萃取精馏分离苯/环己烷共沸体系的控制策略

将常规萃取精馏、差压热耦合萃取精馏以及隔壁塔萃取精馏技术应用于以糠醛为萃取剂的苯和环己烷共沸物分离过程。在稳态模型的基础上,利用Aspen Dynamics软件进行控制研究,对三工艺流程提出了若干控制策略。结果表明,对于常规萃取精馏过程,再沸器热负荷与进料量比值控制结构在降低控制过程超调量方面表现出明显优势;对于差压热耦合萃取精馏过程,带有压力-补偿控温策略的方案控制效果更佳;而对于隔壁塔,则选择了无隔板下方气液分离比控制的结构来作为较优的控制策略。     

低共熔溶剂分离异丙醇-水体系的研究

分别以乙二醇和氯化胆碱/乙二醇(摩尔比1∶2)低共熔溶剂为萃取剂,设计萃取精馏和隔壁塔萃取精馏流程,模拟分离异丙醇和水形成的共沸体系。使用Aspen Plus中Sensitivity对2种流程进行参数优化。结果表明:与乙二醇萃取精馏相比,低共熔溶剂用量减少32%,能耗降低8%,年度总费用(TAC)降低8.5%;采用隔壁塔萃取精馏,乙二醇为萃取剂时能耗降低12%,TAC降低9%;低共熔溶剂为萃取剂能耗降低12%,TAC降低15.2%。采用低共熔溶剂的萃取隔壁塔流程节能优势明显。     

低共熔溶剂在乙腈-水体系分离中的应用

分别以乙二醇、氯化胆碱/乙二醇(摩尔比1∶2,DES1)、氯化胆碱/乙醇酸(摩尔比1∶3,DES2)低共熔溶剂为萃取剂,设计萃取精馏和萃取隔壁塔流程,模拟分离乙腈和水形成的共沸体系。使用灵敏度分析对上述流程分别进行了参数优化。结果表明,与乙二醇萃取精馏工艺相比,使用低共熔溶剂DES1不能有效降低能耗和费用;低共熔溶剂DES2用量降低52. 5%,能耗降低81. 9%,操作费用降低12%,年度总费用(TAC)降低53. 8%;采用隔壁塔萃取精馏工艺后,一定程度上都能节能减耗。DES2作为萃取剂的萃取精馏工艺为最优工艺,节能优势明显。     

萃取精馏制取无水乙醇过程不同节能方案的对比

以乙二醇为萃取剂从乙醇-水体系制取无水乙醇产品。基于流程模拟软件,对常规萃取精馏过程以及双效萃取精馏、分割式热泵萃取精馏、隔壁塔萃取精馏和内部热集成萃取精馏等4种节能工艺进行模拟及优化。设计规定如下:无水乙醇中乙醇质量分数不低于99.5%,回收的萃取剂中乙二醇质量分数不低于99.9%,废水中的质量分数为99.5%以上。在相同的设计基础和设计要求下,获得各流程最优的操作参数,并从节能效果及经济性分析对比4种节能工艺。结果显示:相比于常规萃取精馏过程,虽然内部热集成萃取精馏工艺可将能耗降低14.1%,节能效果最佳,但双效萃取精馏过程总成本最低,年均总成本可降低7.2%,是最具经济性的工艺过程。本研究为乙醇-水体系萃取精馏分离工艺的工业化提供了设计基础和理论依据。     

LTTMS混合物在乙醇-水体系分离中的应用

分别乙二醇和两种低共熔溶剂(氯化胆碱/乙二醇(摩尔比1∶2)、氯化胆碱/乙醇酸(摩尔比1∶3))为萃取剂,设计萃取精馏和隔壁塔萃取精馏流程,模拟分离乙醇和水形成的共沸体系。使用灵敏度分析对上述流程分别进行了参数优化。在优化的基础上,进行了年度费用(TAC)计算。结果表明:采用乙二醇和低共熔溶剂为萃取剂的萃取精馏和隔壁塔萃取精馏均能实现乙醇-水的分离;年度费用结果表明采用氯化胆碱/乙二醇(摩尔比1∶2)的隔壁塔萃取精馏费用最低,为最优工艺。     

苯-甲苯分离节能新工艺

针对现苯-甲苯塔热集成工艺的不足,提出了苯-甲苯分离的双效热集成节能新工艺。采用化工模拟软件Aspen one V7.2,选取Peng-Robinson热力学模型,分别对苯-甲苯分离的传统精馏流程、苯-甲苯塔热集成精馏流程及苯-甲苯塔双效热集成精馏流程进行了模拟计算和分析。结果表明,在产品质量和收率相同的条件下,采用双效热集成精馏新工艺和现工业装置苯-甲苯热集成精馏工艺相比,其总加热量降低了13.4 MW,节能率40.22%,节能效果显著;所增加的甲苯塔第一效精馏塔操作真空度不高,塔顶蒸汽可采用空冷器冷却,其余设备和现有苯-甲苯塔热集成精馏工艺相同,装置改造投资少,容易推广实施。     

