精馏过程多定态现象及其分析

精馏传质过程存在多定态现象 ,而产生多定态的原因有多种 .文中针对流量之间非线性转换产生的多定态 ,进行研究和分析 .当操作处于多定态区域时 ,塔内各塔板的温度与组成等参数的分布 ,以及塔顶和塔底产品浓度等参数都存在多种可能的数值 .对于一个处于多定态区域操作的工业塔 ,当某些操作参数产生波动或受外界微扰时 ,塔内各塔板的温度与组成等参数可能由正常的分布向不正常的分布突跃迁移 ,使塔的正常操作遭到破坏 .对多定态的实验结果和产生原因进行分析 ,结果表明理论上在一定条件下存在多定态的可能性 ,不同定态下的组成参数均能满足物料衡算和塔的分离能力检验     

三元均相恒沸精馏多定态分析

研究三元均相恒沸精馏多定态现象,进行含有多个精馏区域的三角形相图的多定态分析.在全回流/具有无限多块塔板(∞/∞)的条件下,分析各个精馏区域存在多定态现象的可能性,得出存在多定态现象的两个条件和进料组成区域.在一个具有25块理论塔板数的填料塔精馏装置中,对丙酮-正庚烷-苯001类三元物系,进行连续精馏多定态实验研究,结果表现出一定程度的多定态现象.     

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。     

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。     

基于热力学原理研究精馏过程节能的途径

从精馏过程热力学分析,精馏最小功,损失功讨论等方面出发,详细探索了精馏过程的节能途径.提出了优化操作条件、采用高效节能的精馏工艺和加强操作控制管理等节能方案,并初步探讨了塔系的热集成技术、内部能量热集成等精馏过程的节能途径.     

流向变换反应器方程组模型解的大时间性态研究

对流向变换反应器周期操作的非线性反应-对流-扩散偏微分方程组数学模型解的大时间性态进行了分析，定义了对应于此方程组模型的循环定态问题的弱解，在比较符合实际情况的假设条件下，证明了对应的循环定态问题的弱解存在，且时间趋于无穷时模型的解趋于此循环定态问题的弱解。     

内部热耦合中间隔壁塔的设计与控制

虽然隔离壁精馏塔(DWC)与多个常规精馏塔组成的常规分离序列相比具有明显的节能潜力,但是通过引入内部热耦合技术,仍然具有进一步强化设计的空间。以进料位置为界,可将DWC分为上、下两部分,上部包含公共精馏段和进料上端的隔离壁两侧,下部包含进料下端的隔离壁两侧和公共提馏段,在两部分之间设置内部热耦合,得到一种新型内部热耦合中间隔壁塔(IHIMDWC)。在进料上、下两端的隔离壁一侧或两侧设置内部热耦合可以得到4种不同的IHIMDWC拓扑结构。以甲醇、乙醇与正丙醇三元物系的分离为例,通过启发式搜索法对4种IHIMDWC拓扑结构进行稳态设计,并提出了一种分散温度控制系统以验证它们的可控性。仿真结果表明,与DWC相比,IHIMDWC不但可以显著降低能量消耗,而且所设计的分散温度控制系统可以有效地抑制干扰。     

流向变换反应器模型解的大时间性态的研究

流向变换反应器周期操作模型一般为非线性反应对流-扩散方程的新型定解问题。利用抛物型方程的极值原理得出的方程解的最大模估计,对单方程的流向变换反应器模型解的大时间性态进行了一些分析,证明了当反应交换项关于浓度或温度变量单调递减时其循环定态解的存在性,并且当t→∞时,模型解会趋于循环定态解。     

空间一维的流向变换反应器模型循环定态解的存在性

流向变换反应器周期操作的模型一般为非线性反应-对流-扩散方程的新型定解问题.利用抛物型方程组的最大值原理得出的方程组的解的最大模估计,对空间一维的流向变换反应器模型解的大时间性态进行了分析,证明了反应交换项满足一定条件时其循环定态解的存在性,并且当t→∞时,模型解会趋于循环定态解.     

乙烯装置脱乙烷塔操作特性的分析

采用ＳＨＢＷＲ方程对某乙烯装置的脱乙烷塔进行了逐板计算，计算结果表明，在工业操作条件下，在该塔的某些段上出现了明显的逆行精馏现象。这不仅大大降低了该塔的分离效率，而且造成操作紊乱。研究结果表明，通过适当地调整该塔的进料位置或增大塔顶回流量可以有效地减小塔内的迎行精馏变化幅度，改善全塔的分离效果，提高操作稳定性。     

乙烯装置脱乙烷塔操作特性的分析

采用ＳＨＢＷＲ方程对某乙烯装置的脱乙烷塔进行了逐板计算，计算结果表明，在工业操作条件下，在该塔的某些段上出现了明显的逆行精馏现象，这不仅大大降低了该塔的分离效率，而且造成操作紊乱，研究结果表明，通过活当地调整该塔的进料位置或增大塔顶回流量可以有效地减小塔内的逆行精馏变化幅度，改善全脱的分离效果，提高操作稳定性。     

