有助于掌握化工原理内容与实质的讨论题(四)液液萃取

萃取这一章,我们设计了两道题,分两次讨论,每次一个半小时。 内容:1、萃取的基本概念,萃取操作的计算。通过讨论要求学生深入了解并掌握萃取操作的基本概念(如互溶度,萃取液的最大浓度y′max,单级萃取与多级萃取的最小溶剂用量,平衡常数K_A,选择性系数B,杠杆定律等等);2、萃取操作的流程及其工业应用。以醋酸水体系的工业分离过程为背景,使学生了解萃取操作的特点,并对各种工艺流程进行热量衡算和能量估算,使学生初步了解工业上选择工艺流程的一些基本方法,增强学生的工程实践观念。     

反应器级数对甲醇制芳烃过程的影响分析

通过改变反应器的级数可以显著提高甲醇转化过程的芳烃收率，但这种改变能否进一步改善整个流程的性能还有待研究。本文基于4种不同级数的反应器（包括单级、二级和两种三级反应器），对甲醇制芳烃过程进行了全流程模拟。基于此，本文对这4种情形进行了能耗分析和经济分析，旨在探究不同级数反应器对整个甲醇制芳烃流程的影响。结果显示三级反应器流程显著提高了甲醇制芳烃过程的芳烃产率，约为单级和二级反应器流程的180.74%和163.72%。能耗分析的结果表明相比于单级流程，多级流程在提高芳烃产率的同时也能降低流程的总能耗。而经济分析的结果表明，反应器级数的增加虽然会提高流程的总投资费用和年度总生产费用，但会极大地缩短投资回收期，从而增加流程的收益潜力。     

液膜分离法清除废水中氨的实验室研究

研究了内相试剂浓度、乳水比、温度、混合速度和混合时间等因素对用乳状液膜法清除废水中氨的效率的影响，测定了不同条件下的油膜泄漏量。在单级实验的基础上，进行了二级逆流、三级逆流和二级错流操作分离氨的实验室研究。确定了适宜的操作条件和流程。     

丙烷脱氢制丙烯低温分离工艺分析

为确立丙烷脱氢制丙烯工艺中低温分离单元的最佳制冷流程,采用PRO/Ⅱ8.2化工流程模拟软件,对低温分离单元进行模拟计算,考察了温度和压力对低温分离效果的影响,分析并确立了最佳分离温度和压力范围;在分离效果相同的前提下,分别比较了丙烯+乙烯级联制冷、丙烯预冷+混合制冷和丙烯预冷+富氢气膨胀制冷3种制冷流程的公用工程消耗以及各自的优缺点。结果表明:产品压缩机出口压力对分离效果影响较小,在确保下游装置能够正常操作的情况下,分离压力应尽可能低;分离温度是影响分离效果的主要因素,较为经济的分离温度为-90—-100℃;相对于其他2种流程,丙烯+乙烯级联制冷流程具有技术成熟、能耗低和操作简单等优点,更适合于丙烷脱氢制丙烯工艺。     

改良西门子法多晶硅生产中分离工艺的改进

对改良西门子法多晶硅生产中尾气分离工艺进行了改进。应用Aspenplus软件,利用精馏、吸收和吸附等不同分离方法进行组合,确定了尾气的分离序列,得到了操作条件温和的4个流程方案。用温焓图进一步分析各流程方案,发现各流程进行热匹配的意义不大,但分离过程所需的冷凝温度为250K,易于实现。通过对比流程设备、吸收剂加入量、主要设备的操作压力、需公用工程加热与冷却的负荷等参数,确定了尾气分离的最佳流程。该流程的操作条件温和,且分离效果较好。     

对氨吸收制冷装置有关问题的初步探讨

氨吸收制冷装置随着小石油化工的发展而不断前进。近年来,它作为节能措施更引起人们的重视. 本文从常州石油化工厂(下称常石化)130万大卡/时制冷装置为例对有关问题进行了初步探讨(工作原理见图一). 一、小石化氨吸收制冷流程浅谈氨吸收制冷流程一般可分单级氨吸收制冷和双级氨吸收两种,对于向小石化裂解气分离提供冷量来说,根据资料报道及有关厂的实践证明,单级发生氨吸收制冷如使放气范围在6％     