芳烃抽提装置芳烃分离模拟及设计优化

采用PRO/Ⅱ流程模拟软件对某新建项目40万t/a芳烃抽提装置，混合芳烃中苯、甲苯、二甲苯（BTX）分离进行常规双塔精馏和双塔差压热耦合精馏进行稳态模拟，在产品质量规定要求下，分别对苯塔和甲苯塔进行设计优化，对比不同分离方案用能要求及能耗，旨在工厂公用工程条件限制下，选择最合适的分离工艺，提高低温热利用效率，达到最佳节能降耗的效果。     

变压精馏及萃取精馏分离乙醇-苯共沸物

使用Aspen Plus分别研究变压精馏及萃取精馏分离乙醇-苯二元共沸物的工艺流程。两种分离流程的塔设备费用相近,萃取精馏工艺较传统变压精馏工艺节能显著,再沸器节能约34%;热集成变压精馏工艺较萃取精馏工艺节能约17.2%,且所需蒸汽品位更低。     

以二甘醇为萃取剂萃取精馏分离苯-环己烷共沸体系

本文基于Aspen Plus软件,对苯-环己烷共沸体系的萃取精馏过程进行模拟与条件优化。采用Sensitivity灵敏度分析考察了多个因素对分离效果与热负荷的影响。确定的最佳工艺方案为:全塔理论板数为30,原料和萃取剂分别在第15块和第3块理论板进料。在此工艺方案下:苯的分离效果达99.863%,萃取剂二甘醇的回收率达99.846%,模拟与优化结果为苯-环己烷共沸物连续萃取精馏分离过程的工业化设计和操作提供了理论依据和设计参考。     

低共熔溶剂萃取精馏分离乙醇-水共沸物的研究

分别以氯化胆碱/甘油(摩尔比为1∶2)低共熔溶剂(Reline)和乙二醇为萃取剂,对乙醇脱水萃取精馏过程进行模拟研究,并以最小年度总费用TAC为目标函数,对2种工艺流程进行优化,得到了最优的操作条件。结果表明,与乙二醇萃取精馏流程相比,Reline萃取精馏中萃取剂用量降低20%,能耗费用降低21. 68%,年度总费用TAC降低19. 66%,具有明显的节能优势。对Reline常规萃取精馏进行节能研究,发现对该流程进行换热网络优化后,可使年总费用TAC下降7. 95%;而隔壁塔并不能降低整个过程的年总费用。     

四氢呋喃-甲醇-乙酸甲酯-水热集成双溶剂萃取精馏工艺

针对四氢呋喃-甲醇-乙酸甲酯-水四元物系中存在多个二元共沸物的特点,本工作提出了常规双溶剂萃取和热集成双溶剂萃取两种精馏工艺。基于WILSON方程计算得到热力学数据,并对萃取剂进行了筛选。结果表明,对于四氢呋喃-甲醇和乙酸甲酯-甲醇共沸物系,选用水作为萃取剂最为合适;而对于四氢呋喃-水和乙酸甲酯-水共沸物系,则选用乙二醇作为萃取剂最为合适,且总溶剂比为0.65,乙二醇和水的比例为1.3。在此基础上,以能耗和年总费用(TAC)作为精馏工艺的评价指标,对提出的常规双溶剂萃取和热集成双溶剂萃取精馏工艺进行了模拟,并利用夹点分析技术对双溶剂萃取精馏系统的换热网络进行了优化。研究结果表明,优化后的换热网络其冷公用工程消耗降低44.12%,热公用工程消耗节约42.49%。与常规双溶剂萃取精馏工艺相比,热集成双溶剂萃取精馏工艺其能耗降低约43.29%,节省TAC约26.89%,热力学效率提高了3.25%。可见,热集成双溶剂萃取精馏工艺用于分离以上四元共沸物系,具有较好的技术经济优势。     

Simulated annealing-based optimal design of energy efficient ternary extractive dividing wall distillation process for separating benzene-isopropanol-water mixtures

This article investigates the performances of different extractive distillation processes intensified with dividing-wall column for separating benzene-isopropanol-water ternary mixtures. All the processes with ethylene glycol as solvent are optimized with the minimal total annual cost (TAC) as target. In order to get the global optimal solution intelligently, an improved simulated annealing algorithm is adopted, which is programmed in MATLAB and linked to Aspen Plus. The results show that the extractive dividing wall column-solvent (EDWC-S) process consisting of an extractive dividing wall column and a solvent recovery column is the best scheme. It can reduce the TAC by 28.65％and CO2 emissions by 32.84％com-pared to the conventional triple-column extractive distillation process.     

