六盘水地区异丙醚-异丙醇共沸物的变压精馏分离

采用Aspen Plus软件对异丙醚-异丙醇共沸物进行了变压精馏过程模拟。低压塔压力设定为六盘水地区大气压85kPa,高压塔压力设定为300kPa。以年度总费用TAC最小为依据,对各项设计变量如理论塔板数、回流比和进料位置等进行了优化。结果表明,在异丙醚-异丙醇混合物处理量为100kmol/h,摩尔分数异丙醚为20%,异丙醇为80%时,采用变压精馏可以使异丙醚和异丙醇产品纯度均达到99.9%。在此基础上,通过调节两塔的回流比,进行了完全热集成工艺设计。相比无热集成工艺,完全热集成工艺的设备投资和操作费用均明显降低,TAC节约了27.64%。结果表明完全热集成变压精馏工艺可以有效分离异丙醚—异丙醇共沸物,且经济上更合理,为高海拔地区此类共沸物的分离提供一些技术参考。     

完全热集成变压精馏分离丙酮-甲醇共沸物的过程模拟

基于丙酮-甲醇共沸物对压力变化敏感的特点,采用完全热集成变压精馏工艺分离该共沸物。基于相图分析,确定了精馏序列。以全流程的年度总费用TAC最小为目标,对两塔的塔板数、进料位置和回流比进行了优化设计。确定了丙酮-甲醇混合物(m丙酮:m甲醇=40:60)进料流率为3000kg/h的最佳工艺参数:低压塔操作压力为101.325kPa,塔板数为52块,丙酮-甲醇混合物和循环物流分别在第37块和22块位置进料,回流比为1.8;高压塔操作压力为506.625kPa,塔板数为33块,进料位置为第16块,回流比为4.3。高压塔塔顶物流和低压塔塔釜物流有43℃温差,满足完全热集成的条件,热集成负荷为1234.51kW。甲醇和丙酮纯度达到了99.9%,满足分离要求。结果表明完全热集成变压精馏工艺可以有效分离丙酮-甲醇共沸物。     

甲基丙烯酸甲酯/甲醇/水共沸体系变压精馏分离工艺的模拟与优化

对甲基丙烯酸甲酯/甲醇/水三元共沸混合物分离进行了常规变压精馏和双效热集成变压精馏模拟。以年总费用(TAC)为目标函数,对进料板位置、回流比、塔板数等参数进行了优化。在常规变压精馏工艺中,高压塔进料板位置最佳为第10块板、回流比为0.4、塔板数为23块,低压塔最佳进料板位置为第15块板、回流比为1.0、塔板数为60块,高压塔与低压塔的操作压力分别为300 kPa和10 kPa。在优化后的常规变压精馏基础上,提出了双效热集成变压精馏工艺,与常规变压精馏工艺相比,双效热集成变压精馏工艺的再沸器与冷凝器负荷分别下降34.81%和34.92%,TAC下降31.40%。     

醋酸甲酯加氢制乙醇工艺模拟与优化

建立了醋酸甲酯加氢制乙醇的工艺流程,采用化工流程模拟与分析软件Aspen Plus进行了系统的模拟研究。通过对工艺条件的分析,获得了过程较优的工艺参数。提出使用变压精馏的方法分离醋酸甲酯 甲醇共沸物,低压塔采用常压操作,较优的高压塔操作压力为11 MPa。同时针对多组分分离精馏序列的问题,模拟对比了逆序精馏和顺序精馏2种工艺,年度总费用（Total annualized cost, TAC）分析表明,首先分离出乙醇的逆序精馏工艺更经济合理。     

完全热集成变压精馏分离环己烷和乙酸乙酯的模拟

由于环己烷-乙酸乙酯为压力敏感体系,可用变压精馏工艺对环己烷和乙酸乙酯共沸物进行分离。利用化工流程模拟软件对分离过程进行模拟优化,以NRTL活度系数方程作为物性计算方法,高压塔和常压塔再沸器总热负荷最低为目标,对理论板数、进料位置和回流比参数进行优化。通过模拟计算得到纯度不低于99.5%的环己烷和乙酸乙酯产品。在变压精馏的基础上对系统进行热量集成,与常规变压精馏相比,完全热集成变压精馏冷凝器可节能34.97%,再沸器可节能33.91%;完全热集成变压精馏可得到质量分数分别为99.97%和99.78%的环己烷和乙酸乙酯产品。     