基于CAPE-OPEN标准的倾析器模块开发

倾析器作为过程模拟中的重要分离模块之一,主要用于模拟分液器和无气相的单级分离器。基于CAPE-OPEN标准,采用面向对象和COM组件技术实现了对该模块的开发,其中模块数学模型实现了基于Rachford-Rice方程和Gibbs自由能最小法两种方式。通过支持CAPE-OPEN标准的Aspen Plus软件调用开发的模块进行模拟验证。结果表明,开发的倾析器模块遵循CAPE-OPEN标准,可以与支持CAPE-OPEN标准的流程模拟软件进行交互,且开发的模块具有较好的准确性和收敛性,能够满足实际工业分离模拟计算要求。     

气浮塔处理含油废水的研究

在实验研究的基础上，结合单级气浮技术和多级板式塔理论，开发出两级气浮塔处理含油废水的新工艺，实现了塔釜一次曝气、多级气浮的分离。实验研究了气浮塔板的流体力学性能、布气性能及操作条件对废水处理效率的影响，结果表明二级气浮塔处理效果很好，是一种具有良好应用前景的新型含油废水处理装置。     

电子计算机在化学工业中的应用(二)

1.化工流程的物料及热量平衡计算将化工流程计算分解为基本的单元操作问题,并分别建立一些通用的数学模型作为该系统的结构单元,其中每一种单元完成某一种特定的单元操作计算。根据计算要求,按照一定的次序,把相应的短小简单的结构单元连接起来,便可形成所要求的化工流程模型,再结合必需的计算参数、物流数据及物性数据,便可在计算机上进行化工流程的计算。这种计算机算法系统称为化工流程模拟系统,这个方法的优点是:当编写好了基本的结构单元程序模块以后,便可非常简单地组成任何复杂流程的工艺过程。借助于这些流程     

无水氟化氢常压和加压法分离工艺能耗比较

工业上制取无水氟化氢常采用的方法是萤石-硫酸法。无水氟化氢分离工艺流程设计中,可以采取常压或加压2种分离方法。为了准确比较2种分离方法的优劣,选择较优的工艺操作条件,文中以年操作时间为7 200 h,产量为20 kt/a工业化无水氟化氢生产装置为例,使用Aspen Plus流程模拟软件模拟并优化无水氟化氢分离工艺流程达到生产要求。根据流程中应使用的公用工程和电能等能耗数据,详细计算并对比了2种不同分离方法的总能耗。计算结果表明,每生产1 t无水氟化氢产品,常压分离流程能耗总值可折算为301.795 kg标准油,加压分离流程能耗总值可折算为263.471 kg标准油。由此得到,加压分离方法的工艺流程每年可节约14.55%的操作费用,能够降低生产成本,具有更好的经济效益。     

轻溶剂甲苯二异氰酸酯分离流程的研究

利用化工系统综合思想对轻溶剂甲苯二异氰酸酯(TDI)分离工艺进行了研究,由经验得出了5种初步流程,对这5种流程以能耗最小为目标进行了严格模拟,得到最终选择的流程.在此基础上,根据生产的实际需要,对各塔的操作参数进行了调整,可以用水作为塔顶出料冷却剂,节省了制冷剂的用量,得到了最优的流程和操作参数.     

连续精馏分离氰乙酸甲酯工艺

针对氰乙酸甲酯传统的间歇精馏分离过程,提出了连续精馏分离氰乙酸甲酯的三塔、四塔和五塔工艺流程,并对3种分离流程进行工艺分析,确定了连续精馏五塔分离工艺.利用ASPEN PLUS软件中的RADFRAC精馏模型和WILSON方程对五塔精馏分离流程进行优化模拟计算,得到了该流程的最佳工艺操作参数及相关的设备参数.生产数据表明,与目前普遍采用的间歇精馏工艺相比,能耗降低了近30%,产品收率提高了2.4%,为氰乙酸甲酯的连续分离开辟了一条新的工艺技术路线.     

