C3选择性加氢能量耦合催化精馏结构与分析

提出了一种C₃选择性加氢能量耦合催化精馏新工艺,首先将催化精馏构件放置在丙烯精馏塔的提馏段,再将丙烯塔与脱乙烷塔通过气液流股连接成热耦合结构。与传统加氢工艺相比,能量耦合催化精馏工艺通过分离和加氢反应的结合使丙炔、丙二烯加氢过程的选择性得到较大幅度的提高,并通过热量耦合消除丙烯在脱乙烷塔内的返混,从而降低分离能耗。采用Aspen Plus化工流程模拟软件对该流程进行模拟。模拟结果表明,能量耦合催化精馏工艺可以使丙烯收率提高0.74%～2.19%,年度冷剂费用降低2.44%～3.61%。同时,热量耦合催化精馏工艺对于重质裂解原料油具有更好的适用性。     

C_3选择性加氢热耦合催化精馏流程模拟

针对C3选择性加氢过程中冷剂费用过高问题提出将选择性加氢催化反应器设置在脱乙烷精馏塔的提馏段,并通过原流程的3个精馏塔的不同热耦合方式所构成的3种热耦合催化精馏结构;对三热耦合催化精馏结构分别进行严格模拟和评价,表明通过分离和加氢反应的结合增加了加氢反应的转化率,并通过热耦合降低了分离能耗,年度总费用降低显著。模拟结果表明,3种方案的年度总费用节约效果分别为4.107%、6.420%和10.337%。     

C3馏份选择加氢催化精馏工艺及其催化剂的研究

对C3馏份选择加氢催化剂及工艺条件进行了研究,试验结果表明,含有3.17%(物质的量的含量)丙炔和丙二烯的C3馏份经催化精馏加氢,塔顶C3馏份中的炔烃、二烯烃可脱至≤10μg/g,丙烯收率≥102%。经262h考核,催化剂仍保持良好的活性和选择性。     

热耦合精馏工艺的模拟

为了进一步了解热耦合精馏工艺的适用范围,同时寻找其中经济性较优的工艺流程,本文利用Aspen Plus流程模拟软件,针对相对挥发度依次递增的四组二元物系(苯-氟苯、苯-正庚烷、苯-甲苯、苯-氯苯)分别开展了常规精馏和4种热耦合精馏工艺(热泵精馏塔、理想内部热耦合精馏塔、内部热耦合精馏塔简化构型、差压热耦合精馏塔)的模拟研究,过程优化的目标函数为年均总费用最低。通过优化结果的对比可知,热耦合精馏工艺在分离相对挥发度较小的物系时能耗相对较低,经济性相对较好,其中又以热泵精馏塔和差压热耦合精馏塔的效果最为显著;而在相对挥发度较大的物系分离中,常规精馏则是较为合适的工艺选择。此外,随着投资回收期的减小,热耦合精馏工艺相对于常规精馏工艺的优势也有所下降。     

热集成复杂精馏流程综合的随机最优化方法

This paper addresses the application of stochastic optimization approaches to the synthesis of heat integrated complex distillation system, which is characterized by large-scale combinatorial feature. Conventional and complex columns, thermally coupled (linked) side strippers and side rectifiers as well as heat integration between the different columns axe simultaneously considered. The problem is formulated as an MINLP (mixed-integer nonlinear programming) problem. A simulated annealing algorithm is proposed to deal with the MINLP problem and a shortcut method is applied to evaluate all required design paxameters as well as the total cost function. Two illustrating examples are presented.     

环己酮精馏装置热耦合节能技术改造

针对环己酮精馏装置蒸汽及循环冷却水消耗量大的问题,采用热耦合精馏技术,利用强制循环泵将脱酮塔塔釜冷物料送至再沸器,与脱轻塔塔顶采出的高温气相进行热交换,再沸器不再使用蒸汽热源,大幅减少了脱酮塔的热能消耗量;同时,脱轻塔塔顶气相冷凝器的循环冷却水也不再使用。此项技改取得了很好的经济和社会效益,对企业节能降耗起到积极推动作用。     

碳三催化精馏加氢模拟计算

在对碳三系统进行动力学研究的基础上,完成了碳三催化精馏塔模型的建立,并应用三对角矩阵法对其求解。对燕山石化乙烯二次扩产高压脱丙烷催化精馏塔进行MAPD(丙炔、丙二烯)催化精馏加氢计算,将计算结果与Lummus公司的设计数据进行比较,吻合良好。     

基于内模控制的内部热耦合精馏策略

精馏过程约占工业总能耗的1/3,其节能控制潜力很大。内部热耦合精馏(ITCDIC)是迄今为止所提出的节能效果最好(比常规精馏节能40%以上)却没有商业化的节能技术。主要原因在于该过程具有较强的非线性、复杂的动态特性以及耦合性,给控制方案的设计带来了极大的困难。通过建立更为精确的二阶内部模型,提出了一种有效的ITCDIC内模控制方案。实例研究结果表明,与传统控制方案PID相比,控制品质更加稳定可靠;同时,与目前国际上公开报道的最好结果相比,该控制方案有更广泛的操作域,鲁棒性更强。     

