膜反应器中丙烷脱氢和氢燃烧耦合过程的模拟

丙烷脱氢是一个可逆强吸热反应,这制约了现有丙烷脱氢工艺过程的效率.本工作提出采用膜反应器耦合丙烷脱氢和氢燃烧过程,一方面产物氢气的移除可使丙烷脱氢反应正向移动,另一方面氢气燃烧放出大量的热可用于驱动丙烷脱氢反应.为此建立了二维非等温膜反应器数学模型,对膜反应器中丙烷脱氢和氢燃烧耦合过程进行了模拟,比较了膜反应器与普通固...     

丙烷脱氢制丙烯低温分离工艺分析

为确立丙烷脱氢制丙烯工艺中低温分离单元的最佳制冷流程,采用PRO/Ⅱ8.2化工流程模拟软件,对低温分离单元进行模拟计算,考察了温度和压力对低温分离效果的影响,分析并确立了最佳分离温度和压力范围;在分离效果相同的前提下,分别比较了丙烯+乙烯级联制冷、丙烯预冷+混合制冷和丙烯预冷+富氢气膨胀制冷3种制冷流程的公用工程消耗以及各自的优缺点。结果表明:产品压缩机出口压力对分离效果影响较小,在确保下游装置能够正常操作的情况下,分离压力应尽可能低;分离温度是影响分离效果的主要因素,较为经济的分离温度为-90—-100℃;相对于其他2种流程,丙烯+乙烯级联制冷流程具有技术成熟、能耗低和操作简单等优点,更适合于丙烷脱氢制丙烯工艺。     

氢气分离膜内嵌改进蒸汽活化转化丙烷脱氢过程模拟和经济分析

在蒸汽活化转化（STAR）工艺中,丙烷脱氢反应产物含有大量氢气、甲烷等不凝组分,传统的高压低温液化流程,操作压力达到3.30MPa,浅冷温度-24℃,深冷温度-78℃,不仅压缩能耗高,而且氢气副产品浓度低,无法直接在炼化过程中实现利用。对此,本文提出在浅冷之后嵌入氢气膜分离单元,采用Prism-Ⅱ膜脱除反应产物中大部分氢气后再进一步增压和深冷液化。采用HYSYS对改进工艺模拟优化后得出：浅冷操作压力2.40MPa、温度-24℃,深冷操作压力3.30MPa、温度-78℃,总压缩能耗降低16.1%,氢气纯度由82.8%提高到99.0%,回收率超过85%。以350kt/a STAR工艺为例进行改进工艺的技术经济分析,最优膜面积为2680m²,总压缩功耗由6850kW降低至5750kW,节约公用工程约5.72×10⁶CNY/a,设备折旧仅增加0.61×10⁶CNY/a,产出氢气约1.23×10⁸m³/a。综合考虑节能、新增设备折旧和氢气产出,年净收益增加8.7×10⁷CNY。结果表明,膜分离改进有效地提高了STAR工艺的能效和经济性。     

丙烷催化脱氢分离工艺的模拟与分析

丙烷脱氢工艺作为重要的增产与增值丙烷工艺,为了提高此工艺装置的建设水平,其分离工艺模拟与分析得到了人们的高度关注。本文分析了丙烷脱氢工艺的概况,重点探讨了丙烷脱氢分离工艺的模拟与分析,旨在提高此工艺的产能,降低其能耗。     

氯乙烯精馏尾气中氢气分离提纯系统运行总结

简要介绍了氯乙烯精馏尾气中氢气吸附分离的原理,详细介绍了氢气分离提纯装置的工艺流程及其在实际操作中的注意事项。     

多孔膜反应器中丙烷催化脱氢制丙烯的模拟研究

针对丙烷高效脱氢制丙烯的多孔膜反应器构建了无量纲数学模型并进行了模拟研究,考察了催化剂活性、透氢膜性能、操作条件对多孔膜反应器中丙烷脱氢的转化率、丙烯收率、氢气收率和纯度的影响。结果表明,移走产物氢气可以有效提升膜反应器的性能,其性能的提升程度由不同温压条件下催化剂和透氢膜性能共同决定。高活性催化剂是丙烷高效转化的基础,催化剂活性越高,膜反应器内的产氢速率越快;其次,膜的选择性和渗透通量越高,氢气的移除效率越高,可在最大程度上打破热力学平衡的限制,使反应向生成丙烯的方向移动。当多孔透氢膜的氢气渗透率在10^-7~10^-6 mol·m^-2·s^-1·Pa^-1,H₂/C₃H₈选择性达到100时,其丙烷转化率可以与Pd膜反应器内的转化率相当,但分离的氢气纯度低于Pd膜反应器。与传统的固定床反应器相比,膜反应器由于促进了化学平衡的移动,可以在较低的反应温度下获得相当高的丙烷转化率,且丙烷转化率随着反应压力的增加呈现出一个最大值。该模拟研究可为实际生产过程中膜反应器用于PDH反应的高效强化提供有益的技术指导。     