完全热集成变压精馏分离正丁醇和氯苯的模拟

根据正丁醇-氯苯在不同压力下共沸组成变化较大的特点,采用变压精馏对正丁醇-氯苯共沸体系进行高纯度分离。利用化工流程模拟软件对变压精馏流程进行稳态优化模拟计算,以NRTL方程作为物性计算模型,以再沸器总热负荷最低为优化目标,对理论板数、进料位置和回流比等参数进行优化,得到变压精馏分离正丁醇-氯苯体系最佳操作参数。采用完全热集成变压精馏工艺进行节能,即利用高压塔塔顶气相潜热作为常压塔再沸器热源。模拟结果表明,利用完全热集成变压精馏冷凝器和再沸器热负荷分别节能38.88%和35.38%,同时可得到99.96%(w)的正丁醇和99.98%(w)的氯苯产品。完全热集成变压精馏是一种高效节能的分离正丁醇和氯苯共沸物的方法。     

叔丁醇-乙醇-水分离的萃取精馏节能设计与动态控制

针对工业实例分离叔丁醇-乙醇-水三元共沸物,设计了常规三塔萃取精馏(CTCED)及节能型多侧线塔萃取精馏(EDCMR)分离流程.通过稳态优化对2种流程进行对比,基于以年度总费用(TAC)最低为目标的稳态优化后可以得出,多侧线塔萃取精馏流程的TAC比常规三塔萃取精馏流程降低了16.16％.在此基础上,对于多侧线塔萃取精馏...     

变压精馏和萃取精馏分离乙腈-正丙醇工艺优化

通过乙腈-正丙醇的共沸性质剖析,探索了变压精馏与萃取精馏进行该二元共沸物分离的可行性.利用NRTL方程计算液相的活度系数,其二元相互参数采用实验相平衡数据拟合,通过Aspen Plus对上述2种分离方法开展模拟优化,以年度总费用(T AC)最小为目标函数,得到了2种工艺的优化设计参数.结果表明,采用双塔变压精馏或萃取精馏工艺均能有效地实现乙腈与正丙醇共沸体系的分离,而萃取精馏工艺更适合乙腈和正丙醇的分离.与常规变压精馏工艺相比,热集成变压精馏工艺由于能量集成使得T AC减少了28.2％,主要是操作费用的节省.与热集成变压精馏工艺相比,萃取精馏工艺的总设备折旧费和总操作费用均有一定幅度降低,萃取精馏工艺所需的T AC降低13.9％.     

变压精馏分离乙腈-正丙醇过程模拟与优化

基于乙腈和正丙醇二元共沸特性的分析,提出变压精馏分离乙腈和正丙醇共沸物的工艺。利用Aspen Plus软件,以Wilson模型为物性计算方法对分离过程进行模拟,以再沸器总热负荷最低为优化目标,分析高压塔和常压塔理论板数、回流比和进料位置对再沸器总热负荷的影响。结果表明,变压精馏能够实现乙腈和正丙醇的有效分离,两者质量分数均为99.90%。利用高压塔塔顶气相潜热作常压塔塔釜再沸器热源进行热量集成,热集成变压精馏相比于传统变压精馏再沸器热负荷节能28.43%,冷凝器热负荷节能31.95%。与以N-甲基吡咯烷酮为萃取剂的萃取精馏工艺相比,热集成变压精馏工艺更适合乙腈和正丙醇共沸物的分离。     

完全热集成变压精馏分离异丙醇-二异丙醚共沸物的优化设计与控制

高纯度异丙醇被广泛用作电子清洁剂与溶剂。异丙醇生产中,异丙醇与副产物二异丙醚形成共沸物,普通精馏无法有效分离,可采用完全热集成变压精馏工艺进行分离。利用Aspen Plus流程模拟软件,首先以高压塔再沸器热负荷最低为目标,对工艺进行局部优化;然后以年度总费用（TAC）最低为目标,采用序贯迭代法,对工艺进行全局优化。结果表明,优化设计极大地节约了能量,年度总费用降至416567 USD/a、高压塔塔板数减少为21块、设备费用降至536094 USD、完全热集成负荷达到751.71 kW。利用Aspen Plus Dynamics软件,采用压力补偿控温策略与组成-温度串级控制,建立了动态控制结构,在进料流量与进料组成发生±20%扰动时,仍表现出较好控制效果。     

热集成变压精馏分离苯-异丙醇的工艺模拟

利用Aspen Plus流程模拟软件对苯-异丙醇共沸体系进行了热集成变压精馏工艺的分离模拟,采用NRTL-RK活度系数方程作为物性计算模型.确定了热集成变压精馏的压力、工艺流程,分析了进料板位置、回流比等操作参数对分离过程的影响.最佳工艺参数为:常压塔压强采用压强为101.3 kPa,30块理论板数,第15块板进料,回...     

