏塔内温度变化区间的位置能够保证系统运行在所需的稳态上.最后,针对非均相共沸精馏过程模拟计算很难收敛到所需稳态的问题,本文分析指出可以通过酯进料流量的调节使模型计算收敛到所需的稳态.本文的多稳态研究方法较容易扩展到其它的非均相共沸精馏体系,研究结果将为实际共沸精馏过程的分析设计提供参考.     

乙酸乙酯-水共沸体系萃取精馏萃取剂的分子设计

本文以修改的遗传算法设计萃取精馏乙酸乙酯-水共沸体系萃取剂的分子,设计过程包括4个部分:初始化种群,适应度函数计算,遗传算法操作算子的设计,分子设计结果分析.用基团号重新编码的方案表示初始化种群中的分子,适应度函数以给定的分子性质限制来表示,以S形函数和高斯函数度量,改进遗传算子中的选择策略和交叉算子,使分子结构稳定且形式多样,避免遗传算法不易得到全局最优解和收敛容易提前.分子设计结果分析是从工业应用的角度出发,对设计出的最终子代中适应度值接近于0.70的分子,从相对挥发度、熔点、沸点等方面进行综合筛选,得到经济合理、应用价值较高的萃取剂.最终编制出乙酸乙酯-水体系萃取精馏萃取剂分子的程序,找出乙二醇,二乙醇胺及二甲亚砜等较好的萃取剂.作者等提出的方法对预测相对挥发度的值与顾正桂等报道值的相对偏差小于10％,方法可靠.     

基于软测量技术的推断控制在共沸精馏系统中的应用

针对某丁二烯共沸精馏塔控制系统实际存在的问题，利用大量的现场数据，运用基于回归分析的软测量技术，设计了釜液中水含量软测量模型，实现了釜液水含量的在线实时估计。同时并根据实际的质量控制目标，设计了一个基于软测量的推断控制方案，并在推断控制算法中增加了约束控制功能，增强了控制系统的可靠性和实用性。现场运行结果表明，控制系统能够有效地解决精馏塔产品质量不能在线实时检测和直接质量闭环控制的问题，实现了釜液水含量的卡边控制。     

加盐萃取精馏制取无水乙醇的过程模拟

以改进的LIQUAC模型为热力学基础，编写了计算电解质溶液汽液平衡的子程序，并将其链接到化工流程模拟软件PRO/Ⅱ5.10中，进而模拟了加盐萃取精馏制取无水乙醇的工艺流程。模拟结果与工业生产的实际情况基本符合。在些基础上，将此工艺与本文及其它文献中模拟的溶盐精馏、萃取精馏和共沸精饮馏等各种制取无水乙醇的工艺进行了比较研究。     

萃取精馏法分离甲醇/乙酸乙酯/乙酸甲酯共沸物的研究

由于甲醇/乙酸乙酯和甲醇/乙酸甲酯体系均存在共沸现象,因此对于甲醇/乙酸乙酯/乙酸甲酯三元混合物,采用普通的精馏方法很难将甲醇有效分离。本文采用萃取精馏的方法,首先分别比较了不同萃取剂对甲醇/乙酸乙酯和甲醇/乙酸甲酯体系相对挥发度的影响,并选择较为合适的萃取剂。接着利用流程模拟软件Aspen Plus对萃取精馏过程进行了全流程模拟,并对溶剂比、萃取塔理论塔板数、原料与萃取剂进料位置、萃取剂进料温度等因素对分离效果的影响进行了考察,得出了如下较优的工艺参数:萃取塔理论板数为80块,萃取塔原料进料位置为第19块板,萃取塔萃取剂进料位置为第3块板,萃取塔萃取剂进料温度为40℃,溶剂比为3.0;回收塔理论板数为5块,进料位置为第3块板。通过萃取精馏分离工艺,得到的甲醇产品纯度达到0.999以上,其中的羰基化合物质量含量小于20×10~6,符合国标GB338-2011中优等品的标准。     

恒沸精馏乙酸丁酯和正丁醇过程的优化

乙酸丁酯和正丁醇是两种重要的有机化工原料,广泛应用在化工和制药行业中.在青霉素提取过程中产生大量的含乙酸丁酯、正丁醇、水的混合物,如何将其分离,有实际的意义.本文介绍皂化处理方法和恒沸精馏分离方法,通过利用3A分子筛优化恒沸精馏工艺过程,从而达到节能降耗20%的目的.     

