热集成变压精馏分离乙酸乙酯与乙醇工艺及模拟

基于乙酸乙酯与乙醇共沸特性的分析,提出了热集成变压精馏的分离工艺,由加压塔和常压塔串联构成。选择NRTL (non random two liquids)模型为物性计算方法,其二元相互参数由汽液相平衡数据回归,利用Aspen Plus软件对提出的分离工艺进行模拟与优化,详细分析了两塔的理论板数、进料位置及回流比对分离的影响,并对比能耗。结果表明,热集成变压精馏分离工艺能很好地实现乙酸乙酯与乙醇的分离,得到最佳的工艺条件,与常规变压精馏相比,热集成变压精馏可节约加热蒸汽34.7％,为共沸物分离的设计和过程节能提供依据。     

烷烃分离热偶精馏的模型研究

选用ASPEN PLUS软件中的严格精馏模型（Radfrac)，模拟计算了烷烃分离的常规精馏过程，得到了常规精馏输入总热量为3．2×10^7kJ.h^-1，分离过程的力学效率为28．6％，在此基础上提出了该分离物系的热偶精馏系统，并利用ASPEN PLUS软件中的多塔精馏模型（Multifrac)对热偶精馏的多解现象进行了模拟计算和探讨，再由灵敏度分析模块（Sensitivity)确定了能耗最小，操作稳定的最佳设计条件，即当回流比为5．0时，取内连气相流股流量为219．3kmol.h^-1，内连液相流股流量为175．6kmol.h^-1，在以下设计条件下该热偶馏输入总热量为2．07×10^7kJ.h^-1，热力学效率为37．2％，结果表明，烷烃分离的热偶精馏可以节约供热量31．5％，热力学效率可以提高8．6％。     

烷烃分离热偶精馏的模拟研究

选用ASPENPLUS软件中的严格精馏模型 (Radfrac) ,模拟计算了烷烃分离的常规精馏过程 ,得到了常规精馏输入总热量为 3 .0 2× 1 0 7kJ·h- 1 ,分离过程的力学效率为 2 8.6 %。在此基础上提出了该分离物系的热偶精馏系统 ,并利用ASPENPLUS软件中的多塔精馏模型 (Multifrac)对热偶精馏的多解现象进行了模拟计算和探讨 ,再由灵敏度分析模块 (Sensitivity)确定了能耗最小、操作稳定的最佳设计条件 ,即当回流比为 5 .0时 ,取内连气相流股流量为 2 1 9.3kmol·h- 1 ,内连液相流股流量为 1 75 .6kmol·h- 1 。在以上设计条件下该热偶精馏输入总热量为 2 .0 7× 1 0 7kJ·h- 1 ,热力学效率为 37.2 %。结果表明 ,烷烃分离的热偶精馏可以节约供热量 31 .5 % ,热力学效率可以提高8.6 %。     

TCS-R热偶精馏过程的模拟优化计算

通过简化带有侧线采出的塔为两个普通塔,建立了ＴＣＳ－Ｒ热偶精馏过程优化设计的数学模型,以回流比为优化决策变量,以总费用最小为目标函数进行优化计算     

多效顺流精馏回收DMF的工艺

针对传统的DMF回收工艺存在的高能耗问题,提出了多效顺流精馏回收DMF的双塔、3塔和4塔回收流程.利用ASPEN PLUS化工模拟软件中的RADFRAC模块,选用NRTL热力学计算模型,模拟计算了多效顺流精馏回收工艺处理不同DMF浓度的工况.以能耗最低为考察变量、各塔顶废水的蒸出量为决策变量,确定了各种回收工艺的最佳操作条件,包括各塔的压力分布.在此基础上,利用ASPEN软件中的流体力学计算模块,计算得到了各塔的设备参数,包括冷换设备的面积.以设备投资费用与操作费用之和最小为目标函数,确定了最优分离流程为3塔顺流精馏回收工艺.     

热集成精馏系统优化和控制策略

热集成精馏系统是精馏过程中有效的节能操作方式,节能效果可达50%.为了能够达到理想的节能效果,必须对这两个塔进行合理的操作和控制,否则,反而会影响正常的生产.但由于采用了该热集成操作方式,使得两个塔之间的关联变得十分严重,给系统的操作和控制带来了很大的难度.考虑热集成精馏系统的进料为主要干扰时,提出了在保证产品质量的前提下,以最小能耗为目标的动态优化和控制二级策略.在该二级策略中,上一级为以最小能耗为经济目标的动态优化,其优化结果作为下一级的优化给定值,下一级是跟踪上一级优化结果的多变量控制.     

热偶精馏过程的研究

本文建立了ＴＣＳ和ＴＣＳ—Ｉ热偶精馏过程优化设计的数学模型；给出非清晰分割精馏塔最小回流比求解的通用数学模型和求解方法；也给出了以回流比为优化决策变量，以操作费加设备投资折旧费为目标函数的ＴＣＳ和ＴＣＳ—Ｉ热偶精馏的优化设计过程，编制了计算机通用程序；用苯—甲苯—乙苯物系为例进行了考核计算，并与普通精馏的两个分离序列进行比较，加热蒸汽节省２９％，年费用节省３０％，节能效果十分显著。     

萃取精馏分离二异丙醚-异丙醇共沸物的流程模拟

选用N-N-二甲基乙酰胺(DMAC)为萃取剂,用ASPEN PLUS11.1化工模拟软件中的RadFrac单元操作模块,采用UNIFAC物性计算方法,通过优化各操作参数,对二异丙醚和异丙醇二元共沸物系的分离进行萃取精馏模拟计算.并考察原料进料位置、溶剂进料位置、溶剂比、回流比对二异丙醚纯度的影响.结果表明:在适宜的操作条件下,塔顶二异丙醚的纯度可达到99.94%,模拟计算的结果对于实现工业化的分离有参考作用.     

