氯乙烯工艺流程模拟软件的开发——(Ⅰ)数学模型与软件结构

通过对氯乙烯工艺过程进行分析研究,考察了各种热力学模型对氯乙烯过程的适用情况,建立了模拟氯乙烯工艺过程的数学模型,通过对大量数据进行模拟分析,建立了一个适用于氯乙烯工艺过程计算的相互作用参数数据库,以及氯乙烯工艺流程的图形库和程序库。     

纵流式换热器的数值分析

利用有限体积法,计算了孔板开孔度分别为0.2,0.3和0.5的孔板支撑纵流式换热器,在雷诺数为5 000,10 000,15 000和20 000时的传热和压降情况,讨论了流体的雷诺数、支撑板的开孔度及开孔方式对传热系数和压降的影响。结果表明,在低雷诺数工况下选用较大的开孔度,换热器的综合性能更高;综合考虑换热和压降,对于不同的开孔度宜选用不同的开孔方式;研究结果对换热器的设计有参考价值。     

UNIFAC和PRSV养成方程相结合预测汽─液相平衡

本文用Ｗｏｎｇ和Ｓａｎｄｌｅｒ的混合规则，ＰＲＳＶ立方型状态方程与ＵＮＩＦＡＣ活度系数模型相结合，对３６种物质组成的５０个二元体系的汽－液相平衡进行了预测，并与实验数据作了比较，考察了２３８０个实验点，汽相组成的平均偏差是０．０１６７，压力的平均偏差是３．７３％。结果表明这种处理方法能在较宽的温度、压力范围内预测各类物系的相平衡行为，为工程计算带来很大的方便。     

低浓度DMF废水的热集成回收新工艺

针对普通精馏回收低浓度废水中的DMF能耗高问题,本文提出了6种热集成节能方案,尽可能充分利用各物流的潜热和显热,以期达到降低能耗的目的:1)初始三效精馏工艺;2)增加多级进料预热器的三效精馏;3)四效精馏工艺;4)带热泵的三效精馏;5)单塔热泵精馏;6)改进的单塔热泵精馏。并应用Aspen Plus流程模拟软件对6种节能方案进行了模拟计算。结果表明:对于低浓度DMF废水体系,多效精馏和热泵精馏与普通单塔精馏相比,均有显著的节能效果;增加多级进料预热系统,充分利用物流的潜热和显热,能耗明显降低;四效精馏与增加多级进料预热器的三效精馏节能效果相当;热泵精馏比多效精馏更加节能;改进的单塔热泵精馏最节能,节能率达到79%,每小时仅需3.6t的低压蒸汽,就可处理10t的废水,回收0.5t的DMF。六种节能方案比普通精馏节省约37.1%、47.6%、47.2%、67.9%、73.3%、79.0%的能耗。本文的研究结果对老装置的改造和新装置的设计有一定的指导意义。     

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。     

水力溢流分级机的CFD模拟

应用Fluent软件模拟了水力溢流分级机内的气-液-固多相流,采用k-ω模型模拟分级机内水的流场,用VOF模型模拟气液交界的溢流面,然后在得到的流场内采用拉格朗日随机轨道模型预测颗粒的分级情况,并运用以上模型计算了水流量和分级机的直筒高度对颗粒分级情况的影响.结果表明,对于结构参数一定的分级机,分级机的综合效率随着水流...     

基于导数分析确定最优反应工艺(Ⅰ)简单反应体系

反应过程的优化设计是化工过程开发与设计的重要研究领域。本研究从认识反应动力学特性入手,提出了基于目标函数瞬时值的导数,确定最优反应工艺的方法。作者将反应体系分为三类,对其中的第一类即简单反应体系进行了分析。给出了 与最优反应器类型之间的关系判据,分析了 与进料条件的关系。对几种典型的简单反应,分析了其最优网络结构。所得结论说明本方法的简单可靠。     

模拟退火方法用于带有中间换热器精馏塔的优化综合

This article presents a simulated annealing-based approach to the optimal synthesis of distillation column considering intermediate heat exchangers arrangements. T-he number of intermediate condensers and/or intermediate reboilers, the placement locations, the.operating pressure of column, and the heat duties of intermediate heat exchangers are treated as optimization variables. A novel coding procedure making use of an integer number series is proposed to represent and manipulate the structure of system and a stage-to-stage method is used for column design and cost calculation. With the representation procedure, the synthesis problem is formulated as a mixed integer nonlinear programming （MINLP） problem, which can then be solved with an improved simulated annealing algorithm. Two examples are illustrated to show the effectiveness of the suggested approach.     

多组分用水网络的整体优化设计策略

针对较复杂的多组分用水过程,提出了基于序贯操作模型的整体优化设计策略对于一个给定的操作序列,假定排在操作i之前的所有操作的出口水流都是操作i的水源,在此前提下建立了多组分用水过程的序贯操作模型.这样,多组分用水网络的设计问题可表达为一个双层优化的非线性规划,内层用来寻找给定操作序列情况下的最优解,外层则是在所有可能的操作序列中搜索最优序列.通过对一个例子进行求解,说明了所提出的新方法.     

含再生再利用的用水系统的最小新鲜水和相应的再生水用量的确定

A sequential three-step programming method is proposed for determining the minimum flowrate of fresh water and corresponding regenerated water in water-using system of single contaminant with regeneration reuse.In step 1, a programming with the objective of min fws is used to determine the minimum flowrate of fresh water,in which the mathematical representation is a mixed integer nonlinear programming (MINLP1). Then under the same constraints with step 1, a programming with the objective of min freg in step 2 and a programming with the objective of rain Cr in step 3 are subsequently used to determine the minimum flowrate of regenerated water and the minimum inlet concentration to regeneration process corresponding to the minimum flowrate of fresh water based on step 1. The method is easy to apply because we only need to change the objective function but keep the constraints constant to go along the following steps after step 1. In addition, the relationship between the fresh water flowrate required, fws, and inlet concentration to regeneration process, Cr, is investigated. It is found that there exist three relationships between fws and Cr, which indicate three possibilities for Cb: below the pinch, above the pinch or at the pinch. Therefore, a new conclusion is drawn, which differs from that “regeneration of water at pinch minimizes fresh water flowrate“ derived in literature and indicates that in some cases, regeneration at other point also minimizes fresh water flowrate.