Experimental investigation of conventional control strategies for a heterogeneous azeotropic distillation column

In this work, a laboratory scale sieve plate distillation column was constructed to investigate the conventional control strategies of an isopropyl alcohol (IPA), cyclohexane (CyH) and water (H₂O) heterogeneous azeotropic distillation column. Steady state process analysis showed that the optimal operation point should be located at a critical reflux, a transition point at which the distillation path switches from a route that passes through IPA+H₂O azeotrope to one that passes through IPA+CyH azeotrope. At this critical reflux, a high purity IPA product can be obtained with minimum energy consumption and maximum product recovery. However, the steady state is extremely sensitive to feed disturbances. A good control strategy must be able to maintain a steady column temperature profile that shows a plateau near 70°C to ensure passage around IPA+CyH azeotrope. In this study, an inverse double loop control strategy is recommended. Through experimental testing, the proposed control strategy was demonstrated to keep the product IPA purity at the desired high-purity level under all feed disturbance changes while other conventional control strategies fail.     

Plant-wide design and control of acetic acid dehydration system via heterogeneous azeotropic distillation and divided wall distillation

Energy-saving plant-wide design and plant-wide control of an acetic acid dehydration system with the feed containing methyl acetate and p-xylene are investigated in the study. A heterogeneous azeotropic distillation using isobutyl acetate as an entrainer is designed to obtain high-purity acetic acid at the column bottom and to keep a small acetic acid loss through the top aqueous draw. The accumulation of p-xylene in the column is avoided by adding a side product stream. The mixture in the aqueous phase of decanter, containing mostly water, methyl acetate, and isobutyl acetate is separated using a divided wall distillation column. The whole acetic acid dehydration system includes a heterogeneous azeotropic distillation column and a divided wall distillation column.The control strategies using temperature loops are proposed for this acetic acid dehydration system. For the heterogeneous azeotropic distillation column, the requirements for acetic acid compositions in both the aqueous phase of the decanter and the column bottom can be satisfied by designing entrainer inventory temperature control and cascade temperature control simultaneously. The stages of controlled temperatures are chosen by singular value decomposition and closed-loop analysis methods based on the criteria of minimum entrainer makeup. For the divided wall distillation column, steady-state analysis methods are used for the selection of proper controlled and manipulated variables and the determination of their pairings. Dynamic simulation results demonstrate that the proposed plant-wide control strategy can maintain product purities and reject external disturbances in feed flow and composition changes as well as internal disturbances such as changes in liquid and vapor splits.     

乙酸甲酯催化精馏水解塔过程模拟

分析乙酸甲酯催化精馏水解过程,建立该实验塔物理模型,据此合理简化,建立平衡级与固定床相结合的数学模型及其计算方法.应用该模型方法对本工艺试验的3种催化精馏塔型,分别按2种工况模拟实验过程,得到了与实测数据吻合良好的计算结果.验证了该模型和计算方法的适用性和准确性,能够为过程放大和工艺条件优化提供可靠数据.     

加盐萃取精馏制取无水乙醇的过程模拟

以改进的LIQUAC模型为热力学基础,编写了计算电解质溶液汽液平衡的子程序,并将其链接到化工流程模拟软件PRO/Ⅱ5.10中,进而模拟了加盐萃取精馏制取无水乙醇的工艺流程。模拟结果与工业生产的实际情况基本符合。在此基础上,将此工艺与本文及其它文献中模拟的溶盐精馏、萃取精馏和共沸精馏等各种制取无水乙醇的工艺进行了比较研究。     

反应精馏合成乙酸乙酯的实验研究与模拟

本文以Amberlyst-36Wet离子交换树脂为催化剂,采用间歇搅拌釜式反应器,在消除内外扩散影响的条件下,测得不同温度下反应速率常数.研究自制反应精馏塔中(直径25 mm,高2.2 m)乙酸乙酯的合成工艺,得到反应精馏的工艺参数.在实验基础上,建立改进工艺的Aspen Plus模拟流程图.实验结果与模拟计算值吻合良好,表明所建立的Aspen Plus模型能够很好地描述反应精馏合成乙酸乙酯过程.以乙醇转化率、产品乙酸乙酯的收率和塔顶油相乙酸乙酯的质量分率为考察目标,通过流程模拟和灵敏度分析,确定该工艺的最佳工艺参数:精馏段、反应段和提馏段的理论板数分别为9、7和7;醋酸和乙醇的最佳进料位置在第9块和第16块塔板上;回流比R为1.6.在此工艺条件下,产品乙酸乙酯的含量是95.2%(wt),乙醇转化率为96.1%.