复合萃取精馏分离乙酸乙酯-乙醇-水的研究

介绍了乙酸乙酯在工业生产中的应用；在前人的研究基础上，采用合适的萃取剂，在萃取塔上考察了不同溶剂比、回流比等因素对产品纯度的影响，并摸索复合萃取分离乙酸乙酯－乙醇－水三元体系的适宜操作条件，在溶剂比为1：1：1，R=4时，能一次得到高浓度（99．5％）的乙酸乙酯，同时得到95％的乙醇溶液，得率高、能耗低，为工业试验提供了基础数据。     

Aspen Plus异丁醇-水萃取精馏过程的模拟计算

借助Aspen Plus,对异丁醇-水体系萃取精馏过程所用的溶剂1,4-丁二醇、1,3-丁二醇、1,3-丙二醇、1,2-丙二醇、甘油、乙二醇等进行了模拟计算,确定分离能力大小的顺序为:1,4-丁二醇>甘油>乙二醇>1,2-丙二醇>1,3-丙二醇>1,3-丁二醇。在此基础上,以1,4-丁二醇为萃取剂,对该体系的萃取精馏过程进行了模拟计算,确定了萃取精馏过程的最佳工艺操作条件,并在此条件下获得质量浓度高达99.75%的异丁醇产品。为异丁醇-水萃取精馏分离工艺工业化提供了理论依据和设计参考。     

带有热量集成的乙醇-水萃取精馏过程模拟

使用Aspen Plus,首先对乙醇-水萃取精馏过程的7种萃取剂的分离效能进行了模拟比较,结果显示:丙三醇DMSO乙二醇DMF糠醛苯甲醛NMP;接着,以丙三醇为萃取剂,设计了最优的萃取精馏工艺流程,并确定了萃取精馏过程中萃取精馏塔(理论板数:16,回流比:2,原料进料位置:12,萃取剂的进料量:230 kmol/hr和进料位置:4)和溶剂回收塔(理论板数:7,进料位置:3和回流比:3)的最佳工艺条件;最后,本文还利用热量集成的方法对系统的废热进行了回收利用,不但节约能耗3262.72 kW,还顺产1 MPa低压蒸汽127 kmol/hr。本研究为乙醇.水萃取精馏分离工艺的工业化提供了理论依据和设计参数。     

脱氢法生产乙酸乙酯的流程模拟与优化

运用化工流程模拟软件Aspen Plus,对乙醇脱氢生产乙酸乙酯的工艺流程进行模拟计算分析,建立了10 wt/a乙酸乙酯生产工业过程的详细流程,最终乙酸乙酯产品纯度达99.98%,收率可达98.26%。对精馏工段关键的乙醇塔和粗塔组成的差压精馏体系进行了灵敏度分析,重点考察了进料板位置、回流比、塔顶采出量等工艺参数对精馏塔分离效果和操作能耗的影响,得到优化的参数,即乙醇塔新鲜进料板位置为第12块,循环物料进料位置为第9块,回流比2.10,塔顶采出量为33500 kg/hr:粗塔进料板位置为第9块,回流比为1.43,塔顶采出量为21000 kg/h。本文研究结果为工业上选择合适的设备参数和操作参数提供有力的数据支持。随后对原换热网络进行了进一步优化设计,节省能耗24.56%。     

萃取精馏法分离正丁醇-异丁醇的模拟和实验研究（英文）

采用连续侧线出料精馏法对原料进行预处理,切取正丁醇-异丁醇富集液。采用色谱法在汽液平衡釜上探索正丁醇-异丁醇在溶剂中的分配效果,选择甘油为最适合的萃取溶剂。运用Aspen Plus模拟软件对正丁醇-异丁醇萃取精馏塔进行过程模拟,考察了蒸馏流率、理论塔板数、原料和溶剂的进料位置、回流比、溶剂比对正丁醇异-丁醇混合物分离效果的影响。通过正交化设计优化和验证实验,得到最佳萃取精馏塔的操作条件,即蒸馏流率D9=17 kg/br,理论塔板数N=49,原料进料位置NF--29,溶剂进料位置NS=8,回流比R=6,溶剂比S:F=11:1。研究结果表明在最佳操作条件下,塔顶异丁醇纯度可以提高到99.80%,得率为89.38%,塔底正丁醇纯度可达到97.53%,得率为99.96%,验证实验结果与模拟结果相对误差小于1%。研究结果为进一步实验研究提供基础参数。     

分壁式萃取精馏塔制取高纯度甲缩醛的模拟与优化

建立一种利用分壁式萃取精馏塔制取高纯度甲缩醛的新工艺,并用AspenPlus软件对该工艺进行模拟和优化。最优工艺参数为:主塔塔板数39,隔板底端位置在第3l块板,原料进料在第17块板,萃取剂进料在第4块扳,回流比为0.9,溶剂比为1.0,气相分配比为0.12。最优参数下的严格模拟结果显示:本工艺可得到质量分数99.96%的甲缩醛和99.24%的甲醇;与常规萃取精馏工艺相比,再沸器和冷凝器热负荷分别降低14.8%和16.9%。说明分壁式萃取精馏塔制取高纯度甲缩醛不仅技术上可行,而且能减少一个塔的投资和节约分离过程的能耗,在经济上也具有显著的优势。     

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.     

