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。     

液-液喷射器性能优化及内部流动特性分析

为了探索液-液喷射器的性能优化问题,改变喷射器喷嘴结构和射流类型,设计并建立了4种喷射器的三维模型,采用大涡模拟方法对4种模型进行模拟,得到各喷射器的内部流动特性及工作性能。工作流体从喷嘴射入吸入室,压力沿轴线呈现对称性的下降趋势,使得引射流体被卷吸进入喷射器并与工作流体进行掺混。随着两股流体的混合,势流核心区缩小,中速流体区域扩大,最终在扩散段内完成混合。通过分析各喷射器的内部流动特性,比较出4种喷射器的性能优劣。结果表明:椭圆喷嘴脉冲射流喷射器的卷吸性能、混合性能、效率均优于其他3种喷射器。     

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.     

催化精馏法合成乙二醇单甲醚的模拟研究

提出以环氧乙烷和甲醇为原料,应用催化精馏技术合成乙二醇单甲醚的工艺方法.采用基于非平衡级模型的模拟方法,考察关键操作参数对目的产物选择性和收率的影响,并得到优化的操作条件为400 kPa,377 K,甲醇和环氧乙烷流量均为0.078 mol/s,再沸比9,反应段高度1.8 m,提馏段高度3.2 m.建立了中试规模的催化精馏塔对模拟结果进行了验证.结果表明,采用催化精馏法合成乙二醇单甲醚,在优化条件下乙二醇单甲醚收率达到93%以上.实验结果与模拟结果吻合良好,表明模拟方法可靠.     

正丁醇乙氧基化反应动力学研究

研究了固体碱催化下、半间歇操作正丁醇乙氧基化的动力学问题.在2 L反应釜中测定了动力学及环氧乙烷在反应混合物中的溶解度数据.依据SN2反应机理和各步加成反应速率相等的假设,建立了动力学模型.在模型参数求解时,将环氧乙烷的液相主体浓度视为其在反应混合物中的溶解度,用Aspen plus软件考查了体系的相平衡关系,建立了基于Wilson方程的环氧乙烷溶解度的计算方法和关联模型.利用数值方法求解动力学模型得到动力学参数,利用实验数据验证了其可靠性.     

热集成复杂精馏流程综合的随机最优化方法

This paper addresses the application of stochastic optimization approaches to the synthesis of heat integrated complex distillation system, which is characterized by large-scale combinatorial feature. Conventional and complex columns, thermally coupled (linked) side strippers and side rectifiers as well as heat integration between the different columns axe simultaneously considered. The problem is formulated as an MINLP (mixed-integer nonlinear programming) problem. A simulated annealing algorithm is proposed to deal with the MINLP problem and a shortcut method is applied to evaluate all required design paxameters as well as the total cost function. Two illustrating examples are presented.     

UNIFAC法预测环氧乙烷-聚乙二醇体系的汽液相平衡

针对聚乙二醇(PEG)合成反应器中环氧乙烷(EO)溶解度测量困难问题,提出一种基于UNIFAC基团贡献法的理论估算方法。将不同相对分子质量的PEG混合物用平均EO加成数n(EO)表达,建立了EO-PEG体系的基团划分方法和UNIFAC模型,通过计算取得了n(EO)在0—40范围内EO-PEG体系的汽液平衡数据,并与实验数据进行了比较。结果表明:随着EO平均加成数的增大,EO在液相中的活度系数持续减小,EO溶解度持续增大;当n(EO)<8时,基团分子间相互作用对EO活度系数的贡献较大,而当n(EO)>15时,体系的非理想性主要由分子的大小和形状差异引起,此条件下基团间相互作用对活度系数的影响可以忽略。     

外循环喷雾式乙氧基化反应器的数学模型与模拟

对半间歇操作外循环喷雾式乙氧基化反应器的数学模型与模拟进行了研究,分析了反应器的特性,建立了同时考虑气液传质、动力学、汽液平衡、反应体积变化和惰性气氮气影响的反应器的数学模型和数值模拟算法。以合成聚乙二醇为例,模拟得到反应器中温度、压力、环氧乙烷浓度及乙氧基化产物随时间和空间位置的分布。模拟结果同工业操作数据进行了比较,结果表明了模型的可靠性。     

隔壁精馏塔分离乙二醇丁醚混合物的模拟与节能分析

针对乙二醇丁醚混合物的特征和分离要求,提出用隔壁精馏塔(DWC)分离混合物的工艺,并利用Aspen Plus模拟技术开展塔的优化设计与节能分析。首先设计出分离混合物的传统双塔工艺,在此基础上对DWC进行设计与优化。为了考察DWC工艺的可行性和节能效果,研究采用能量衡算和损失分析2种方法对系统的用能特性进行分析。结果表明,相比于传统双塔工艺,DWC的再沸器负荷、冷凝器负荷分别减少了27. 4%、32. 4%,总损失减少了33. 7%,体现了DWC工艺的节能优势。