隔壁精馏塔分离醋酸乙烯酯模拟优化的研究

隔壁精馏塔技术是一种优良的精馏节能与过程强化技术。与常规精馏技术相比,具有较高的热力学效率,能耗低,减少了设备投资和数量。针对醋酸乙烯酯精制工艺,在对常规双塔精馏分离流程分析基础上,设计了醋酸乙烯酯隔壁精馏塔工艺方案,并采用Aspenplus进行模拟计算和优化,分析了隔壁塔塔内的气相分配比、回流比、液相分配比、温度分布、气相组成分布、液相组成分布对产品质量的影响,确定了隔壁塔的回流比、进料板位置和侧线出料板的位置。研究结果表明,在处理量和产品质量不变的条件下,与传统的双塔分离工艺相比,热能耗由41 200 kW降为22 400 kW,冷能耗由28 300 kW降为18 200 kW,热耦合效果显著,设备的投资和数量减少。     

乙二醇与乙酸酯化反应的双反应段反应精馏塔的控制

针对乙二醇(EG)与乙酸(AA)的两步连续酯化反应,以年总成本(TAC)最小为目标,对单反应段反应精馏塔(RDC-SRS)和双反应段反应精馏塔(RDC-DRS)过程进行了优化。结果显示RDC-DRS有更好的节能特性,这是由于其有更多的自由度来增强反应操作和分离操作的内部物质耦合和能量耦合。采用浓度控制方法设计了RDCSRS和RDC-DRS的控制方案,并比较了其动态特性;在出现进料流量扰动和产品组分扰动时,RDC-DRS都要好于RDC-SRS,且流量扰动更大时,其优势更明显,表明在分离两步连续反应时,RDC-DRS是更好的方案。     

进料性质对隔板塔隔板有利传热区域的影响研究

隔板塔隔板两侧水平位置之间是可以进行热量传递的,通过合理的热耦合,可以提高隔板塔的热力学效率,降低分离能耗。以正己烷-正庚烷-正辛烷为分离对象,应用Aspen Plus模拟软件考察了进料热状态q和进料组成对隔板有利传热的影响。结果表明,合理的隔板水平传热有传热位置和传热方向的要求,必须同时满足此两条件,才能实现隔板传热的节能效果。     

基于重组分占优的热泵隔壁塔最佳拓扑结构

在隔壁塔（DWC）分离重组分占优宽沸点三元物系的过程中，重组分的分离产生的大量高温过热蒸汽可以被蒸汽再压缩热泵（VRHP）加以利用，进而形成不同的热泵隔壁塔（VRHP-DWC）拓扑结构。根据DWC的稳态运行特征，提出VRHP-DWC的最佳拓扑结构，包括两个VRHP：第一个VRHP用来压缩过热蒸汽并将其潜在热量释放至预分离塔的再沸器或公共再沸器；另一个VRHP用来压缩由第一个VRHP产生的高温冷凝液体和塔底产品流预热后的塔顶蒸汽，并将其潜在热量释放至预分离塔的再沸器或公共再沸器。用苯/甲苯/邻二甲苯和正戊烷/正己烷/正庚烷两组物系验证了所提出结构的经济性能，结果表明，对于隔板在中部的DWC （DWC with a middle partition，DWCM），两个例子的年度总成本（TAC）分别下降了17.22%和7.11%；而当隔板位于顶部（DWC with a top partition，DWCT）和底部（DWC with a bottom partition，DWCB）时，TAC也都有不同程度的降低。此外，还讨论了不同隔板位置对DWC性能的影响，对于两个例子而言，DWCT显示出的性能最差，而DWCM与DWCB在稳态与动态上的性能表现各有优劣。VRHP-DWC最佳拓扑结构的预先确定可以大大降低化工过程开发阶段的复杂性和乏味性，并对过程中强化技术的应用具有重要意义。     

年产60万t对二甲苯项目中苯/甲苯/混合二甲苯分离的Aspen Plus模拟研究

采用Aspen Plus软件对年产60万t的对二甲苯项目中的苯、甲苯和混合二甲苯物系在分隔壁精馏塔中的分离进行模拟计算,通过对分隔壁精馏塔进料板的位置、回流比、侧线采出位置等参数的优化,以求达到经济效益最好、节能效果最佳为目的。将优化后的分隔壁精馏塔与传统的普通双塔精馏在分离效果、能耗方面进行比较,结果表明分隔壁精馏塔分离效果较好、能耗较低,热负荷比常规精馏塔降低了24.05%。     

