垂直双隔板隔壁塔分离四组分的模拟优化和实验研究

提出了一种垂直双隔板的分离四组分混合物的隔壁塔,对该塔的结构设计进行了详细的介绍和说明,根据新型隔壁塔的塔板结构和分离原理设计了该种塔板的五塔模型并进行了简洁计算。针对烃类体系四组分分离的完全热耦合过程,通过化工流程模拟软件Aspen进行了模拟优化和用能分析,相比一般的序列塔分离工艺,节能最高可达18.6%,节能效果明显。根据工艺模拟结果,以分离戊烷、己烷、庚烷、辛烷为研究对象,对新型塔板进行了小试研究。研究结果表明：影响新型隔壁塔温度分布的主要因素是液相分配比,可通过控制新型隔壁塔主塔段二塔顶冷凝器的回流量来控制主塔段二的温度分布。研究为隔壁塔气相分配的工业化提供了理论依据和设计参考。     

垂直双隔板隔壁塔分离四组分的模拟优化和实验研究

提出了一种垂直双隔板的分离四组分混合物的隔壁塔,对该塔的结构设计进行了详细的介绍和说明,根据新型隔壁塔的塔板结构和分离原理设计了该种塔板的五塔模型并进行了简洁计算。针对烃类体系四组分分离的完全热耦合过程,通过化工流程模拟软件Aspen进行了模拟优化和用能分析,相比一般的序列塔分离工艺,节能最高可达18.6%,节能效果明显。根据工艺模拟结果,以分离戊烷、己烷、庚烷、辛烷为研究对象,对新型塔板进行了小试研究。研究结果表明:影响新型隔壁塔温度分布的主要因素是液相分配比,可通过控制新型隔壁塔主塔段二塔顶冷凝器的回流量来控制主塔段二的温度分布。研究为隔壁塔气相分配的工业化提供了理论依据和设计参考。     

连续隔壁塔分离乙二胺衍生物的模拟优化

二氯乙烷法制乙二胺会产生多种具有较高经济价值的副产品,为分离得到此类高纯度的副产品,提出采用2个连续隔壁塔分离的新工艺。首先,使用Aspen Plus设计并模拟连续隔壁塔分离乙二胺衍生物流程,验证该工艺的可行性。然后,以年度总费用(TAC)为优化目标,对各塔理论塔板数、隔板位置、进料位置、侧线采出位置等设计参数进行优化。最后,将优化后的连续隔壁塔流程与已优化的常规直接分离序列进行比较,结果表明:隔壁塔流程可降低再沸器负荷23.15%,降低操作费用18.59%,年度总费用降低12.11%。因此,使用隔壁塔技术分离乙二胺衍生物可以有效地节约能耗、降低成本。     

分隔壁精馏塔在乙苯装置分离工艺中的应用及能耗分析

采用分隔壁精馏塔(DWC)精馏技术对乙苯装置分离工艺进行了改进,将传统分离工艺中的苯塔和乙苯塔集成为1个分隔壁精馏塔,不仅可以实现烷基化产物的分离,而且可以有效降低装置能耗。使用Aspen Plus流程模拟软件对基于DWC的新分离工艺进行了全流程模拟,并对传统分离工艺和分隔壁塔新工艺的能耗进行了对比。计算结果表明,分隔壁塔总塔板数为58块,分隔壁在第15块到第40块塔板之间,进料位置在第24块塔板,侧线抽出苯位置在第4块板,侧线采出乙苯产品位置在第26块板,塔顶回流比为2.3。侧线抽出苯和塔顶采出苯的质量分数分别为99.44%和99.20%,中间侧线采出乙苯的质量分数为99.94%,塔釜物料中乙苯的质量分数为0.06%。分隔壁精馏塔实现了苯、乙苯和多乙苯物系的清晰分离。计算结果还表明,采用DWC分离工艺的能耗比传统的顺序分离工艺降低约41%。     

隔壁式空分精馏塔应用性能研究

为了降低空气低温分离过程的设备投资和能耗,在分析空分体系的热力学性质及流程特点的基础上,提出了一种新型的隔壁式空分精馏塔流程。应用Aspen Plus模拟软件,对空气分离的传统流程和隔壁塔流程进行了模拟对比,考察了隔壁式空分精馏塔各结构参数与操作参数对其年总成本的影响,并分析比较了空分传统流程和隔壁式空分精馏塔流程的热力学效率。结果表明,隔壁式空分精馏塔的建模合理可行,通过年总成本优化得到了该隔壁塔的最优结构参数与操作参数,分别为:液氧流量为3 kmol/h,气相分配比(体积比)为0.05,精馏段理论板数为33,侧线精馏段理论板数为30,公共提馏段理论板数为22。与传统空分流程相比,隔壁式空分精馏塔流程的有效能损失降低并且在热力学效率方面高出4.7%。     