Cu-Mo/C催化油酸甲酯选择性加氢脱氧制备生物柴油

使用四水合钼酸铵和三水合硝酸铜制备了Cu-Mo/C,并将其用作油酸甲酯选择性加氢脱氧反应的催化剂。利用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和电子顺磁共振波谱(EPR)对催化剂进行表征,并探讨了Cu-Mo/C催化油酸甲酯制备生物柴油的较佳工艺和Cu-Mo/C的催化性能。研究结果显示：Cu的加入促进了Mo/C催化剂的形成,催化剂中的Mo₂C组分和MoO₂组分共同作用,MoO₂组分中的氧空位可以优先吸附底物中的■键,随后Mo₂C组分对其进行加氢脱氧,避免了■键发生加氢反应,实现了高催化活性和不饱和烃选择性加氢脱氧的优异性能。在反应温度280℃,氢气压力2.5 MPa,反应时间3 h的条件下油酸甲酯转化率达到98.8%,不饱和烃选择性为40.2%。Cu-Mo₁₀/C催化活性与贵金属Pd和商业催化剂Mo/C相当,但不饱和烃选择性更高,且具有良好的稳定性。     

理想热耦合精馏的特性研究

建立了理想热耦合精馏的模型,采用PRO/Ⅱ对此模型进行模拟计算,将计算结果与普通精馏过程对比,证明理想热耦合精馏的节能效果明显.通过研究精馏塔内温度和气液分布特点,提出了对塔内件的设计要求,分析了不同因素对理想热耦合精馏的影响.     

差压热耦合反应精馏塔的模拟研究

为了降低反应精馏塔能耗,将差压热耦合技术与反应精馏技术结合,提出了一种新型的差压热耦合反应精馏的流程,并将其应用于乙酸正丁酯的合成中。应用Aspen Plus模拟软件对新工艺流程以及常规反应精馏流程进行了模拟,通过考察压缩比、进料位置、进料醇酸摩尔比等因素对差压热耦合反应精馏合成乙酸正丁酯工艺的影响,得到最优条件。同时,将该工艺与常规反应精馏工艺进行比较,结果显示,新工艺能够大幅度降低能耗,与常规反应精馏装置相比可节能40%左右。     

碳三催化蒸馏选择加氢工艺研究

将碳三加氢催化剂装入高压脱丙烷塔,在完成碳三、碳四分离的同时实现了丙炔、丙二烯的加氢.在1.6～2.0MPa时,塔顶丙炔、丙二烯的质量分数控制在1.5×10-5以下,丙烯收率达到102%.研究了压力、空速、回流比、氢炔比对产率的影响,1840h的长周期考察表明催化蒸馏加氢工艺可以延长运转周期.     

TCS-S热偶精馏过程的优化设计

建立了TCS－S热偶精馏过程优化设计的数学模型，给出非精晰分割精馏塔最小回流比的求解方法，并给出简捷计算和严格计算的求解过程，编制了计算机程序。用苯－甲苯－乙苯物系为例进行考核计算，与普通塔的两个分离序列进行比较，节能效果十分显著。     

三组元全热耦合精馏过程的模拟计算

本文利用Aspen软件对三组分进料全热耦合精馏的分离流程进行设计和模拟,建立了相应的具体计算步骤。首先利用三塔模型把热耦合精馏过程简化为3个单独的简单清晰分割塔,通过简捷法设计和模拟得到塔板数和回流比等初值后进行严格法模拟,得到热耦合精馏的数据和操作条件。然后采用Aspen软件中的RadFrac模型,将三塔模型的模拟初值代入全热耦合模块进行严格模拟。结果表明,采用全热耦合精馏分离C4三组分比传统精馏的直接序列和间接序列节能约为20%。     

Optimal retrofit design of extractive distillation to energy efficient thermally coupled distillation scheme

Design and optimization procedures employing the response surface methodology (RSM) for retrofitting the conventional extractive distillation sequence to a thermally coupled extractive distillation scheme (TCEDS—SR) is presented. The optimum TCEDS—SR structure can be found in a practical manner with minimal simulation runs. Furthermore, the RSM allows the interactions between variables to be identified and quantified. The separation of close boiling point mixtures and azeotropic mixtures was examined to test the proposed method. The predictions agreed well with the results of a rigorous simulation. The results showed that a retrofit of the extractive distillation sequence to TCED—SR can achieve significant energy savings compared to the conventional extractive distillation sequence. © 2012 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 59: 1175–1182, 2013     

内部热耦合反应精馏塔塔构型的研究

以乙酸甲酯水解为例,利用模拟软件Aspen Plus建立了内部热耦合反应精馏塔模型,研究了内部热耦合反应精馏塔各种可能塔构型的节能效果,并且在相同的产品要求和最小传热温差下对内部热耦合反应精馏塔各构型的能耗进行了对比。结果表明,塔构型对乙酸甲酯水解的内部热耦合反应精馏流程的操作性能有重要的影响,并且存在最佳构型。其最佳构型的特征为,反应段全部在内部热耦合反应精馏塔的精馏塔内且精馏塔与提馏塔中理论板均参与传热的塔构型。     

差压热耦合蒸馏节能技术

开发了一种广泛适用于蒸馏分离过程的新型差压热耦合蒸馏技术,该技术将精馏塔分割为两个压力不同的塔,利用高压塔顶蒸汽作为低压塔底的热源,实现热能的耦合匹配,达到蒸馏过程大幅度节能的目的。利用计算机模拟方法对该技术应用在丙烯-丙烷分离和混合C4分离过程中的节能效果进行了计算和分析,结果表明与现有常规蒸馏过程相比,差压热耦合低能耗蒸馏过程能耗可以分别降低92.3%和87.1%,节能效果显著。     

TCS-S热偶精馏过程的最优控制

根据严格逐板计算的结果，运用差分法求出灵敏度系数，对TCS-S热偶精馏进行灵敏度分析，确定灵敏板的位置即确定最优控制点，在此基础上选择最优控制方案，实现TCS-S热偶精馏塔的最优设计。