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。     

四组分隔板塔用于三氯氢硅分离的模拟研究

对用于四组分分离的Kaibel隔板塔和完全热耦合隔板塔4-DWC在多晶硅还原工段中分离三氯氢硅的应用进行了模拟研究。首先,将不同结构的复杂塔简化为在热力学上等效的简单塔序列流程,利用简捷法设计计算得到初值;再利用严格模拟进行参数优化和模拟计算。结果表明：与常规三塔顺序分离流程相比,Kaibel隔板塔可节约能耗26.43%,4-DWC节约能耗36%,设备数量大大减少。     

基于Aspen模拟的乙醇胺催化胺化产物的精馏分离

借助Aspen模拟软件,对以乙醇胺和氨为原料生产乙二胺、哌嗪的产物体系的精馏分离工艺进行了模拟计算.在考虑各组分特性的基础上,首先设计了分离工艺流程,然后采用Flash闪蒸及DSTWU简捷法蒸馏设计模型,对闪蒸及各精馏装置进行了设计计算,得到了回流比、塔板数和温度等操作参数.最后采用RadFrac严格模型对部分精馏塔进行了验证.并就相关工艺参数进行了灵敏度分析.模拟中物性方法采用NRTL模型,对于Aspen数据库中缺少的2-乙基吡嗪等组分,采用PropertiesEstimation模块进行物性估算.结果表明,所设计分离流程合理,能够满足产品的分离精度要求,同时,最终确定的操作条件可为实际分离工艺设计和生产操作过程提供可靠的依据.     

四产品Kaibel隔壁精馏塔分离丙二醇混合物的模拟与节能分析

研究了包含甲醇、水、丙二醇和二丙二醇四组分混合物的分离问题,针对混合物的特征和分离要求,提出四产品Kaibel隔壁精馏塔的分离工艺,并利用Aspen Plus软件对Kaibel塔进行设计与节能分析。首先,设计了分离四组分混合物的三塔精馏流程（TCD）和热集成三塔精馏流程（HTCD）;其次,开展了四产品Kaibel塔分离四组分混合物的模拟研究,取得了满足分离要求的塔设计参数;最后,采用能量衡算和㶲损失分析相结合的方法,对Kaibel塔的用能特征进行了分析和比较。研究表明,与热集成三塔精馏流程相比,四产品Kaibel塔在操作费用方面不占优势,但在设备投资方面具有明显优势,可以实现在一个塔内四组分的分离,总㶲损失可降低9.41%。     

基于Aspen Plus的三组分混合物精馏节能方案的模拟研究

介绍了直接精馏、间接精馏及完全热耦合精馏3种精馏方案,利用Aspen Plus软件对分离指数为0.69和1.2的三组分混合物,在中间组分摩尔分数为0.2,0.4,0.5,0.6及0.8,进料热状况q值为0,0.2,0.4,0.5,0.6,0.8,1的条件下,进行了直接精馏、间接精馏和完全热耦合精馏的模拟优化。模拟结果表明:对于直接精馏和间接精馏,当进料组成相同时,进料热状况值为1时能耗最低;当进料热状况值一定时,中间组分摩尔分数为0.2时,能耗最低;分离指数为0.69的三组分混合物进行完全热耦合精馏时,进料中间组分摩尔分数与进料热状况值相等时,热负荷最小;对于同一分离体系,3种精馏方案中完全热耦合精馏最为节能。研究结果为减少精馏过程中的能耗提供了理论依据。     

碳酸丙烯酯生产工艺分离工段的模拟优化

利用Aspen Plus模拟软件对CO_2捕集生产碳酸丙烯酯精馏工段进行模拟优化。首先根据物系性质选取合适的热力学方法和模拟模型,再对待分离组分进行分析,确定合适的分离序列,即采用双塔精馏,主要产品碳酸丙烯酯在一塔塔釜获得,副产品丙二醇在塔塔釜获得;运用Aspen Plus中的DSTWU模块,确定精馏塔的初始参数。在初始参数下,利用Aspen Plus的Rad FRac模块对二塔进行严格计算,并通过多次优化得到了合适的进料温度、操作压力;利用Sensitivity模块进行灵敏度分析,得到2个塔的进料位置、回流比、馏出比等参数的优化结果。产品PC质量分数达到99.6%,产品PG质量分数达到99.9%,达到分离要求。     

4组分隔板塔热耦合精馏节能技术

对丙醇/丁醇/3-甲基丁醇/2-乙基丁醇组成的4组分物系的分离从完全热耦合原理出发,详细阐述了该物系精馏过程的建立模型到模拟计算,讨论了热耦合过程的自由度和隔板塔的最佳塔段数,指出了操作变量和完全热耦合在最佳热力学状态下应满足的条件,通过化工流程模拟软件Aspen Plus 11.1对该物系的分离工艺从简捷法到严格法计...     