变压精馏分离丙酸甲酯-甲醇的节能设计

基于丙酸甲酯-甲醇二元体系的压力敏感特性,以最小年总费用(TAC)作为经济评价指标,对变压精馏分离工艺进行了模拟与优化,并在常规工艺基础上进行了改造,以实现节能的目的。结果表明:常规分离工艺高压进料时,高压塔塔板数为41、回流比为1.5和进料位置为第33块板以及低压塔塔板数为39、回流比为2.0和进料位置为第17块板时TAC最低,为593.00万元/年。将热集成技术应用于常规工艺中,优化后的分离工艺均能实现物系的高效分离。相比于常规变压精馏,部分热集成变压精馏与全热集成变压精馏分别可以节约44.57%与41.94%的能耗,同时可以节约23.84%与32.59%的TAC,主要原因是热量集成使得蒸汽费用与换热器费用降低。优化后的两种工艺分离效果显著,且能耗与TAC均较低,可为工业设计提供理论参考。     

萃取精馏与变压精馏分离甲醇-乙腈共沸物的研究

In the present work, a comparative study of the extractive distillation and pressure swing distillation for methanol-acetonitrile azeotropic separation is performed for the first time. Different separation alternatives, including the conventional extractive distillation, the extractive distillation with vapor or liquid side-stream, the pressure-swing distillation with or without full heat integration, and the heat-pump assisted pressure-swing distillation are rigorously simulated and optimized based on the minimum total annual cost (TAC) via the sequential iterative strategy. The results show that TAC and CO2 emission of the new extractive distillation with vapor side-stream (Vapor-SED) are similar to that of the extractive distillation with liquid side-stream (Liquid-SED). Furthermore, the Vapor-SED and Liquid-SED gives 30.01% and 30.56% reduction in TAC and 23.32% and 23.49% reduction in CO2 emission, respectively, over the most competitive fully heat-integrated PSD configuration. Hence, extractive distillation with vapor or liquid side-stream appears to be better option economically and environmentally for separation of methanol and acetonitrile.     

Design,Optimization and Control of Extractive Distillation for Separation of Ethyl Acetate-Ethanol-Water Mixture Using Ionic Liquids

In this work, the process simulation of pressure-swing distillation(PSD) and extractive distillation(ED) using ionic liquid(IL) 1-butyl-3-methylimidazolium acetate([bmim][OAc]) as the entrainer for separation of ethyl acetateethanol-water mixture is performed. The design parameters of the two distillation processes are optimized with the minimum total annual cost(TAC) serving as the objective function. The results show that the TAC saving of ED process is 35.27% in comparison with that of PSD process in the case of achieving the same purity and yield of ethyl acetate.In addition, the dynamic controllability of ED process is further studied. The traditional two-point temperature control structure is proposed for the ED process, and it works pretty well while taking into account the disturbances in both feed rate and feed composition.     

正己烷和乙酸乙酯间歇共沸精馏分离共沸剂的研究

正己烷和乙酸乙酯形成最低共沸物,采用间歇共沸精馏方法分离回收时,共沸剂的选择和用量直接影响实验效果。研究了正己烷-乙酸乙酯共沸物系间歇共沸精馏法分离适宜的共沸剂,并从理论上和实验中考察了共沸剂与原料适宜的配比。实验结果表明,丙酮为合适的共沸剂,当丙酮和正己烷的质量比为1.15时,正己烷和乙酸乙酯的收率最高,分别达75.15%和73.89%。通过实验绘制了正己烷-乙酸乙酯-丙酮三元物系的剩余曲线,确定了正己烷-乙酸乙酯共沸物系分离步骤:共沸精馏塔中馏出丙酮和正己烷的共沸物和高纯度的乙酸乙酯;萃取塔中用水萃取丙酮和正己烷的混合物得到较纯的正己烷;萃取后的丙酮水溶液由共沸剂精馏回收塔回收丙酮。     