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%。     

隔壁精馏塔应用于空气分离的研究

以空气分离为例,考察了将隔壁精馏塔应用于空气分离的建模与基于年总成本的优化过程。首先对于空分上塔的氩浓度剖面进行了分析,提出了两种应用隔壁精馏塔的可能性,最终选择了带侧线精馏段的隔壁塔。然后考察了空分隔壁精馏塔上塔的各个结构参数与操作参数对其年总成本的影响,在保证产品质量的基础上得到优化的结构参数与操作参数。研究表明,与传统流程相比,将隔壁精馏塔应用于空气分离过程可使年总成本减少7.69%。     

基于Aspen Plus变压精馏分离甲苯-正丁醇共沸物的研究

针对甲苯-正丁醇二元共沸体系,采用Aspen Plus软件建立变压精馏分离工艺。物性方法选用NRTL方程,对低压塔和高压塔理论塔板数、回流比等主要参数进行模拟优化,确定了最佳工艺参数:低压塔回流比为0.6,理论塔板数为12;高压塔回流比为3,理论塔板数为30。该条件下最终产品正丁醇的纯度为99.8%,甲苯的纯度为99.6%。     

隔壁塔在芳烃生产预分离中的应用及模拟

芳烃的传统生产过程具有流程长,循环物流多,原料预处理能耗大,污染严重等特点。传统预处理具有设备投资高,能耗大,萃取剂用量多等缺点。采用隔壁塔对芳烃生产原料重整汽油进行预分离的方案,能耗低,绿色化,经济性强。对传统的分离序列进行了详尽的模拟,得出了各种方案的具体能耗对比。对该结构中的隔壁塔的塔板数、回流比、侧线采出流量等进行了单塔模型稳态模拟优化。将隔壁塔的能耗与传统分离序列进行对比,最高可节省能耗45.7%。     

异丙醇-异丙醚-水三元物系分离的模拟与研究

提出了非均相层析-萃取精馏分离工艺,并基于Aspen Plus对该分离过程进行模拟研究,以得到质量分数为98.3%的异丙醚和99%的异丙醇,水相异丙醚的质量分数小于2×10-5,异丙醇的质量分数小于1×10-4为目标,确定了粗馏塔、醚精制塔、异丙醇精制塔、乙二醇回收塔最佳工艺参数。粗馏塔的理论塔板数为26,进料板位置为第13块理论板,摩尔回流比为0.14。醚精制塔的理论塔板数为23,进料板位置分别为第3和15块理论板,摩尔回流比为0.92。异丙醇精制塔的理论塔板数为25,进料板位置为第3和第18块理论板,摩尔回流比为2.85。乙二醇回收塔的理论塔板数为40,进料板位置为第15块理论板,摩尔回流比为0.08。总体工艺具有流程简单、产品纯度高、易于操作的特点。     

分隔壁塔侧线采出醋酸乙烯的模拟研究

基于乙烯气相法,运用Aspen流程模拟软件及分隔壁塔侧线气相采出技术改进了某厂制醋酸乙烯的精制工段。分别考察了分隔壁塔的进料位置、采出位置和流量、液相分配比和回流比等工艺参数对分离效果和能耗的影响,通过优化和灵敏度分析,确定了最佳的工艺操作参数。结果显示,与常规双塔精馏技术相比,分隔壁塔的冷凝负荷节约了27. 69%,再沸器负荷节约了17. 34%。表明分隔壁塔技术在醋酸乙烯工业化生产中有广阔的应用前景。     

基于ASPEN PLUS模拟共沸精馏分离吡啶-水

本课题选用共沸精馏的方法,经过多种溶剂筛选,选出正己烷作为共沸剂,利用Aspen Plus模拟软件中NRTL活度方程作为模型,对流程反应进行了模拟计算。辨析了理论塔板数、进料位置和回流比等单一变量对塔釜产物产率的影响。研究结果表明,当塔1的进料位置和理论塔板数为20和21,回流比为1.75时,水的分离率可达到1,当塔2的进料位置和理论塔板数分别为5和37时,塔釜吡啶分离率可达99.98%。     

乙酰丙酸乙酯的反应精馏模型及隔壁塔节能优化设计

乙酰丙酸乙酯是一种潜在的生物质基平台化合物,在工业上具有很高的应用价值。乙酰丙酸乙酯传统的生产方法主要为间歇反应法,效率较低,产物分离困难且工艺流程较长。因此,本文提出了反应精馏工艺生产乙酰丙酸乙酯,在以中试实验结果为依据的基础上,使用Aspen Plus模拟软件建立了工艺流程,并考察了回流比、进料位置、进料摩尔比以及理论塔板数等关键参数,得到了常规单塔反应精馏工艺生产乙酰丙酸乙酯的最优配置。而后,为了得到纯度大于99.9%的乙酰丙酸乙酯,本文进一步提出了反应精馏双塔精制流程以及反应精馏隔壁塔流程,并通过对两种流程所得到的产品纯度以及能耗的对比,验证了反应精馏隔壁塔工艺生产乙酰丙酸乙酯的有效性以及在节能方面较大的优势。     

