反应精馏隔壁塔水解醋酸甲酯的控制研究

在稳态模拟的基础上,研究了醋酸甲酯水解的反应精馏隔壁塔的控制策略。首先利用Aspen Plus软件模拟并优化了该工艺,得到最优操作条件;通过稳态敏感性分析得到各塔板温度的相对增益,由非方相对增益矩阵法选择控制变量及相对增益矩阵法确定操纵变量与被控变量的控制关系,以降低系统的耦合程度;采用继电反馈法整定比例积分控制器参数后,最终在AspenDynamics平台上对动态控制进行了模拟。模拟结果表明,通过3个温度控制回路(水进料量控制主塔第28块塔板温度、主塔塔底再沸器热负荷控制主塔第21块塔板温度、侧线塔塔顶回流量控制侧线塔第11块塔板温度),可较好地控制醋酸甲酯水解的化学计量平衡,且产品质量要求与设计值之间的偏差不大于0.01%。     

隔壁精馏塔分离芳烃混合物的模拟研究

采用隔壁精馏塔分离苯-甲苯-对二甲苯物系,用Aspen Plus软件模拟了隔壁精馏塔内温度分布及液相组成分布,考察了汽相和液相分配比对产品纯度的影响。对隔壁精馏塔模拟得到的优化操作条件为:隔壁精馏塔的理论板数为30块,侧线采出在第14块理论板,进料段为15块理论板,在进料段的第7块理论板进料,进料组成n(苯)∶n(甲苯)∶n(对二甲苯)为1∶3∶1,回流比为8.8,液相分配比为2.96,汽相分配比为0.83。在此条件下,各组分的摩尔分数大于98.5%,与实验结果基本吻合。当进料组成n(苯)∶n(甲苯)∶n(对二甲苯)为1∶3∶1时,采用隔壁精馏塔可比常规两塔流程节能27.18%。     

分隔壁塔萃取精馏分离环己烷-苯共沸物的模拟优化

以糠醛为萃取剂,采用模拟软件Aspen Plus对环己烷-苯共沸物体系的分隔壁塔萃取精馏工艺进行了模拟优化。利用单变量灵敏度分析考察了分隔壁萃取精馏塔的塔板数、回流比、溶剂比、萃取剂和原料的进料位置等因素对产品纯度及再沸器热负荷的影响。确定了最优的工艺条件:分隔壁萃取精馏塔主塔及副塔的理论板数分别为34和10,回流比分别为2和3,主塔溶剂比为2.4,原料和萃取剂的进料位置分别为第22块板和第7块板,气相分配比为0.2,侧线抽出板的位置为主塔的第31块板。与传统的萃取精馏相比,分隔壁塔萃取精馏工艺可降低能耗13.5%。     

乙烯装置脱乙烷塔的模拟分析与优化探讨

针对乙烯装置脱乙烷塔塔釜温度低、脱丙烷塔压力易超压的实际问题,运用Aspen Plus软件进行模拟计算,分析了问题产生的原因,研究了回流比、塔顶采出量和进料位置变化对塔分离效果的影响,建立了以冷凝器热负荷为约束条件的优化模型,结果表明采用将再沸器热源由急冷水改为0.35 MPa低压蒸汽的方法可以提高脱乙烷塔的分离效果,增强装置运行稳定性。     

用于分离正己烷-正庚烷-正辛烷体系的跨壁绝热隔壁塔的模拟优化与实验研究

Through separation of the hexane-heptane–octane system in a cross-wall adiabatic dividing wall column, the effects of feed position, side-draw position, liquid split ratio, vapor split ratio and their interactions on the energy consumption were analyzed by Aspen Plus under the constant product purity, and the response surface model for the energy consumption was regressed. Based on the restriction on the optimal operating zone, the comparison of different combinations of surrogate models and optimization methods showed that, the combination of the Kriging model and multi-island genetic algorithm(Kriging-MIGA) had better prediction ability than the combination of the response surface model and partial derivative method(RSM-PD), and RSM-PD had better optimization effect than Kriging-MIGA. With a self-made cross-wall adiabatic dividing wall column, the temperature at measuring points and the energy consumption were measured during experiments, the comparison between measured values and simulated ones demonstrated that the optimized values of variables searched by RSM-PD and Kriging-MIGA could be both used as the optimum technological conditions since the experimental reliability was ensured, with the optimum technological conditions shown below: The feed position is 6, the side-draw position is 7, the combinations of liquid split ratio and vapor split ratio are [0.14, 0.5] and [0.16, 0.52], respectively. RSM-PD and Kriging-MIGA can provide the appropriate optimization methods for the dividing wall column.     

