甲基氯硅烷精馏流程的模拟与优化

采用Aspen plus软件对工业七塔精馏过程进行全流程建模与模拟,优化工艺参数,研究了新的精馏节能工艺。对一甲塔等7个精馏塔采用双因素水平的灵敏度分析,考察了塔釜采出率、回流比、进料位置和塔顶压力对产品浓度和热负荷的影响,确定一甲塔最优的工艺参数：塔釜摩尔采出率为0.92,摩尔回流比为130,塔顶压力为0.18 MPa,总理论板数为400,在210块理论板位置进料。在此基础上,针对高能耗的脱高塔/脱低塔,模拟研究了双效精馏新工艺,新工艺可节省39.70%的年总成本;针对一甲塔模拟研究了热泵精馏新工艺,新工艺可降低41.42%的年总成本。     

苯酚丙酮装置焦油塔新工艺

苯酚丙酮装置生产过程中会产生焦油,国内某苯酚丙酮装置精馏单元焦油塔采用单塔运行模式,焦油塔塔釜温度为235℃,热源为4.2MPa蒸汽,在高温运行下,塔釜换热器内物料易发生结焦。结焦后换热器换热效率下降,导致蒸汽用量增加。结焦到一定程度后,必须将精馏单元停车,对塔釜换热器进行机械清洗。研究结果表明,将目前的单塔精馏改为双塔精馏,改变后可以降低塔釜温度,将热源由高压蒸汽调整为中压蒸汽,一方面减少蒸汽消耗量,另一方面减少塔釜重组分焦油的产生量,从而降低塔釜再沸器结焦速率,减少清洗频次,提高装置运行周期。     

带有冷存料塔釜的热敏物料间歇精馏

提出了带有冷存料塔釜的热敏物料间歇精馏流程，该流程包括冷存料塔釜、预热-冷却器、循环泵、蒸发器和精馏塔及冷凝器。该过程的设备降解指数比常规间歇精馏过程小得多。通过模拟计算，研究了回流比、预热-冷却器面积、塔釜冷却量、蒸发器加热量以及泵循环流量对热敏精馏过程的影响。     

带塔底储罐的间歇萃取精馏的实验研究

提出了带塔底储罐的间歇萃取精馏操作方式.新操作方式使精馏过程中加入的溶剂及塔内回流液直接流入塔底储罐,不再返回塔釜.以乙二醇为溶剂分离乙醇–水共沸物的实验研究表明,新操作方式克服了普通间歇萃取精馏塔釜体积庞大的缺陷,同时具有塔釜温度稳定、加热容易控制、收率提高等优点.     

甲醇三塔精馏工艺设计

介绍了甲醇三塔精馏工艺,并对三塔精馏工艺进行模拟。在满足塔顶甲醇纯度要求的条件下探讨了常压塔塔釜甲醇浓度对塔系热负荷的影响,侧线采出量对塔系热负荷、塔釜杂醇浓度的影响。计算结果可用于甲醇精馏塔的设计及优化。     

塔釜液闪蒸再沸式热泵精馏节能特性研究

针对丙烯-丙烷、苯-甲苯物系,对塔釜液闪蒸再沸式热泵精馏的系统特性进行分析,采用稳态模拟技术对两种物系常规精馏流程和热泵流程进行研究,确定最优理论板数和最佳进料板位置,在最优条件下研究不同进料物系对热泵精馏节能效果的影响。将热泵精馏流程的计算结果与常规精馏塔进行比较,结果表明,与常规精馏相比,热泵精馏节能优势明显,沸点相近的丙烯-丙烷物系更适用于塔釜液闪蒸再沸式热泵精馏,节能率在80%以上,经济效益非常可观。     

伴有简单蒸馏的间歇萃取精馏方法研究

提出了伴有简单蒸馏的间歇萃取精馏操作方式。在新操作方式中，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，再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。以乙二醇作溶剂分离乙醇-水物系统为例的实验研究表明：新的操作方式具有塔釜温度稳定、溶剂回收简便、操作时间短和操作弹性大等优点。     

双溶剂进口的双釜间歇萃取精馏

提出了带有塔底回收釜及双溶剂进口的间歇萃取精馏操作方式。在新操作方式中,塔内回流液不流回塔釜,而是流入塔底回收釜,再经简单蒸馏气相返回塔釜,回收后的溶剂返回精馏塔中。以乙二醇作溶剂分离乙醇-水物系的实验结果表明,当间歇操作次数为2时,产品采出率最大,单位产品消耗的新鲜溶剂量最少。新操作方式具有塔釜温度变化平稳,新鲜溶剂用量相对较少等优点。     