热耦合技术应用于共沸精馏系统的研究

以异丙醇脱水为例提出了一种热耦合共沸精馏序列的设计和优化方法,应用该方法可以将常规的双塔共沸精馏序列转化为热耦合共沸精馏序列并保证各操作参数的最优值。同时,利用Aspen Plus模拟软件,对异丙醇脱水的常规共沸精馏序列和热耦合共沸精馏序列进行了模拟分析。结果表明,热耦合共沸精馏序列不但提高了热力学效率、降低了能耗,并且能较大幅度地减少CO2排放量。     

隔壁精馏塔的热力学等效模拟研究

对隔壁精馏塔的热力学等效模拟进行研究。隔壁精馏塔和全热耦合精馏Petlyuk塔在热力学上等效,通过三塔模型对隔壁精馏塔进行简捷计算,计算结果作为初值,利用Aspen Plus软件中Multifrac-Petlyuk模块对DWC进行严格模拟计算,并利用灵敏度分析模块,分别对各参数进行优化,确定最佳的塔参数及操作条件。以甲醇-乙醇-正丙醇三元体系为例,隔壁精馏塔的热力学等效模拟结果为:主塔塔板数62,预分塔塔板数30,互连位置N1为20,N2为50,基于预分塔的进料位置在第10块板,基于主塔的侧线出料位置为第38块板,主塔回流比为8,互连物流qL,12=340 kmol/h,qV,12=880 kmol/h,在此参数下,可以得到质量分数99.2%的甲醇、97.9%的乙醇和97.3%的正丙醇,满足分离要求。     

三塔甲醇精馏流程的模拟与优化

运用Aspen plus软件搭建甲醇精馏三塔模拟流程。设定合适的参数保证加压塔顶冷凝器热负荷和常压塔釜再沸器热负荷相匹配,两塔实现双效精馏,能量得到集成利用。利用设计灵敏度分析工具对塔板数、进料位置、回流比和D/F等参数进行优化,确定合理的运行和操作条件,为工厂的实际生产提供参考和指导。模拟与优化结果表明:三塔流程生产的精甲醇的纯度可以达到99.9%以上,满足国标精甲醇质量指标。     

Optimal design of distillation systems with less than N − 1 columns for a class of four component mixtures

The optimal design of complex distillation systems is a highly non-linear and multivariable problem, with several local optimums and subject to different constraints. In addition, some attributes for the design of these separation schemes are often conflicting objectives, and the design problem should be represented from a multiple objective perspective. As a result, solving with traditional optimization methods is not reliable because they generally converge to local optimums, and often fail to capture the full Pareto optimal front. In this paper, a method for the multiobjective optimization of distillation systems, conventional and thermally coupled, with less than N − 1 columns is presented. We use a multiobjective genetic algorithm with restrictions coupled to AspenONE Aspen Plus; so, the complete MESH equations and rigorous phase equilibrium calculations are used. Results show some tendencies in the design of intensified sequences, according to the nature of the mixture and feed compositions.     

C3选择性加氢能量耦合催化精馏结构与分析

提出了一种C₃选择性加氢能量耦合催化精馏新工艺,首先将催化精馏构件放置在丙烯精馏塔的提馏段,再将丙烯塔与脱乙烷塔通过气液流股连接成热耦合结构。与传统加氢工艺相比,能量耦合催化精馏工艺通过分离和加氢反应的结合使丙炔、丙二烯加氢过程的选择性得到较大幅度的提高,并通过热量耦合消除丙烯在脱乙烷塔内的返混,从而降低分离能耗。采用Aspen Plus化工流程模拟软件对该流程进行模拟。模拟结果表明,能量耦合催化精馏工艺可以使丙烯收率提高0.74%～2.19%,年度冷剂费用降低2.44%～3.61%。同时,热量耦合催化精馏工艺对于重质裂解原料油具有更好的适用性。     