分离丙酮-乙醇-水物系的隔壁塔设计与优化

利用Aspen Plus模拟软件,建立了分离丙酮-乙醇-水物系的隔壁塔工艺流程。在保证丙酮产品纯度不低于99.2%的前提下,使用响应面法分析了隔壁塔的结构参数对能耗的影响,拟合出塔结构参数与再沸器热负荷的二次方程,对隔壁塔的结构参数进行了优化。优化结果为:预分离段、公共精馏段、公共提馏段和侧线采出段的理论塔板数分别为22,20,19,18;预分离段的进料位置为第16塔板,公共提馏段的再沸器热负荷为405.63 k W。验证结果显示,优化结果与模拟结果的相对误差为0.65%,说明流程模拟与响应面法相结合用于隔壁塔结构参数的优化可行。与传统工艺相比,隔壁塔分离工艺的设备费用降低26.86%、年度总费用降低41.10%。     

分隔壁精馏塔分离三组分烷烃混合物的研究

利用自制的分隔壁精馏塔小试装置对正己烷、正庚烷和辛烷三组分混合物的分离进行了实验。考察了进入侧线采出段的液体流量与进入预分离段的液体流量之比(简称液体分配比)、进料位置和出料位置对分离效果的影响;并与带侧线采出的精馏塔进行比较。实验结果表明,在液体分配比为1、进料位置为分隔壁中间、出料位置为分隔壁中间时,塔顶馏出物中正己烷的质量分数可达99.72%,侧线采出物中正庚烷的质量分数可达95.48%,塔釜液中辛烷的质量分数可达96.80%;采用分隔壁精馏塔比常规带侧线精馏塔可得到更高纯度的中间产物和塔釜产物;采用Aspen Plus流程软件对分隔壁精馏塔模拟的结果与实验结果基本一致。     

52万t/a甲醇制丙烯分离流程的模拟与优化

利用Aspen Plus中的RK-SOAVE热力学模型和不同操作模块,对某厂2400t/a甲醇制丙烯中试分离流程进行模拟。模拟计算结果和中试数据进行对比,相对误差均在5%以内,验证了模型的可靠性。在此基础上,进行520kt/a规模工业化模拟,针对丙烯精制工艺流程长、能耗高的问题,提出隔壁精馏和热泵技术进行优化模拟。结果显示,采用新工艺可以得到质量分数为99.78%的聚合级丙烯,同时降低能耗31.57%。     

氯乙烯装置的模拟优化研究

利用Aspen Plus流程模拟软件对某炼化企业氯乙烯(VCM)装置二氯乙烷(EDC)精馏单元和VCM精馏单元建立数学模型，模拟结果与实际值较为接近，模型准确可靠。运用该模型对EDC塔回流比、EDC塔冷凝器出口温度、真空塔塔顶采出量以及VCM塔回流量等操作参数进行灵敏度分析，并提出了优化建议。经验证，这些优化措施可以显著提高装置节能效果，对于装置的优化操作具有很好的指导意义。     

隔壁塔的建模与控制研究

与常规精馏序列相比,隔壁塔(DWC)能够显著地提高分离过程的热力学效率,既降低了能耗,又有效地减少了设备投资和操作费用。但由于DWC内部结构复杂,易受干扰,因而对其建模及控制存在较大困难。研究了DWC内部结构,并对其数学建模。同时,选取了DWC所特有的液体分离比和侧线采出作为操作变量,设计了四-温度控制结构来控制塔内的温度,并对各控制回路分别设计了PI控制器。通过大量的仿真实验,验证了所设计的控制结构和控制器的可靠性,能够有效地解决DWC难以控制的问题,实现最佳分离效果。     

