萃取精馏与变压精馏分离甲醇/乙酸异丙酯工艺优化及节能

基于甲醇/乙酸异丙酯的二元共沸性质分析,探究萃取精馏和变压精馏工艺分离该共沸物的可行性,以年总费用最小作为经济评价指标、CO_2排放量作为环境评价指标,采用序贯迭代法,经Aspen Plus对上述2种工艺开展模拟优化及节能研究。首先,基于无限稀释相对挥发度筛选萃取精馏的萃取剂,考察操作压力、萃取剂流量、理论板数和进料位置等因素对萃取精馏工艺年总费用的影响;其次,基于能量集成、公用工程费用最低原则确定了变压精馏工艺的操作压力,考察理论板数、进料位置与回流比等因素对变压精馏年总费用的影响;最后,对2种分离工艺进行综合对比。研究结果表明:双塔萃取精馏或变压精馏工艺均能高效地实现甲醇和乙酸异丙酯共沸物的分离。热集成变压精馏分离工艺由于热集成使得年总费用比常规变压精馏工艺的年总费用降低47.2%,二氧化碳排放量减少42.5%,这主要是因为热量集成使再沸器负荷降低,操作费用节省。与热集成变压精馏分离工艺相比,萃取精馏分离工艺的总设备折旧费和总操作费用均显著降低,萃取精馏工艺年总费用降低61.3%,且CO_2排放量减少68.1%,故萃取精馏工艺更适合甲醇和乙酸异丙酯的分离。     

萃取精馏分离异丁醇与环己烷的模拟研究

异丁醇与环己烷是二元共沸物系，经过萃取剂的筛选，采用以苯胺为萃取剂的萃取精馏工艺分离异丁醇与环己烷，基于全年总费用（TAC）最小的原则，利用Aspen plus对工艺流程进行模拟与优化，得到优化后的工艺参数：萃取精馏塔理论板数38块，进料位置第31块板，萃取剂用量39 kmol/h，萃取剂进料位置第9块板，回流比0.517；溶剂回收塔理论板数20块，进料位置第13块板，回流比0.246。结果表明，全年总费用比变压精馏更经济，TAC降低了31.15%。本方法可为异丁醇与环己烷的工业分离提供理论依据。     

甲醇-丁酮共沸物萃取精馏的模拟与优化

针对甲醇-丁酮二元共沸物难以分离的问题,以氯苯为溶剂,采用萃取精馏技术进行了流程设计和模拟计算。分别计算比较了苯甲醚、甲苯、氯苯3种萃取剂存在下甲醇-丁酮的无限稀释相对挥发度,结果表明氯苯的分离效果最优,并从剩余曲线角度分析了萃取精馏工艺的可行性。以全年总费用（TAC）为目标函数,对萃取剂用量、原料进料位置、萃取剂进料位置、总理论板数等参数进行了优化,模拟结果表明,氯苯的加入可以实现甲醇-丁酮体系的有效分离,产品纯度可达99.9%以上。从节能角度对萃取精馏工艺进行了优化,与节能前的工艺相比,设备费用增加3.28万元,能耗降低43.86万元,TAC降低42.77万元。     

加盐萃取精馏分离甲乙酮-水恒沸物的研究

以乙二醇与醛酸钾的混合物作萃取剂，采用加盐萃取精馏的方法对甲乙酮－水二元恒沸体系进行分离，设计了工艺流程，确定了操作条件，得到了纯度为99．5％的甲乙酮产品，萃取剂可用减压蒸馏的方法回收，回收的萃取剂循环使用基本不影响分离性能，结果表明乙二醇与醛酸钾的混合物是分离甲乙酮－水二元恒沸物的理想萃取剂。     

萃取精馏法分离乙腈-水体系

由于乙腈与水形成共沸物,普通的精馏方法无法分离这一混合物,本课题研究了采用萃取精馏法分离乙腈-水共沸物的工艺。根据萃取剂的总体选择原则,针对该物系预选出一系列萃取剂,并利用化工过程模拟软件Aspen Plus 11.1对萃取剂选择最优。     

正、反向萃取精馏分离丙酮-甲醇体系的模拟研究

选择水、氯苯作为正、反向萃取剂来分离丙酮-甲醇共沸物系，规定原料液进料流率为540 kmol/h，进料温度为320 K，各塔的操作压力均为101.325 kPa，通过Aspen Plus进行流程模拟，得到摩尔分数为99.5%的产品。以最小全年总费用（TAC）为目标、序贯迭代搜索法为优化方法对不同萃取剂下的各塔进行灵敏度分析，规定塔顶轻组分摩尔分数为99.5%、摩尔回收率为99.99%，得到的优化结果显示：正向萃取中萃取精馏塔的理论塔板数、原料进料位置和萃取剂进料位置分别为76块、64块和45块，萃取剂回收塔的理论塔板数、进料位置分别为25块、14块；反向萃取中萃取精馏塔的理论塔板数、原料进料位置和萃取剂进料位置分别为52块、40块和24块，萃取剂回收塔的理论塔板数、进料位置分别为25块、7块。通过TAC计算表算出两种萃取剂下工艺流程所需的经济费用，结果为正向萃取流程费用26 658 942.69元/a，反向萃取流程费用25 466 172.02元/a。     