溶剂油分离流程模拟优化设计

溶剂油是石油化工重要产品,其生产基本由精馏分离序列完成,通过优化精馏序列内分离任务和操作参数可有效提高各类溶剂油产品收率,降低单位产品能耗。在流程模拟软件Aspen Plus中建立溶剂油分离模拟流程,利用DUSTWU简洁计算模型确定各个精馏塔的初值,之后使用RADFRAC严格计算模型,利用单因素变量法对主要精馏塔的工艺参数进行调整和优化。研究主要操作参数,如回流比、进料位置和采出量等对于精馏塔能耗的影响,最终得到最适宜的溶剂油分离流程。     

用UNIQUAC计算闪蒸过程

非缔合气体的焓由零压热容和维里方程计算,对含高度二聚气体的物质气相焓由化学“理论”计算.液相焓用式(22)计算.绝热闪蒸计算选用的目标函数为式(42)和(43),求解用二维的牛顿-拉甫逊法。该算法稳定且比传统的算法收敛速度快.绝热闪蒸过程属于单级平衡的分离过程。所谓单级平衡分离过程是指两相经一次紧密接触后即引离的过程,由于平衡两相的组成不同,因而可起到一个平衡级的分离作用.在分离工艺中常遇到的部分汽化和冷凝、绝热闪蒸等都属于单级分离过程。绝热闪蒸过程虽然比部分汽化和冷凝等汉增加了一个热平衡关系,但其求解过程则复杂得多。本文研究绝热闪蒸过程的计算方法,当略去热平衡关系部分时,即可用于计算部分汽化和冷凝过程.闪蒸计算的关键是焓的计算方法和选用迭代次数少且收敛的算法。我们的注意点主要放在这两个问题上。     

不同预提升介质对催化裂化装置分离过程的影响

根据一套80万 t/a 催化裂化装置的数据,采用 PROII 模拟软件对干气和蒸汽两种预提升介质时催化裂化装置的分离过程进行了流程模拟计算,对比了两种工况下分馏和吸收稳定系统主要设备的负荷、规格和操作条件等因素,以指导装置的设计和操作.     

油水乳液体系水合分离塔的模拟计算

在水合物法辅助分离乙烯裂解气流程中,水合物分离塔是非常关键的单元操作设备。气体混合物在塔内的分离过程与气体吸收塔类似,但因涉及气-液-液-固4相,所以计算更加复杂。将速率法和平衡级法相结合,提出了油水微乳体系吸收-水合分离塔的模拟计算方法。模拟计算了一典型乙烯裂解气在水合分离塔内的分离状况。为了确定适宜的操作条件,分别考核计算了操作温度和气液比对分离效果及能量消耗的影响。所得结果对水合分离塔的设计、操作条件的确定以及乙烯裂解气分离流程的制定有很重要的意义。计算结果还表明,通过水合物技术在0℃左右可实现氢气、甲烷和C₂以上组分的有效分离,因此可以节约大量制冷功耗。     

膜分散式混合澄清萃取器性能研究

针对传统的混合澄清器存在的问题，将膜分散技术应用于萃取分离过程中，设计了新型的膜分散式混合澄清器，并选择正丁醇／丁二酸／水和正丁醇／磷酸／水两种研究体系，考察了该设备的传质及澄清性能。研究结果表明，膜分散式混合澄清器的传质效率高，单级萃取效率达到95％以上；处理量大，单位面积膜处理量最大可达225m3．m^-2.h^-1；澄清性能好，澄清时间低于20s。此外，膜分散式混合澄清器可以实现大相比操作。因此，膜分散式混合澄清器是一种高性能的萃取分离设备。     

常压塔回流取热流程的讨论

根据一套500万t/a常减压蒸馏装置的数据,采用ASPEN PLUS软件对目前常减压蒸馏装置设计中采用的3种常压塔回流取热流程进行了模拟计算,并从产品分离精度、对换热网络终温的影响等方面进行了对比.对比结果认为流程1和流程3产品的分离精度比较好,流程2的换热网络终温较高、但产品的分离精度和常压塔的操作弹性较差.     

仲钨酸铵生产工艺中钼的分离

钨钼分离是仲钨酸铵生产过程的重要工序,也是一大技术难题.通过对仲钨酸铵各种生产工艺的一般流程和钼的基本性质进行综述,较系统地分析了仲钨酸铵各种生产工艺中钨钼分离方法的优点与不足.分析表明:离子交换法除钼具有工艺流程短、钨的损失小、除钼效果好、操作简单、环境污染小、经济可行等优点,因而具有较好的工业应用前景.     

分子蒸馏

蒸馏是化工过程中常用的一种分离操作,在三胶生产中最常见的是有机溶剂与水的分离和提纯。由于有机溶剂如苯、三氯乙烯与水互溶性极差,而且沸点也较低,因而可以用常规蒸馏法很方便地将它们分离。但化工过程中的物料有时用常规蒸馏是无法进行分离的,例如,热敏性、易氧化的活性物