采用双效变压精馏工艺分离甲苯-正丁醇的模拟

采用双效变压精馏工艺流程分离甲苯-正丁醇物系。利用Aspen Plus化工模拟软件,以分离过程能耗最低为目标函数、甲苯和正丁醇纯度为约束变量,对双效变压精馏工艺流程进行了优化计算。模拟结果表明,采用负压和常压双效变压精馏工艺可以实现甲苯-正丁醇物系的高纯度分离,即负压塔的优化操作参数为:塔压20.0 kPa、理论塔板数26块、进料板为第12块塔板、回流比1.1;常压塔的优化操作参数为:塔压102.0 kPa、理论塔板数32块、进料板为第14块塔板、回流比3.2。计算结果表明,与两塔采用外界蒸汽供热的方式相比,采用常压塔塔顶汽相潜热为负压塔塔底再沸器供热可节能约42.3%。     

基于中间再沸器的萃取精馏精制含水乙腈的过程研究

采用Aspen Plus软件对以乙二醇为萃取剂的萃取精馏工艺精制含水乙腈的过程进行了模拟优化。以全流程的年度总费用(TAC)最小为目标,对各项设计变量如全塔塔板数、进料位置和回流比等进行了优化,得到最佳工艺参数。以降低能耗费用为目的,在萃取剂再生塔提馏段增设中间再沸器,采用费用较低的中压蒸汽作为加热介质,考察了中间再沸器的位置以及抽出量对TAC的影响。结果表明:中间再沸器设置在第9~10块塔板之间时,全流程的TAC最小,当处理规模为100kmol/h时,相比无中间再沸器的普通萃取精馏的TAC节约7.61×10~4$/a。     

具有能量集成的萃取精馏新工艺及模拟

提出了一种新的单塔萃取精馏精制芳烃和非芳烃的新工艺,新工艺采用分隔壁萃取精馏塔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ASPENPLUS模拟软件,对分隔壁萃取精馏塔及常规萃取流程进行了模拟,考察了溶剂比、回流比及分配比对分隔壁萃取精馏塔的影响,并对两种流程进行了比较,结果表明,分隔壁萃取精馏塔的最佳操作条件为:塔板数为41块,侧线精馏段的板数为10块,回流比为1,溶剂比为3.5,分配比为1.25。在此条件下,分隔壁萃取精馏塔比常规的两塔萃取精馏流程节能25.2%。     

基于先进萃取精馏工艺的乙腈-水共沸物分离过程模拟

以甘油与乙二醇的混合溶剂(摩尔比为6∶1)为萃取剂,分别采用常规萃取精馏(CED)、减压萃取精馏(LPED)、隔壁塔萃取精馏(EDWC)和结合预浓缩段和溶剂回收段的萃取精馏(CPRED)等方法对乙腈 水体系进行精馏分离;并利用Aspen Plus软件对4种工艺流程进行稳态模拟,以年总费用(TAC)最小为目标,采用序贯模块法对各流程的工艺参数进行优化以获得最优结构参数。结果表明：与常规萃取精馏流程的TAC相比,减压萃取精馏的TAC下降了392%,结合预浓缩段和溶剂回收段的萃取精馏的TAC下降了10.57%,而隔壁塔萃取精馏的TAC增加了1003%;从环保角度分析,结合预浓缩段和溶剂回收段合成的萃取精馏流程CO2排放量最少,而隔壁塔萃取精馏流程CO2排放量最多。     

轻质解吸剂吸附分离制对二甲苯装置的设计

从物料平衡、装置规模、操作条件、装置流程、能耗等方面介绍了世界首套轻质解吸剂吸附分离工艺制对二甲苯装置的设计情况。在流程、能耗等方面将其与采用传统吸附分离工艺技术的装置进行了对比。与传统工艺相比,该工艺的热集成中心由二甲苯塔改为抽余液塔,取消解吸剂再蒸馏塔;异构化反应采用热高压分离器加冷低压分离器流程,异构化分馏和二甲苯分馏流程优化整合,取消脱庚烷塔;新工艺、新吸附剂放宽吸附分离进料要求以及减小解吸剂循环量;单位PX产品能耗从7 964 MJ/t 降至6 706 MJ/t,降低15.8%,体现了新工艺的技术先进性。