基于反应精馏技术的乳酸乙酯工艺流程模拟与优化

提出了一种基于反应精馏技术制备乳酸乙酯的工艺流程．通过原料乙醇过量进料及乙醇脱水预处理的方法促进反应向右进行,提高乳酸乙酯产品的纯度;根据不同的乙醇-水共沸体系分离方法,建立了3种不同的乳酸乙酯工艺流程,即反应精馏-变压精馏(RD-PSD)流程、反应精馏-萃取精馏(RD-EX)流程和反应精馏-渗透汽化(RD-PV)流程;随后采用粒子群优化算法对各工艺流程进行多参数优化,以最小年总成本(TAC_min)为优化目标,优化工艺流程参数,并对各流程进行经济和环境评价．结果表明：相较于RD-PSD流程和RD-EX流程,RD-PV流程有效降低了工艺投资,是一种极具潜力的节能低碳的乳酸乙酯工艺流程,较前两者其TAC分别降低了67.89%和29.33%,全局能量消耗(GEC)分别降低了70.17%和27.85%,CO₂排放量■分别降低了68.36%和25.00%.     

萃取精馏分离甲醇—碳酸二甲酯二元恒沸物

采用萃取精馏法对甲醇－碳酸二酯二元恒沸物进行了分离，得到了适宜的萃取剂，研究了萃取剂的配比和回流比对分离性能的影响，并考究了萃取剂的回收和循环使用对分离的影响。     

萃取精馏分离甲醇和碳酸二甲酯二元共沸物

在对三塔萃取精馏分析的基础上,提出了以邻二甲苯为萃取剂,两塔分离甲醇和碳酸二甲酯共沸物的萃取精馏新流程.考察了进料配比、回流比等操作参数对萃取精馏性能的影响,并采用共沸和非共沸两种进料方式,考察了三塔体系和两塔体系在操作条件和分离性能上的差异.利用ASPEN软件对两种流程进行了优化分析和模拟放大研究.实验和模拟结果表明:两种分离流程均可实现甲醇与碳酸二甲酯的有效分离.两塔体系省去了一个塔,降低了设备费用,简化了操作,能量的消耗略有增加.考虑到低品位的能量容易取得以及萃取剂可以回收利用等因素,两塔体系具有较高的工业利用价值.     

丙烯醛脱水萃取精馏工艺的模拟与优化

以二甲基亚砜（DMSO）作为萃取剂,选用UNIQUAC热力学模型对丙烯醛精馏脱水工艺进行模拟研究与优化。利用Aspen plusV9.0流程模拟软件进行模拟计算,基于全年总费用（TAC）最低原则,采用迭代优化法分别对萃取精馏塔（T-101）、溶剂回收塔（T-102）的理论板数（N_T）、进料位置（N_F）、回流比（R）等参数进行了优化,最终模拟结果为：萃取精馏塔总理论塔板数30,进料位置第25块理论板,回流比0.249,萃取剂进料位置第4块理论板,溶剂比0.183;溶剂回收塔的理论塔板数22,回流比0.232,进料位置第11块理论板;通过优化得到TAC最低为340万元/a。本文的模拟结果可以为丙烯醛脱水工艺的设计提供理论参考。     

基于[EMIM][Ac]离子液体萃取剂的正丙醇与乙酸甲酯酯交换反应精馏设计

基于年度总成本最小化的分析方法,计算优化了正丙醇与乙酸甲酯酯交换反应生成乙酸正丙酯的反应精馏过程。提出一种离子液体（1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐）作为萃取剂用于乙酸甲酯与甲醇产物分离的新工艺,以代替无萃取剂的常规精馏塔。考察了反应精馏塔的提馏段、精馏段,反应段的塔板数、回流比以及萃取塔进料位置和萃取剂量对新工艺能耗和费用的影响。与传统工艺比较结果表明,新工艺节省再沸器的能耗和操作费用约30%。     

基于TAC方法分析离子液体萃取催化乙酸甲酯和丁醇转酯反应

基于年总成本（TAC）分析方法，对离子液体萃取催化乙酸甲酯和丁醇转酯反应的工艺流程进行了模拟。以年总成本最低为目标，探索了经济最优时的精馏塔压力、精馏塔塔板数和进料位置。结果表明，当反应精馏塔的压力为80.8kPa、塔板数为37、丁醇和乙酸甲酯分别从第10块和第35块塔板进料时，年总成本最低。采用新设计工艺可节约成本24.4%，而甲醇和乙酸丁酯的产品纯度仍然保持在97.4%和99.6%以上，为实际反应工艺的节能优化提供了有价值的理论依据。     

多元共沸物系中乙醇脱除的工艺模拟研究

用ASPEN PLUS模拟软件对乙酸乙酯－乙醇－水恒沸物萃取馏进行了模拟计算，通过考察塔板数、进料位置、溶剂量、回流比、塔顶出料等参数对萃取精馏的影响，得到了最佳工艺操作条件，为工业应用提供了基础研究。     

异丁醇-乙醇废水体系分离回收工艺的模拟与优化

以乙二醇作为萃取剂,选用UNIQUAC热力学模型,基于Aspen plus流程模拟软件对含异丁醇、乙醇工业废水的分离回收工艺进行设计和模拟研究。通过分析萃取剂对乙醇/水相对挥发度的影响,确定了最佳溶剂比;基于全年总费用（TAC）最低原则,确定了各塔的最优工艺操作条件;并在此条件下,得到了纯度为99.9%的异丁醇和99.8%的乙醇,废水达标排放。最后,对全流程工艺进行了模拟和经济核算,得到的TAC最低为325.88×10³美元/a,为异丁醇/水/乙醇分离工艺工业化提供了指导性依据。