甲醇和三甲氧基硅烷共沸物分离过程模拟和优化

三甲氧基硅烷（trimethoxysilane）是合成功能性有机硅化合物的重要中间体。在以甲醇和硅为原料合成三甲氧基硅烷的工业化生产过程中,过量的甲醇和产物三甲氧基硅烷会形成最高共沸物。本文探究了变压精馏、萃取精馏和隔壁塔萃取精馏三种分离提纯甲醇和三甲氧基硅烷的工艺,以最小年度总费用（TAC）为目标函数,运用混合整数非线性规划（MINLP）对三种流程进行了优化,比较了三种流程的效率和二氧化碳排放量。结果表明,与变压精馏相比,通过隔壁塔萃取精馏分离甲醇与三甲氧基硅烷共沸物具有明显的优势。分离100kmol/h甲醇（摩尔分数50.00%）和三甲氧基硅烷的TAC从198.84万美元/年降低到98.93万美元/年,降幅高达50.25%,效率从8.17%提高到13.82%,二氧化碳排放量从1217.53kg/h减少到684.22kg/h,减少了43.80%。     

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%。     

渗透汽化-隔壁塔精馏耦合初步分离费托合成水的过程研究

费托合成水中含有醇、酮、酸等多种高附加值含氧有机物可提取出来作为高附加值产品,但由于费托合成水处量大,共沸体系复杂,通常需要首先对其进行初步分离。设计了直接两塔精馏、渗透汽化-两塔精馏、直接隔壁塔精馏、渗透汽化-隔壁塔精馏四种可供选择的初步分离工艺。根据渗透汽化实验数据在Aspen Plus中构建渗透汽化过程模型并进行模拟,结合灵敏度分析得到精馏过程的最佳工艺参数和模拟结果,并对四种工艺的能耗和有效能损失进行对比。结果表明,渗透汽化-隔壁塔精馏工艺具有明显的节能优势,其能耗较直接两塔精馏可降低15.85%,有效能损失降低45.74%。经渗透汽化膜预浓缩后,溶液的浓度可进入隔壁塔的适宜分离浓度区间,以充分发挥隔壁塔优势。由于渗透汽化所需能量可由余热等低品位热源提供,在余热充足的煤化工领域中可显著降低有效能损失。对于该过程而言,当渗透汽化膜价格低于438元/m²时,渗透汽化-隔壁塔精馏耦合工艺将会表现出较高的经济性。     

Reactive dividing wall column for hydrolysis of methyl acetate:Design and control☆

Reactive distillation and dividing wall column distillation are two kinds of effective separation technologies, and their integrated configuration, reactive dividing wall column (RDWC), presents attractive advantages. In this study, the rigorous simulation of RDWC for methyl acetate hydrolysis is performed, and sensitivity analysis is conducted to obtain the minimum reboiler duty. Then a comparison is made between the conventional process and RDWC process, and it shows that 20.1%energy savings can be achieved by RDWC process. In addition, the dynamic characteristic of RDWC is studied and an effective control strategy is proposed. The simple PI control scheme with three temperature loops can obtain reasonable control performance and maintain products at de-sired purities. It is proved that this RDWC process is an energy efficiency alternative with good controllability. ? 2016 The Chemical Industry and Engineering Society of China, and Chemical Industry Press. Al rights reserved.     

Comparison of continuous homogenous azeotropic and pressure-swing distillation for a minimum azeotropic system ethyl acetate/n-hexane separation

Continuous homogenous azeotropic distillation (CHAD) and pressure-swing distillation (PSD) are explored to separate a minimum-boiling azeotropic system of ethyl acetate and n-hexane. The CHAD process with acetone as the entrainer and the PSD process with the pressures of 0.1 MPa and 0.6 MPa in two columns are designed and simulated by Aspen Plus. The operating conditions of the two processes are optimized via a sequential modular approach to obtain the minimum total annual cost (TAC). The computational results show that the partially heat integrated pressure-swing distillation (HIPSD) has reduced in the energy cost and TAC by 40.79% and 35.94%, respectively, than the conventional PSD, and has more greatly reduced the energy cost and TAC by 62.61% and 49.26% respectively compared with the CHAD process. The comparison of CHAD process and partially HIPSD process illustrates that the partially HIPSD has more advantages in averting the product pollution, energy saving, and economy.     

酯交换法制备碳酸二甲酯过程模拟与系统火用分析

针对酯交换制备过程中甲醇?碳酸二甲酯共沸体系难分离的问题,分别选择变压精馏、碳酸乙烯酯(EC)萃取精馏与乙二醇(EG)萃取精馏3种分离过程进行模拟与能量集成,对比了3种工艺流程的分离能耗,采用有效能(?)分析方法分析了能耗最低的变压分离过程的有效能(?)损失. 结果表明,3种工艺流程的能耗EG萃取精馏>EC萃取精馏>变压精馏,碳酸二甲酯生产过程中内部循环物流能量是输入总能量的1.55倍,变压共沸分离过程的?损失为7.9%。     

分壁精馏塔分离苯/甲苯/二甲苯的模拟工艺研究

分壁精馏塔（简称分壁塔）在节能和节约投资方面都有很大的优势和潜力,因此近几年来人们对它的深入研究也越来越多。以等比例的苯、甲苯和二甲苯为原料,通过模拟工艺流程,研究分析了分壁塔的进料位置、隔板位置、回流比、侧线采出位置以及液汽相分流比与能耗、组分纯度的关系。研究结论显示,分壁塔的最适宜液相分流比和汽相分流比分别为0.65和0.45,与常规精馏塔相比,分壁塔分离所得的苯、甲苯和二甲苯的纯度高,冷凝负荷和热负荷分别比常规精馏塔降低31.066 9%和34.167 5%。