多效反应精馏过程生产氯化苄的能量集成

以甲苯氯化生产氯化苄为研究对象,对带侧反应器的反应精馏与精制塔串联工艺(CSRRT)进行研究及能量分析,建立了分段反应精馏与精制塔串联生产氯化苄的新工艺。利用精制塔塔顶蒸汽潜热加热第一段反应精馏塔的塔釜,建立了多效反应精馏(MERD);进一步利用侧反应器的甲苯氯化反应热加热第一段反应精馏塔的塔板物料,建立了多效透热反应精馏(MEDRD)。在相同生产要求下,对3种工艺的能耗进行比较。结果表明,MERD和MEDRD过程实现了能量的优化利用,与CSRRT过程相比,塔釜总再沸器热负荷分别降低16.8%和33.7%。     

热泵精馏应用于异丁烷精馏过程的节能改造

异丁烷资源丰富,但工业利用率低,造成资源未得到合理利用。本文首先分析了C₃和C₄混合物分离体系的特点,建立异丁烷精馏常规工艺流程,并对其进行模拟计算。模拟结果表明:塔釜蒸汽消耗量较大,造成能耗过高。目前,解决精馏过程能耗过高的处理方式集中在工艺参数的优化,在精馏方式上却少有报道。为了解决这一问题,本文提出了采取热泵精馏技术进行节能改造,并建立了异丁烷精馏的热泵精馏新工艺。通过模拟计算且对结果进行深入分析,得出当塔顶/塔釜压力分别为7×10⁵Pa和7.5×10⁵Pa、循环工质流量3055.13kmol/h、压缩机压缩比为2.286条件下满足分离要求,且能耗较低。分析热力学效率与经济性并与常规流程进行对比,结果表明:热泵精馏新工艺节能效果极佳,由常规精馏的68.16GJ/h降低为热泵精馏的45.87GJ/h;热泵精馏新工艺适用于该体系且更加节能、环保。     

分隔壁萃取精馏塔分离醋酸水溶液的模拟

提出了一种新的单塔萃取精馏精制醋酸水溶液的新工艺,该工艺采用分隔壁萃取精馏塔(DWC-E)替代常规萃取精馏流程的萃取精馏塔及溶剂回收塔,不仅节省了设备投资,而且降低了总能耗。利用Aspen Plus模拟软件,对DWC-E塔及常规萃取流程进行了模拟。DWC-E塔的操作条件:塔板数40块,侧线精馏段的板数10块,回流比2,溶剂摩尔比2.5,在此条件下,比较了常规萃取精馏流程与分隔壁精馏塔内温度、液相组成及汽液相流量的变化。结果表明,DWC-E塔比常规的2塔萃取精馏流程节能23.91%。     

热泵精馏在三氯氢硅提纯过程中的模拟

运用化工模拟软件Aspen Plus,选用NRTL-RK物性模型和RADFRAC精馏模型,对三氯氢硅精馏塔的两种热泵流程进行了模拟计算,分别是塔顶气体直接压缩式和塔釜液体闪蒸再沸式热泵精馏。对比热泵精馏流程和常规精馏流程,结果表明：对三氯氢硅提纯而言,塔釜液体闪蒸再沸式热泵流程更有利。本研究采用双塔串行流程提纯三氯氢硅,运用塔釜液体闪蒸再沸式热泵精馏技术,优化后的主要操作参数为：T1塔回流比20,节流阀压力180 kPa,压缩机出口压力309 kPa;T2塔回流比5,节流阀压力227 kPa,压缩机出口压力310 kPa。优化后三氯氢硅的一次收率为88.75%,纯度超过99.9999%;在处理量相同情况下,与常规精馏相比,能耗费用节约82%。     

面向精馏控制的能耗数据监测

在“双碳”目标背景下，寻求面向工业数据的精确监控，并实现精馏过程节能操作十分重要。本工作针对精馏过程塔顶、塔釜存在热耦合的情况，提出了统计过程控制(Statistical Process Control, SPC)和工程过程控制(Engineering Process Control,EPC)相结合的精馏过程监控策略，并以苯塔精馏的解耦控制为案例，探讨系统引入阶跃、斜坡扰动时，联合EPC与SPC对该过程控制/操作变量的均值漂移工况进行分析。仿真结果显示，针对塔顶回流阀坏导致回流量斜坡上升的情况，发现EPC在较长时间内能维持塔顶、塔釜温度稳定，但是SPC识别出塔顶、塔釜能耗均可能上升的情况。因此，精馏过程在传统EPC控制下，增加SPC可有效预报出精馏控制冷、热能耗均同时、同向漂移的情况，为提前判断并避免非必要能耗提供监测及诊断依据。     