关于新型塔板结构的评述

一、前言在化学工业和其他有关工业部门中,为了实现在气相或液相中所需组分的分离,常常应用到塔板塔或填料塔,以使气液两相之间达到充分的接触,来完成分离的目的。这种操作,如对分离气相中各种组分而言,即为吸收操作;而对于分离液相中各种组分,则称为精馏操作。近几年来,由于工业生产的飞跃发展和人民生活需要的日益增长,对化学工业,不仅提出了产品产量不断增长的要求,而且还要求其具有越来越多的新的品种。从而,促进了对旧有化工生产的设备的不断革新,以及新型生产设备和机器的设计成功,以满足生产发展的要求。     

苯—甲苯—二甲苯物系热偶精馏分离过程的模拟与优化

本设计是用Hysys模拟软件对TCS苯—甲苯—二甲苯物系的热偶精馏分离过程和普通塔序列分离过程分别进行稳态模拟,得出最优设计方案,并对两种优化后的分离过程进行比较。比较结果表明,在产品回收率接近的情况下,TCS热偶精馏有效地节省了操作费用约44%。     

丙酮-甲醇混合物萃取精馏分离过程合成与模拟

当混合物组分之间的挥发性相近并且形成非理想溶液,组分间的相对挥发度可能小于1.1,采用常规精馏分离就可能不经济,若组分间形成恒沸物,仅采用常规精馏达不能实现相应组分的锐分离,这种情况可考虑采用强化精馏来实现相应组分之间的分离。用水作为溶剂对流量为40mol/s的丙酮-甲醇(摩尔比为3∶1)混合物流股进行萃取精馏过程合成设计与模拟计算。分离流程采用两塔结构,即萃取精馏塔和溶剂回收塔,前者塔顶馏出产物为丙酮,塔底产物为甲醇、水和微量丙酮的混合物;后者塔顶馏出产物为甲醇,塔底为溶剂水,此塔底产物作为回流与补充溶剂合并返回萃取精馏塔。经过试探法合成,萃取精馏塔采用30块理论板(包括塔顶全凝器和塔底再沸器),溶剂进料板为第7块(从上往下数),丙酮-甲醇混合物流股进料板为第13块,回流比为4,塔顶产物31.226mol/s,丙酮纯度95.5%,塔底产物69mol/s;溶剂回收塔为简单精馏塔,采用16块理论板(包括塔顶全凝器和塔底再沸器),进料位置为第12块,回流比为3,塔顶产物流量为10 mol/s,甲醇含量99.8%,塔底产物流量59mol/s,水含量达到99.9%,补充溶剂约为1 mol/s,实际补充量可根据操作情况适当变化。     

激光场特定方向上量子噪声实部和虚部之间的耦合效应

本文用二维气体激光模型对量子噪声的实部和虚部存在耦合的激光场进行了理论分析,利用分离变量法通过福克—普朗克方程导出了振幅在特定方向上的定态激光场强度分布函数的解析式,算出了定态激光强度的平均值,方差和偏斜度,通过计算发现,在特定方向上激光场强度的涨落并不随噪声间的耦合单调变化,它在一定的带宽范围内上下起伏。     

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.     

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%。     

多组分高温精馏数学模型及回流比特性研究

为解决目前多组分精馏过程的过度分离问题,实现对精馏过程的精确控制,在对精馏过程基本理论进行分析的基础上,建立多组分高温精馏过程的数学模型MESH-C方程组,并采用逐级算法求解,对精馏关键参数回流比特性进行分析。模型在锌精馏上应用结果表明:在锌精馏塔回流段,易挥发组分锌和镉摩尔分数呈等比数列变化,回流量和蒸发量呈等差数列变化;回流盘的散热量、蒸气压强和活度系数会影响摩尔分数的变化速度;精馏回流比对回流盘塔盘数、进料组分摩尔分数和出料产品摩尔分数有重要的影响。对塔盘数固定的精馏过程,根据检测的回流盘入口组分摩尔分数的波动对精馏回流比进行实时调整,既能保证产品质量和产量,又能降低精馏过程能量的消耗。     

Amagat气体化学反应体系中多定态转变的孤立圈及尖点分支…

用Ａｍａｇａｔ气体混合物中的Ｓｃｈｌｏｇｌ模型，分析了外控组分和中间组分的双重非理想性对多定态解的影响。在中间组分的非理想性的干预下，由外控组分的非理想性造成的孪生分支现象趋于消失，而孤立圈仍然存在。在该情况下孤立圈退化类型具有新的特征：孤立圈仍然可以退变为椭圆奇点和双曲奇点；但随着孪生分支现象的消失，孤立圈已不再一定收缩为尖点，在特定条件下可演变为正规点。     

三模激光驱动光晶格中玻色-爱因斯坦凝聚体的精确Floquet态

利用平均场理论研究了一维的三模激光驱动光晶格中三组分玻色-爱因斯坦凝聚体(Bose-Einstein condensates,BECs)的精确非定态解.从描述一维的三组分BECs系统的耦合Gross-Pitaevskii(GP)方程出发,利用原子间的平均场相互作用与外势之间的平衡条件,引入三个等效的相互作用系数,得到了一组等价的非耦合GP方程.结果表明,对于合适的参数区域,体系存在一种随时间和空间都呈周期性变化的Floquet态.分析和讨论了各组分BECs的粒子数密度、相位、粒子流速度以及粒子流密度的时间演化特性.