蒸汽再压缩隔离壁蒸馏塔的非对称温度控制

蒸汽再压缩热泵(VRHP)可以提升隔离壁蒸馏塔(DWDC)的稳态性能,但也加剧了被控变量间的相互耦合,给蒸汽再压缩隔离壁蒸馏塔(VRHP-DWDC)的平稳操作带来困难。针对分离中间组分(甲苯)绝对占优的苯/甲苯/二甲苯三元物系的VRHP-DWDC,通过非方相对增益矩阵对操纵与被控变量进行配对,并依据闭环响应分析给出了一种新颖的单温度分散控制系统。由于采用塔顶/侧线热泵压缩机分别控制侧线段/公共提馏段的灵敏板温度,不但加快了侧线产品的响应速度,而且降低了塔底产品的峰值偏差。鉴于高度内部耦合以及失真的温度与组分对应关系导致二者存在较大的稳态偏差,采用双温差结构进一步强化系统设计,由此给出了一种非对称温度控制系统,降低了系统内在非线性因素的影响,因而能够减小侧线和塔底产品的稳态偏差。闭环仿真结果显示了该非对称温度控制系统的优越性。研究表明,VRHP的引入虽然加重了VRHP-DWDC的内部耦合,但也提供了压缩机功率这一潜在操作变量,其较好的控制通道特性与双温差结构的有效应用能在一定程度上改善VRHP-DWDC的闭环操作。     

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%。     

一种改进的分隔壁精馏塔简捷计算方法

针对现有分隔壁精馏塔四塔等效模型简捷计算方法的不足,提出了一种改进的计算方法,根据Underwood方程确定分隔壁精馏塔的最小气相流率.该方法可以结合设计要求快速确定精馏塔的塔板数、进出料位置、回流比、气液分配比等操作参数.为了验证设计方法的有效性,分别选取3种不同分离因子的进料物系进行设计并将获得的设计结果在HYSY...     

基于机理模型的精馏塔组分非线性预测控制算法

当精馏塔存在如进料流量、进料成分扰动,或是负荷发生大范围扰动变化时,常规控制器难以保持控制品质。本文提出了一种基于机理模型的精馏塔组分非线性预测控制方法;针对精馏塔组分不能在线测量的问题设计了扩展卡尔曼滤波器,使用可测的状态温度估计组分,并结合慢频的分析化验值对组分进行联合校正。仿真结果表明了该算法的有效性,在系统存在失配或进料扰动的情况下,可以取得良好的控制效果。     

隔壁精馏塔分离氯乙烯高沸物的模拟研究

隔壁精馏塔可以用于分离三组分混合物,本文将其运用至氯乙烯高沸物的回收分离中。通过对氯乙烯高沸物进行Aspen模拟计算,优化隔壁精馏塔的压力、进料板位置、侧线采出位置、回流比以及分气比、分液比等操作参数,得出最优操作参数为:压力0.7 MPa,进料位置第7块塔板,侧线采出位置第10块塔板,回流比35,分液比0.239,分气比0.342。在上述参数下,隔壁塔有效地改善了产品的分离效果,并对高沸物中的氯乙烯、二氯乙烷以及三氯乙烷进行回收,以达到节能减排的目的。最后,将隔壁精馏塔与常规双塔流程进行比较,在相同产品分离要求的情况下,隔壁精馏塔全年总费用节省20.2%,节能效果明显。     

己烷溶剂回收流程精馏塔系热集成

己烷溶剂回收流程共包含6个精馏塔,用以分离粗溶剂中的己烷和丁二烯并进行精制,整个流程蒸汽消耗量大.为此对其采用精馏塔系热集成,用某一个精馏塔温度较高的塔顶物流来加热另一个精馏塔温度较低的塔底物流,可以实现能量的节约.采用热集成矩阵法,通过直接热集成和调压热集成,对己烷溶剂回收流程提出了7个热集成方案.通过比较分析,确定了3个热集成方案,可节约21.19%的冷却公用工程和19.31%的加热公用工程.     

粗甲醇精馏脱水热集成过程模拟与能耗分析

粗甲醇精馏脱水是一个能耗很高的过程,研究该过程的热集成对于节能降耗具有重要意义。对进料分割热集成(FS)、轻组分分割正向热集成(LSF)和轻组分分割反向热集成(LSR)三种流程进行了设计和严格模拟,计算结果表明:与单塔分离相比,FS热集成流程节能效果最明显,热公用工程节约55.3%,LSR次之,节约45.7%,LSF最差,节约28.1%;三种热集成流程的冷公用工程也有不同程度的节约,FS节约27.4%,LSR节约11.0%,LSF节约36.4%;还对各种流程精馏塔的总效率和塔径进行了估算。     

糠醛精馏过程模拟与优化

从纤维素和半纤维素中提取的产品中,糠醛是一种有潜力的生物化工平台化学品.目前的糠醛精馏工艺需要消耗大量的能量,对糠醛精馏过程进行设计与模拟,能有效降低能耗,使得生物精炼工艺与石油精炼工艺相比具有经济优势.基于Aspen Plus平台建立的精馏模型对糠醛-水的分离过程进行设计与模拟,深入分析了进料位置、回流比、精馏塔塔板数等因素对整个体系的影响.针对进料位置进行灵敏度分析,最终得到精馏塔的主要结构参数和产品纯度为:实际塔板数为37块,进料位置为第22块塔板,塔顶流出物冷凝后水相回流,醛相作为糠醛产品,糠醛的回收率为99.81％,糠醛产品中糠醛的质量百分含量为97.12％,塔底得到含醋酸1.96％的稀醋酸水溶液.     