炼厂气中氢气资源的回收和利用

简要介绍了炼厂气中富氢气体的回收工艺技术,并分析了各种工艺技术的适用范围,指出了各种技术的优缺点。结合大港石化公司全厂氢气管网平衡优化项目,增加变压吸附氢气提纯设施,实际回收约9000Nm3/h的高纯度氢气,取得了较为明显的经济效益。     

丙烷脱氢固定床反应器的动态模拟与优化

在丙烷脱氢制丙烯反应过程中,由于焦的沉积使催化剂活性不断降低,而且失活速度很快。本文建立了径向绝热固定床反应器丙烷脱氢 失活过程的动态模型,在Pt-Sn催化剂动力学基础上对脱氢过程进行了模拟和分析。得到了不同时刻反应器内的压力、温度、催化剂活性等的分布情况以及转化率、选择性、收率等的变化规律,并在分析反应器入口温度、流量及压力对过程影响的基础上对反应的操作条件进行了优化。     

丙烯精馏过程模拟与分析

利用Aspen Plus通用化工模拟软件对丙烯的精馏分离进行模拟,对于组成一定,进料量一定的精馏分离过程,通过软件灵敏度分析功能优化其操作条件。利用软件设计规定功能,分析了丙烯纯度指定为99.6%时,进料量、进料组成变化对分离的影响。进料量越大,对产品质量要求越高,则能耗消耗越大。当进料中丙烷含量波动,含量增大时,可以加大丙烷的采出量,通过降低丙烯收率的方式稳定塔顶丙烯的纯度要求。     

热集成变压精馏分离乙醇-甲苯体系的过程模拟和优化

由于乙醇-甲苯体系为压力敏感体系,本文提出了热集成变压精馏分离乙醇-甲苯共沸体系的工艺方法,并通过实验数据验证了NRTL模型对模拟分离该体系的适用性。利用Aspen模拟软件,以NRTL方程为物性计算模拟,以乙醇和甲苯的纯度为约束变量,分离过程能耗最低为目标函数,采用优化分析,得到了模拟的优化参数,并通过模拟计算,制取了纯度不低于99.9%的甲苯和乙醇产品,收率达到99.9%以上。用高压塔的塔顶气相潜热作为常压塔再沸器热源的热集成变压精馏,与两塔均采用外界蒸汽供热的传统变压精馏方式相比,节能高达49%。     

VCM精馏尾气净化回收工艺

介绍了宁夏西部聚氯乙烯有限公司采用变压吸附法回收VCM精馏尾气的新工艺,与原活性炭吸附工艺法相比,具有PLC自动化控制程度高、运行稳定、操作方便、安全性能好等优点。实际运行结果表明：采用变压吸附法工艺回收VCM精馏尾气,VCM、C2H2回收率大于99．9％,排放的尾气中VCM质量浓度小于36mg／m^3,C2H2质量浓度小于150mg／m^3。     

变压精馏分离丙酮和环己烷的动态特性

基于丙酮-环己烷共沸体系的压力敏感性,利用Aspen Plus软件,以年度总费用(TAC)最小为目标函数对常规、部分及完全热集成变压精馏工艺进行稳态模拟与优化,并以经济最优的完全热集成变压精馏工艺为基础,借助Aspen Plus Dynamics软件建立多种不同控制结构,通过改变进料流量和进料组成考察了控制结构的有效性,并提出塔底热负荷/进料量比例控制与组成-温度串级控制相结合的改进控制结构。稳态模拟与优化结果表明,常规、部分和完全热集成三种工艺的最小TAC分别为3.64×105, 2.83×105, 2.76×105 $/y,经济最优工艺为完全热集成变压精馏。动态响应结果表明固定回流量/进料量控制结构在响应时间方面优于固定回流比控制结构,但产品纯度未达到设计值99.9wt%;而塔底热负荷/进料量比例控制与组成-温度串级控制相结合的改进控制结构能够有效保证产品纯度在99.9wt%及以上。     

变压吸附氢气纯化过程瞬态分析

变压吸附技术是工业上生产高纯氢气最常用的方法之一。然而,在实际生产过程中无法观察到塔内各组分在不同时刻的分布状态,因此借助模拟的手段来研究从投料至系统达到循环稳态期间各组分在塔内的动态变化规律,进而指导工艺改进是很有必要的。采用活性炭和5A分子筛为吸附剂,设计了八塔变压吸附工艺从蒸汽甲烷重整气中纯化氢气,模拟了变压吸附制氢开车过程,分析了开车过程中塔内各组分在吸附、顺放以及冲洗三个阶段以及循环稳态后吸附阶段瞬态吸附行为和塔内温度变化。结果表明,在吸附以及顺放等过程中重组分会随着循环周期向塔顶移动。这一现象是组分间竞争吸附和冲洗再生方式下重组分在床层底部累积两个作用因素共同导致的。这些因素在一定程度上也会造成CO的吸附前沿在吸附阶段就过多进入5A分子筛上,使得CO含量成为限制工艺性能的主要因素。     

热集成变压精馏分离甲苯-异丙醇的模拟

甲苯-异丙醇混合物的共沸组成对压力较为敏感,为此提出了热集成变压精馏工艺分离该共沸物.利用ASPEN PLUS化工模拟软件,以修正的WILSON活度系数方程作为物性计算模型,以甲苯和异丙醇的纯度作为约束变量,以分离过程能耗最低为目标函数,对主要工艺参数进行了模拟优化,得到了热集成变压精馏分离甲苯-异丙醇体系的最佳工艺操...     