分隔壁萃取精馏塔分离C_4烯烃与烷烃的模拟

采用AspenPlus化工流程模拟软件中的MultiFrac模块,对分隔壁萃取精馏塔分离正丁烷和反-2-丁烯混合物的过程进行模拟,分析了溶剂比、回流比、汽相分配比对分离效果及能耗的影响。模拟结果表明,当分离要求为正丁烷纯度大于99.0%(w),反-2-丁烯纯度大于99.9%(w)时,分隔壁萃取精馏塔主塔理论板数40,副塔理论板数10;最佳工艺条件为溶剂比2.5,主塔回流比3.5,汽相分配比2.5;分隔壁萃取精馏塔能有效避免常规萃取精馏塔内的返混效应,因此节能效果显著。与常规萃取精馏塔相比,分隔壁萃取精馏塔再沸器和冷凝器可分别节能17.31%,25.81%。     

酸压裂用纳米体膨颗粒裂缝封堵性能实验研究

酸压是储层增产的重要措施,搞清楚酸液在裂缝中的流动规律对酸压改造具有重要意义。前人的研究主要是通过物理实验来研究酸压裂缝中的酸液流动,所采用的裂缝模型与实际的裂缝有较大差别,很少考虑到裂缝的粗糙度对酸液流动的影响。因此,利用数值模拟方法,借助于fluent软件模拟了裂缝中酸液的流动,分析了裂缝壁面粗糙度对酸液流动的影响。实验结果表明:单相流和两相流在水平中轴线上流速曲线都呈现"厂"字形,在垂直中轴线上流速曲线呈现"几"字形,在单相流中,波峰处流速明显大于其他部位的流速,中轴线上的流速反而较小,相反在两相流中,中轴线上的流速是最大的;随着粗糙度的增加,酸液的驱替长度增加;在同一粗糙度下驱替长度与黏度比M并不成线性关系,当M等于6时,4种粗糙度下的酸液驱替长度都达到最小,当M小于6时,驱替长度随黏度比增加而减小,M大于6时,驱替长度又随黏度比的增加而增加,其中粗糙度λ=0.1、0.2、0.3时,在8 < M < 11之间黏度比对酸液的驱替长度影响相对较小。酸液驱替长度的增加可以增加酸蚀作用距离,形成酸蚀沟槽,从而增加裂缝的导流能力,达到酸压改造目的,在考虑到施工和成本的条件下,应该使前置液和酸液的黏度避开下降段和平台段的黏度值。      

蜂窝板内流动与传热的数值模拟及结构优化

利用Fluent软件,采用正交设计方法,对9种不同结构参数的板壳式换热器蜂窝板内的流动与传热进行数值模拟。模拟结果表明,蜂窝板内呈特定形状分布的蜂窝迫使流体和蜂窝点不断相碰撞形成射流,产生局部小漩涡,加剧了流体的湍流强度及边界层的扰动;在蜂窝高度、蜂窝间距和焊点直径3个影响因素中,蜂窝高度是影响蜂窝板传热系数、压降及综合性能的最主要因素;蜂窝高度越小的蜂窝板能获得较高的传热系数,但会产生较大的压降,使综合性能降低,在实际应用中应根据具体情况选择合理的结构参数搭配。     

固定床反应器内构件-溢流型分配器的数值模拟与结构优化

采用计算流体力学(CFD)软件作为研究工具,以真实的反应液相和气相为物系,利用欧拉-欧拉多相流模型及标准的k-ε湍流模型建立了固定床反应器内构件-溢流型分配器的数学模型.在与文献中实验数据对比验证数学模型正确的基础上,从气相入口结构、液相入口排布方式和碎流板结构等方面对溢流型分配器进行结构优化和性能分析.结果表明,在模...     

丙酮-丁醇精馏工艺中丁醇塔的优化模拟

针对发酵法的丙酮-丁醇精馏工艺中能耗较高的问题,提出一个优化方案:在醪塔增加一个侧线出料,醪塔的侧线与塔顶出料分别从不同位置进入丁醇塔,并增加丁醇塔的塔高,同时将丁醇塔内的分相罐移至塔外。采用PRO/Ⅱ化工流程模拟软件对优化后的丁醇塔进行模拟计算,考察了理论塔板数、进料位置、回流比对分离性能的影响。优化的丁醇塔为40块理论塔板,两股进料位置分别为第8块和第14块理论塔板,回流比为4。在此条件下,丁醇塔塔顶馏出物中水的质量分数由8.56%降为2.18%,丁醇的质量分数由2.71%降为微量,蒸汽消耗量与原丁醇塔相比降低了52.6%。工业试运行结果与优化结果吻合良好。