耦合变压精馏分离甲醇-丙酸甲酯共沸体系的工艺模拟和优化

在丙酸甲酯和正丙醇酯交换法生产丙酸丙酯的过程中,反应精馏塔的塔顶会产生大量的丙酸甲酯和甲醇共沸物,可通过分离的手段使其中的丙酸甲酯循环使用。提出耦合变压精馏工艺,选用非随机（局部）双液体模型方程（NRTL）热力学模型,利用Aspen Plus V10.0对工艺流程进行模拟研究。以塔釜产品纯度为约束变量,高压塔塔釜能耗最低为优化目标,分别对理论板数、进料位置、回流比等参数进行优化,优化后的两塔最优工艺参数如下：常压塔理论板数31,回流比2.5,进料位置第9块塔板,循环物料进料位置第14块塔板;高压塔操作压力500 kPa,理论板数21,进料位置第13块塔板,回流比3.3。分离效果可达到甲醇质量分数99.95%,丙酸甲酯质量分数99.94%。与传统变压精馏相比,本文的耦合变压精馏可节省能耗48.8%。     

乙二醇与乙酸酯化反应的双反应段反应精馏塔设计

将一种具有新型反应精馏结构的双反应段反应精馏塔应用于乙二醇与乙酸连续两步酯化反应,详细分析了精馏塔的稳态性能并探讨其节能效果。以最小化总的年度费用(TAC)为目标,优化双反应段反应精馏塔结构,并将此优化结构与单反应段反应精馏塔优化结构进行比较。结果表明在双反应段反应精馏塔中,设计变量的增加能够有效协调两步反应之间的关系,提高反应效率和分离效果,使双反应段反应精馏塔TAC减少了23.58%,实现节能效果。     

基于非线性Wave模型的内部热耦合塔高纯控制方案

为了解决高纯内部热耦合精馏塔(ITCDIC)的强非线性特性给控制器的设计带来较大困难的问题,将非线性Wave理论运用到内部热耦合精馏塔的控制设计中.首先根据浓度曲线的特性提出了浓度波形的描述函数.其次根据波形描述函数以及物料守恒关系推导出波速公式.最后将Wave理论与一般模型控制(GMC)结合起来,建立了基于Wave模型的一般模型控制(WGMC).在苯-甲苯物系的实例研究中与传统的基于数据模型的一般模型控制(TGMC)进行比较.研究结果表明,WGMC在伺服控制和干扰控制的表现都明显优于TGMC,WGMC控制方案较传统的一般模型控制方案更加稳定可靠.     

内部热集成精馏塔分离混合碳五的模拟研究

运用化工模拟软件ASPEN PLUS,研究了内部热集成精馏塔(HIDiC)对复杂的石油裂解生产乙烯副产的碳五馏分的分离效果。在相同的操作条件下,HIDiC与常规精馏塔(CDiC)出料组成基本一致,证明了HIDiC对碳五体系分离的可行性。考察了压缩比、传热方式对HIDiC能耗的影响,对塔的结构进行了优化。优化后的HIDiC较CDiC节能86.7%,年均总费用降低7.4%。     

双酚A脱水精馏过程的模拟与优化

基于Aspen Plus仿真,研究了一个双酚A脱水精馏塔装置的优化操作问题。采用RadFrac模块进行全流程模拟,选择UNIQUAC热力学模型,对以苯酚和丙酮为原料生产双酚A的脱水精馏过程进行模拟计算。分析了进料位置和回流比对分离纯度和年总操作费用的影响,在进料位置和回流比同时变化的情况下,利用Matlab寻优,得到了脱水精馏塔的最佳进料位置及回流比。仿真结果显示,优化后的塔顶水质量分数比优化前有了明显提高,年总操作费用大大降低。该优化结果对工业流程设计和生产操作具有指导意义。     

乙腈废液渗透汽化脱水过程工艺设计

对渗透汽化脱水过程处理医药行业乙腈废液的工艺进行了研究.采用渗透汽化与精馏的耦合方式对乙腈废液脱水进行工艺设计,通过对渗透汽化和精馏工序的工艺计算,得到相关工艺参数,即当进料量为100kg/h时,渗透汽化采用单板逐级串联操作,级数为31级,膜面积为12.4m2;在精馏工序中,理论塔板数为30块,预精馏塔最佳操作点回流比为0.5,进料塔板为11层,成品精馏塔最佳操作点回流比为3.0,进料塔板12层.此时乙腈成品水份含量≤0.01%,满足工业化生产最优标准.     

进料热状况对精馏能耗影响

利用Aspen Plus模拟软件,分析进料热状况对精馏能耗的影响.结果表明,当进料流量和组成、产品流量、塔板数和板效率、回流比等参数不变的情况下,随着进料热状况的改变,塔的分离能力和塔内气体和液体流量也随之改变.冷液进料时,塔的分离能力较高,但是能耗较大.随着进料热状况参数q的数值减小,塔的分离能力下降,但是能耗也随着减小.在能够满足分离要求的前提下,使进料处在较小q值的热状况,可以达到节能目的.