基于分割式热泵的2-甲氧基乙醇-水精馏工艺模拟

基于2-甲氧基乙醇-水体系的共沸特性,应用分割式热泵精馏用于该体系的分离。采用UNIQUAC方程计算该体系的相平衡数据,并利用实验数据对UNIQUAC方程中的二元交互作用参数进行修正。利用Aspen Plus过程模拟软件中的Radfrac精馏模型和Compr等熵压缩模型,以年总费用最小为目标函数,对提出的分割式热泵精馏工艺进行了模拟与优化,得到了合适的工艺参数,如分割点摩尔分数为x(H2O)=0.17、压缩机进气量为6.16 t/h等关键工艺变量。模拟结果表明,与常规热泵精馏工艺相比,分割式热泵精馏工艺的年总费用可节约34.4%,操作费用可节约36.3%。     

IDA工艺路线草甘膦生产废气中H2的回收提纯与利用

IDA工艺路线草甘膦的脱氢岗位产生的H_2尾气中含有较多的杂质,采用水洗、酸洗、除氧、干燥、变压吸附(简称PSA)等工艺进行H_2提纯,H_2含量达99.8%以上,该工艺具有H_2回收率高、品质好,而且能将尾气中的有害杂质除尽等优点。     

Comparative study on pressure swing adsorption system for industrial hydrogen and fuel cell hydrogen

In order to improve the design of PSA system for fuel cell hydrogen production, a non-isothermal model of eight-bed PSA hydrogen process with five-component (H₂/N₂/CH₄/CO/CO₂=74.59%/0.01%/4.2%/2.5%/18.7% (vol)) four-stage pressure equalization was developed in this article. The model adopts a composite adsorption bed of activated carbon and zeolite 5A. In this article, pressure variation, temperature field and separation performance are stimulated, and also effect of providing purge (PP) differential pressure and the ratio of activated carbon to zeolite 5A on separation performance in the process of producing industrial hydrogen (CO content in hydrogen is 10 μl·L^-1) and fuel cell hydrogen (CO content is 0.2 μl·L^-1) are compared. The results show that Run 3, when the CO content in hydrogen is 10 μl·L^-1, the hydrogen recovery is 89.8%, and the average flow rate of feed gas is 0.529 mol·s^-1; When the CO content in hydrogen is 0.2 μl·L^-1, the hydrogen recovery is 85.2%, and the average flow rate of feed gas is 0.43 mol·s^-1. With the increase of PP differential pressure, hydrogen recovery first increases and then decreases, reaching the maximum when PP differential pressure is 0.263 MPa; With the decrease of the ratio of activated carbon to zeolite 5A, the hydrogen recovery increases gradually. When the CO content in hydrogen is 0.2 μl·L^-1 the hydrogen recovery increases more obviously, from 83.96% to 86.37%, until the ratio of activated carbon to zeolite 5A decreases to 1. At the end of PP step, no large amount of CO₂ in gas or solid phase enters the zeolite 5A adsorption bed, while when the CO content in hydrogen is 10 μl·L^-1, and the ratio of carbon to zeolite 5A is less than 1.4, more CO₂ will enter the zeolite 5A bed.     

煤层气浓缩用碳分子筛的研制及性能研究

为评价分析碳分子筛(Carbon Molecular Sieves,CMS)产品性能,以酚醛树脂废料为主要原料,通过添加助剂,采用炭化/气相沉积一体化工艺,制备了专用于煤层气提浓的BM碳分子筛(记为BMCMS)。采用CO_2吸附法、加压热重法及四塔变压吸附法对BMCMS及商业碳分子筛(记为JCCMS)的孔隙结构、CH_4和N_2的吸附容量、速度以及对煤层气的实际分离性能等进行研究。结果表明,BMCMS碳分子筛的孔隙以0.85 nm以下微孔为主,主要分布在0.4~0.65 nm,其比例占整个孔隙的66%以上,高于JCCMS的65%;碳分子筛的孔隙直径为N_2分子的1.1~1.8倍时,该类孔隙适宜吸附N_2,而对CH_4的吸附具有阻碍作用;当用于PSA浓缩抽采煤层气时,可将煤层气中CH_4浓度提高25.6%,实际运行指标优于JCCMS。