具有多塔功能的单塔半连续精馏过程研究

提出了具有多塔功能的单塔半连续精馏操作方法。综合了间歇精馏和连续精馏的优点，用一个塔处理多组元复杂料液获得多个产品，同时又避免了传统间歇精馏时料液在釜内受热时间过长的缺点。所用的新型卧式多层薄液蒸发釜，比立式降膜蒸发釜布膜率高，高度低。理论分析和实验结果均表明，该操作方法稳定可靠，对解决热敏性物料的精馏，具有较强的现实意义。     

减压精馏法精制二甲基亚砜

以聚丙烯腈基碳纤维生产过程中的纺丝废液为原料,采用间歇减压精馏工艺及先间歇常压精馏除水后减压精馏工艺对比研究了精馏过程中精馏塔各塔段温度和二甲基亚砜浓度的变化,并采用气相色谱法测定了馏分中二甲基亚砜浓度.结果表明,在间歇减压精馏工艺中,当塔釜二甲基亚砜浓度为81％、第一塔段温度为77.1℃时,塔顶开始有馏分流出,馏分中...     

热泵耦合甲醇多效精馏节能新工艺

粗甲醇精馏的能耗是影响甲醇生产成本的关键因素之一。虽然五塔多效精馏可以降低精馏过程能耗,但仍存在相当的低品位余热未利用,为进一步降低五塔多效精馏工艺的能耗,本研究引入机械蒸汽再压缩式（MVR）热泵,在常压塔提馏段增设辅助再沸器,形成热泵耦合多效甲醇精馏新工艺。基于新工艺的全流程模拟数据,文章利用夹点技术对热泵设置的合理性进行分析,采用能耗、效能系数（COP）和年总成本（TAC）等指标对新工艺过程进行评价。结果表明：热泵耦合多效甲醇精馏新工艺中热泵设置合理,冷负荷为24.7MW,再沸器总热负荷为22.25MW,COP为22.5,相比五塔多效精馏工艺,冷负荷、热负荷以及TAC分别降低33.76%、32.64%和26.97%。热泵耦合多效甲醇精馏新工艺节能效果显著。     

6万t/a苯乙烯装置精馏工艺设计与优化

介绍了苯乙烯精馏工艺及其在国内外的发展状况,并在设计过程中分别对粗分塔塔釜的不同温度工况进行了对比。采用了高釜温的精馏方案新工艺,对装置的聚合损失、化学品消耗、设备投资等进行了优化。     

分批萃取精馏回收无水乙醇的新工艺

针对分批萃取精馏法回收无水乙醇原有工艺流程中存在的问题,提出了优化方案。在原有流程的基础上,添加了一个溶剂回收釜,塔的下段液相流体直接流入溶剂回收釜。结果使得塔釜的温度变化降低,加热容易控制,操作时间变短。此方案对分批萃取精馏法回收无水乙醇的工艺改造有参考价值。     

环己酮装置轻酮塔双效精馏工艺的开发及应用

针对现有环己酮精馏工艺能量利用率低、单位环己酮能耗高的缺点,采用Aspen Plus模拟计算软件计算、环己酮物性数据手工核算和热量计算,开发出一种新型轻酮塔双效精馏新工艺。介绍了该新工艺的流程及特点,以及在100 kt/a环己酮装置精馏工段的运用情况。生产实践表明：该轻酮塔双效精馏工艺可有效利用热量,节省蒸汽消耗,每年可节省生产成本600余万元,半年即可回收工艺改造的投资,经济效益显著,值得推广。     

自回热精馏技术在甲醇钠生产中的应用

针对碱法生产甲醇钠工艺存在能耗高的缺点,提出了基于自回热精馏技术的碱法生产甲醇钠新工艺。在新工艺中,精馏塔塔顶甲醇蒸汽不经冷凝,一部分由压缩机压缩后直接送往反应塔塔底参与甲醇钠的反应和水蒸气的汽提;另一部分由压缩机压缩升温升压后送往精馏塔塔釜再沸器作为再沸器的加热热源。在不改变原生产工艺参数的前提下,自回热精馏系统大大节约了原系统所消耗的新鲜蒸汽和循环冷却水,大幅降低了甲醇钠的生产成本。工程实践的结果表明:对于1万t/a的碱法甲醇钠生产线,采用自回热精馏技术对原系统进行改造,改造后可平均节约能耗成本约900万元/a,每年可节约标煤4 400 t,大大降低了碳、硫等污染物的排放,有较好的经济效益与社会效益。