隔壁反应精馏合成碳酸甲乙酯节能新工艺

提出了隔壁反应精馏合成碳酸甲乙酯的新工艺，除考虑碳酸二甲酯与乙醇酯交换反应外，还考虑了碳酸二甲酯与碳酸二乙酯反歧化反应的影响，并集成上述反应于一台隔壁反应精馏塔中，优化了碳酸甲乙酯的生产过程。首先，进行了碳酸二甲酯与碳酸二乙酯反歧化反应动力学实验，建立反应动力学模型，并验证了该工艺流程中此模型计算结果的可靠性。然后，运用Aspen Plus对隔壁反应精馏新工艺进行了流程模拟和优化设计，分别确定了酯交换反应段、反歧化反应段、产品精馏段和公共提馏段的理论塔板数，最佳进料位置、回流比等主要操作参数。隔壁反应精馏新工艺与常规反应精馏三塔工艺相比，新工艺将塔釜产品碳酸二乙酯返回隔壁塔内，增加了反歧化反应区，显著提高了碳酸甲乙酯选择性和收率，避免了低价值副产物碳酸二乙酯的产生，并有效减少了设备投资和运行能耗。     

反应精馏隔壁塔应用于酯转换过程的研究

提出了一种应用反应精馏隔壁塔把乙酸甲酯废液处理成乙酸正丁酯的新工艺流程,即采用反应精馏隔壁塔替代常规流程中的反应精馏塔及甲醇回收塔。利用Aspen Plus模拟软件对反应精馏隔壁塔及常规流程进行了模拟,考察了进料位置、反应段位置及高度、耦合位置等结构参数对反应精馏隔壁塔的影响,并在保证产品纯度的前提下对反应精馏隔壁塔进行了最优化分析。分析结果显示反应精馏隔壁塔可以节能17.34%,并能有效降低设备投资费用和操作费用。     

电解二聚法生产己二腈工艺流程模拟与优化

在丙烯腈电解制己二腈工艺的基础上,研究开发己二腈分离流程。使用PROⅡ模拟软件对电解液中己二腈的分离提纯工艺进行了模拟优化。考察了理论塔板数、回流比、冷凝温度和压力等因素对同系物分离塔的影响,得到了最佳工艺条件,在此条件下可获得质量分数为99.5%的己二腈,模拟计算结果与实验结果基本相符。     

氰化氢生产装置精馏塔的模拟与优化

在甲醇氨氧化制取氢氰酸工艺的基础上,用Aspen Plus软件对氢氰酸的分离与提纯进行模拟,同时考虑塔板数、进料位置、回流比和塔压等因素对氢氰酸分离效果的影响,以及对整个工艺流程能耗等因素的比较与分析,选出最优流程,得到最佳工艺参数;在此条件下获得质量分数为99.90%的氢氰酸,计算结果与实验结果基本相符,可为该工艺开发提供理论依据。     

从工业废液中回收四氢呋喃及正丁醇的工艺研究

利用Aspen Plus软件对含有四氢呋喃、正丁醇、γ-丁内酯和水的工业废液的分离提纯工艺进行了确定和模拟。确定使用1,4-丁二醇作为萃取剂,采用四塔流程分离该工业废液,回收四氢呋喃和正丁醇。四氢呋喃的回收使用萃取精馏,溶剂比为0.9,回流比为5,所需塔板数为28块,废液和萃取剂分别从第16块板和第5块板以泡点进料;正丁醇的回收使用两塔共沸精馏,所需脱水塔塔板数为7块,回收塔塔板数为5块。在此操作参数下,模拟所得四氢呋喃回收率可达99.9%,质量分数为99.99%,正丁醇回收质量分数达到99.99%。通过实验结果与模拟结果的比较,验证了本工艺的可行性和模拟结果的可靠性。     

醋酸-对二甲苯-水体系共沸精馏的模拟分析

采用Aspen Plus11.1化工流程模拟软件,对扬子石油化工有限公司化工厂精对苯二甲酸(PTA)装置的溶剂脱水塔生产过程进行了模拟计算,采用NRTL-HOC热力学计算模型,并进行热力学参数修正,通过调整塔板数、热负荷、进料位置、操作压力、对二甲苯(PX)采出位置等操作参数,得出各塔的最佳工艺条件。在最佳工艺条件下,分析了此分离过程的能耗问题。模拟结果表明,溶剂脱水塔分离得到的醋酸、水、PX均能达到产品质量要求,工艺流程合理、可靠。     

隔壁塔分离乙醇-正丙醇-正丁醇体系

以乙醇-正丙醇-正丁醇为分离体系,研究回流比、气液分配比等操作参数对隔壁塔分离效果的影响。将常规双塔精馏序列转化为隔壁精馏序列并保证各操作参数的最优值,利用Aspen Plus模拟软件对乙醇-正丙醇-正丁醇三组元的常规精馏序列和隔壁塔精馏序列进行模拟分析,探究隔壁精馏工艺最佳操作区域及节能效果,模拟结果表明,在满足分离要求下,气液分配比存在一个相互关联关系,使隔壁塔精馏序列存在一个再沸器热负荷最小的最佳操作区域。与常规精馏序列相比,完成相同的分离任务,隔壁塔精馏序列再沸器节能6 954.368 k W,冷凝器热负荷减少2 934.291 k W。结果表明,隔壁塔精馏序列不但提高了热力学效率、降低了能耗,并且大幅降低设备投资。