基于改进遗传规划的热集成精馏系统优化综合

利用改进遗传规划(IGP)求解热集成精馏系统综合问题,结合化工领域知识设计了独特的编码方案,同时对进化操作加以专业指导。通过对操作压力进行离散化处理,将其与结构变量同时优化,实现了各种热集成精馏系统的自动搜索寻优。经实例计算表明,该算法能够快速准确地求解大规模的此类问题。     

变压精馏分离甲醇和甲乙酮的模拟

基于甲醇和甲乙酮二元共沸特性的分析,采用变压精馏方法分离甲醇和甲乙酮,以高压塔和常压塔再沸器总热负荷最低为目标,优化两塔理论板数、进料位置和回流比。得最佳工艺参数：高压塔操作压力300kPa、理论板数37、进料位置22、回流比2.5;常压塔操作压力101.3kPa、理论板数48、进料位置11、回流比4.25。得到甲乙酮和甲醇质量分数分别为99.75%和99.53%。在普通变压精馏基础上对系统进行完全热集成,相比于普通变压精馏,完全热集成变压精馏冷凝器热负荷降低48.07%,再沸器热负荷降低47.62%,实现了有效节能。     

乙烯精馏塔热泵流程的模拟

利用ＡＳＰＥＮＰＬＵＳ软件,对常规乙烯精馏塔的操作工况进行了模拟。在此基础上,提出了精馏塔的两种开式热泵流程并作了模拟计算,确定了以上两种开式热泵流程的操作条件。计算结果表明,与乙烯常规精馏相比,Ａ型开式热泵流程可节能２４．９％,Ｂ型开式热泵流程可节能１２．６％。     

乙烯精馏塔热泵流程的模拟

利用ASPENPLUS软件,对常规乙烯精馏塔的操作工况进行了模拟。在此基础上,提出了该精馏塔的两种开式热泵流程并作了模拟计算,确定了以上两种开式热泵流程的操作条件。计算结果表明,与乙烯常规精馏相比,A型开式热泵流程可节能24．9％,B型开式热泵流程可节能12．6％。     

反应性蒸馏过程的计算机模拟

以乙酸和丁醇生成乙酸丁酯为例，用ASPEN PLUS和HYSYS软件对反应性蒸馏进行计算机模拟，在相同的质量平衡和反应装置的条件下。计算机模拟的结果与中试实验结果一致。     

用ASPENPLUS模拟分析石油化工流程

依靠现有生产设备进一步挖潜增效，走依靠内涵发展生产的道路是中国石化总公司战略目标之一，石油化工流程模拟技术是实现这一目标的有力工具，ＡＳＰＥＮＰＬＵＳ是当今最先进的石油化工流程模拟软件代表。本文通过用ＡＳＰＥＮＰＬＵＳ对氯乙烯（ＶＣＭ）生产过程的模拟分析，介绍ＡＳＰＥＮＰＬＵＳ的功能和特点和用ＡＰＳＥＮＰＬＵＳ模拟分析石油化工流程的一般步骤和方法，最后论述了对ＡＳＰＥＮＰＬＵＳ进行二次开发应用的一些技术关键及其对策。     

ASPEN PLUS用于重催装置中吸收塔的改造计算

利用ＡＳＰＥＮＰＬＵＳ软件,模拟计算了某炼油厂重催装置中吸收塔的工况数据及其流体力学状况。结果表明,当塔的吸收负荷增加后吸收操作即进入液泛状态,为此提出了塔板结构的改造方案即增大塔盘的开孔率以满足塔的高负荷运行及规定的分离要求。     

醋酸甲酯精馏过程的计算机模拟与优化设计

在计算机上模拟优化设计了醋酸甲酯精馏塔的精馏方案。采用新型高效专利塔板－梯形立体喷射塔板（ＣＴＳＴ）解决了含发泡物质物料的精馏难题。优化改造后,在原塔外壳及降液板不变的条件下,生产能力提高８０％,能耗降低４０％,且改造后塔的操作运转平稳,操作弹性明显增大,同时产品质量明显提高,原料消耗降低,每年多回刷醋酸甲酯１６０ｔ。     

萃取和热集成变压精馏分离异丙醇与异丙醚的模拟

异丙醇-异丙醚形成二元共沸物,一般精馏方法很难分离.利用化工过程软件Aspen Plus,在异丙醇和异丙醚产物的摩尔分数达到0.999的条件下,以乙二醇为溶剂的萃取精馏流程和热集成变压精馏流程对异丙醇-异丙醚混合物分离进行模拟.以全年总费用最低为目标,确定萃取精馏流程两塔的理论板数、进料位置和溶剂进料位置以及热集成变压精馏流程的高压塔操作压力,两塔的理论板数,进料位置,得到两种流程的最优操作条件.从模拟结果可知,对于异丙醇-异丙醚混合物的分离,热集成变压精馏所需的全年总费用更低,比萃取精馏的全年总费用降低了10.86％.对于该混合物,热集成变压精馏流程要优于萃取精馏流程.