物系和分离要求对最优三组元精馏结构选择的影响

针对三组分混合物的分离,选取6种不同分离指数的物系,根据多种进料组成和分离要求,对传统的直接分离序列和间接分离序列及其热集成方式、部分热耦合精馏中的侧线精馏和侧线提馏、完全热耦合结构（即隔板塔）进行了模拟与优化设计,并以年度总费用最低为目标选出各种情况下的最优精馏结构。结果表明,分离指数、进料组成及分离要求都对精馏结构的优化选择都有显著影响,热集成精馏、部分热耦合以及完全热耦合精馏结构分别在不同条件下各具有优势。根据分析结果,对影响最优三组元分离精馏结构的因素进行归纳。     

三组分精馏隔板塔的操作柔性模拟与分析

隔板精馏塔作为完全热耦合精馏塔由于具有较强的耦合性,其操作与控制相比传统精馏塔更为复杂,同时由于具有更多的自由度表现出更多的操作柔性。选用正戊烷、正己烷、正庚烷混合物的分离为例,采用严格模拟方法,通过对7 种进料条件设计的隔板塔进行模拟,考察了不同进料条件下的操作柔性,同时考察进料组成对隔板精馏塔操作柔性的影响。     

2-乙基丙烯醛精馏分离过程模拟与实验研究

基于Aspen Plus软件,利用软件的物性估算功能及UNIFAC-HOC热力学模块,完成了数据库中缺少组分2-乙基丙烯醛物性估算,获得了模拟所需基础数据,通过对软件的相平衡曲线、残余曲线的分析,设计了分离体系的4塔分离流程,采用简捷模拟、严格模拟和灵敏度分析模块完成精馏塔的设计和操作参数的优化,从而获得了纯度达到99%的2-乙基丙烯醛精馏分离流程和操作条件。间歇精馏实验表明:模拟共沸物组成符合实际过程,模拟结果可以指导实际过程的分析和设计。     

热耦蒸馏技术进展

热耦蒸馏作为一种新型蒸馏技术,与常规蒸馏相比,热耦蒸馏平均可节省能耗30％左右,同时还可降低设备投资。本文介绍热耦蒸馏塔的构造、分类、特点以及设计和应用。     

C10常减压蒸馏装置过程模拟与优化

综述了国内外从重整C10中分离均四甲苯的技术和进展,并利用成熟的Aspen plus 软件,建立了常减压蒸馏分离C10混合重芳烃的稳态模型并进行稳态模拟,将模拟结果与现场生产数据进行比较,从而确定了模型的可靠程度。然后,对现有装置的工艺进行模拟并对工艺操作参数加以优化。为今后该工艺的进一步研究及优化工业化生产操作奠定了基础。     

Synthesis of complex thermally coupled distillation systems including divided wall columns

The design of thermally coupled distillation sequences explicitly including the possibility of divided wall columns (DWC) is described. A DWC with a single wall can be considered thermodynamically equivalent to a fully thermally coupled (FTC) subsystem formed by three separation tasks (a Petlyuk configuration in the case of three‐component mixtures). It is shown how to systematically identify all the sequences of separation tasks that can produce configurations that include at least a DWC. Feasible sequences that explicitly include DWCs are enforced through a set of logical relationships in terms of Boolean variables. These logical relationships include as feasible alternatives from conventional columns (each column must have a condenser and a reboiler) to FTC systems (only one reboiler and one condenser in the entire system). A comprehensive disjunctive programming formulation for finding the optimal solution is presented. The model is based on the Fenske, Underwood Gilliland equations. However, the disjunctive formulation allows easily the use of any other shortcut, aggregated or even rigorous model without modifying much the structure of the model. Two illustrative examples illustrate the procedure. © 2012 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 59: 1139–1159, 2013     

变压精馏分离甲苯-乙醇体系的经济最优化设计

甲苯-乙醇体系的共沸组成与相对挥发度对压力比较敏感,可用变压精馏分离该体系。利用Aspen化工流程模拟软件,以年度总费用最小为目标函数,以NRTL为热力学计算模型,采用序贯迭代法确定普通、部分热集成和完全热集成的变压精馏最优工艺参数。结果表明完全热集成更具有优势。