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%.     

甲醇精馏系统的模拟与优化研究

应用Aspen Plus化工流程模拟软件,对甲醇双塔和三塔双效精馏工艺流程进行模拟与分析。以RadFrac为精馏塔的单元操作模型,且通过对比分析选择了较为合理的热力学物性方法。使用Aspen Plus灵敏度分析工具分别研究了回流比、进料位置、操作压力等工艺参数对甲醇精馏过程的影响,确定了适宜的操作条件以及优化方案。同时利用Aspen Plus自带的经济分析器对两种工艺系统进行经济性评估,为各企业提供最为经济合理性的工艺路线。模拟结果表明:在满足生产标准的条件下,甲醇三塔双效精馏系统相比于双塔精馏系统,具有产能高、产品质量好、能耗低的优点;三塔精馏系统总资本成本比双塔系统高11.32%,总工程消耗成本比双塔系统低48.94%。     

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。     

基于Aspen Plus用户模型的MTBE反应精馏模拟

采用用户模型技术,运用Fortran语言编写反应动力学子程序,并将其嵌入Aspen Plus精馏过程中,从而在Aspen Plus平台实现了MTBE反应精馏过程的动力学模拟,结果表明,所建用户模型MrBE反应精馏塔内温度、液相组成分布模拟值较好地吻合了文献值。以MTBE收率及纯度作为目标函数,研究了精馏塔相关参数改变对目标函数的影响,得到的优化条件分别如下:操作压力为1100 kPa,回流比为6,甲醇进料位置为第10块板,反应段塔板数为8块,此时MTBE收率为95.53%,纯度为99.2%。     

萃取抽提混合二乙苯中间二乙苯的研究

采用单级循环汽液平衡釜测定混合二乙苯不同组分与溶剂之间的汽液平衡数据,计算间二乙苯与主要组分之间的相对挥发度,并与模拟结果进行对比,确定萃取精馏分离的最佳溶剂。采用Aspen Plus软件进行模拟研究,考察了理论板数、塔顶采出比、溶剂比、回流比等因素对分离过程的影响。模拟结果表明,在理论板数为80块、进料位置为第40块、塔顶采出料比为0.7:1、溶剂比为5:1及回流比为5:1的优化条件下,间二乙苯质量含量由59.00%提高到79.00%,收率达到93.73%以上。本文研究为进一步萃取和结晶提取间二乙苯提供条件。     

催化精馏隔壁塔合成乙酸乙酯的模拟研究

提出应用催化精馏隔壁塔合成乙酸乙酯的新工艺流程,以催化精馏隔壁塔替代常规催化精馏塔及乙酸乙酯塔.利用Aspen Plus模拟软件,模拟催化精馏隔壁塔及常规工艺流程,比较分析2种工艺流程塔内的液相组成分布以及温度分布,并分析液相分配比对催化精馏隔壁塔的影响.证明催化精馏隔壁塔既可节能25.7%,又可降低设备投资费用和操作费用.     

双效精馏结构的运行成本核算与比较

应用商业模拟软件Aspen Plus模拟计算甲醇/水溶液分离体系的单塔精馏和三种双效精馏,并以全年运行总成本费用最低为目标函数,对模拟结果核算成本.从节能和成本两方面考虑,双效精馏比单塔精馏具有明显的优势.对所研究的甲醇/水分离体系,双效顺流精馏是最佳的精馏结构,全年总成本比单塔精馏约节约29.9%.     

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。     

热集成变压精馏分离甲缩醛和甲醇工艺模拟及优化

在分析甲缩醛和甲醇二元体系共沸特性基础上,提出热集成变压精馏分离甲缩醛和甲醇共沸体系的工艺方法。利用AspenPlus软件对该分离过程进行模拟计算,采用NRTL方程作为物性计算模型,其二元交互作用参数由汽液相平衡数据回归,详细分析了加压塔和常压塔的理论板数、进料位置和回流比对分离过程的影响,并进行能耗比较。结果表明,采用热集成变压精馏分离工艺,可很好地实现甲缩醛与甲醇的分离,较佳的操作条件为:加压塔操作压力1.0MPa,理论板数28,第18块板进料,回流比3.2,塔釜甲缩醛含量可达99.9%;常压塔操作压力0.1 MPa,理论板数24,第14块板进料,回流比2.6,塔釜甲醇含量可达99.5%。与常规变压精馏相比较,热集成变压精馏可节省能耗达35.5%,为共沸物分离过程的设计和改造提供依据。     

三聚甲醛萃取—精馏新工艺及过程优化

本文对采用Ｓ１和Ｓ２的混合物作为萃取剂的三聚甲醛萃取－精馏新工艺进行了模拟计算，得到了使总费用最低的三聚甲醛精制工艺的联合操作参数。模拟计算结果成功地指导了小试操作，并可为大型工程设计提供可靠的基础数据。     

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/水萃取精馏的模拟

利用PRO／Ⅱ软件对醋酸／水的萃取精馏进行了模拟。采用Hayden-O’Connell方程计算逸度系数,NRTL方程计算活度系数。模拟结果显示,与普通精馏相比,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8．9t降至4．6t,说明在同样的分离指标下,萃取精馏法分离醋酸／水要优于普通精馏法。