氯乙烯精馏过程模拟优化与节能降耗的研究

针对某聚氯乙烯厂精馏过程中氯乙烯产品纯度低、能耗高的问题,利用化工流程模拟软件Aspen Plus对氯乙烯精馏系统中的T-203塔进行模拟优化,选择适合氯乙烯体系的NRTL模型进行计算,确定理论板数为28块。根据灵敏度分析和正交试验得到最佳操作参数为:回流比为0.8,进料位置为第2块理论板,侧线采出位置为第18块理论板。产品中氯乙烯质量分数达到99.999%,低沸物质量分数小于1×10-6,高沸物质量分数小于5×10-6。同时对精馏系统提出两项节能降耗技术,其中循环水改造技术预计为企业带来经济效益1034.85万元/a,高效导向筛板技术可以有效提高分离效率和生产能力。     

复合喷射塔板的流体力学性能及传质性能的测定

设计了一种具有低压降、大通量及高传质效率的复合喷射塔板,以空气和富氧水为介质,在直径500 mm的圆筒型玻璃钢实验装置中对复合喷射塔板的流体力学性能及传质性能进行测定,研究了复合喷射塔板的干、湿板压降,雾沫夹带,漏液率,清液层高度等流体力学性能随底隙上方条缝高度的变化规律,并对干、湿板压降数据进行线性回归分析。结果表明该复合喷射塔板的干、湿板压降与F1浮阀塔板相比明显降低,且塔板清液层高度随底隙上方开缝高度的增加而降低,雾沫夹带率和漏液率随开缝高度的增加而增大;在底隙上方开缝能够提升立体塔板的传质效果,且传质效果比F1浮阀塔板高出5%以上。     

醋酸乙烯精馏四塔控制结构的设计与模拟

首先运用Aspen Plus软件对醋酸乙烯精馏四塔进行稳态优化,优化后的操作条件为进料板位置31块板、回流比7.22、塔顶馏出量1007 kg/h。根据实际生产经验及Shinskey精馏控制三项准则,提出了单板温度控制方案(CS1)与双板温度控制方案(CS2)。动态模拟研究结果表明CS1可以保证精馏塔的稳定操作,CS2在产品质量控制上更胜一筹,但两者均不能克服进料组分的扰动。因此本文提出了一种新的控制结构：组分-温度控制结构（CS3）,动态模拟结果显示,添加进料组分扰动后,塔顶产品浓度仍可满足质量要求。     

乙酸乙酯-乙腈-1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐物系等压汽液平衡数据的测定及关联

在101.3kPa下,用改进的Othmer釜测定了含离子液体1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐（[BMIM]OTf)的乙酸乙酯-乙腈物系的等压汽液平衡数据。实验结果表明,离子液体[BMIM]OTf的加入,造成了乙酸乙酯-乙腈二元物系汽液平衡线的偏离,随着[BMIM]OTf含量的增大,偏离程度也增大;[BMIM]OTf具有明显的盐效应,当[BMIM]OTf的摩尔分数在5%时,就可以消除乙酸乙酯-乙腈共沸现象;采用NRTL方程对实验数据进行了关联,关联效果良好。     

HSX型规整填料流体力学的CFD研究

通过多尺度方法,对HSX填料进行计算流体力学(CFD)模拟,得到了局部平均液膜厚度、气液有效润湿面积及全塔压降等数据。其中,通过建立二维和三维流体体积(VOF)两相流模型,分别计算了不同气液速度对液膜厚度及有效接触面积的影响。最终模拟压降结果与实验结果吻合性较高,表明CFD可以作为设计、改良填料的有效工具。     

导向孔-梯形浮阀复合塔板流体力学及传质性能

设计了一种新型塔板,即导向孔-梯形浮阀复合塔板(FG-VT),并在Φ500mm的有机玻璃塔内,以空气—水—氧气物系对其进行了冷模实验。在不同气速和液流强度下,测定了不同开孔率FG-VT型塔板的干板压降、湿板压降、雾沫夹带率、漏液率和塔板效率等参数,并且与开孔率相近的F1浮阀塔板进行了对比。实验结果表明:FGVT型塔板干板压降比F1型塔板平均低30%以上,湿板压降比F1型塔板平均低40%左右;雾沫夹带率与F1型塔板相当;漏液率比F1浮阀要低;塔板效率比F1浮阀要高。此外,本文根据实验数据,回归得到了FG-VT型塔板干板压降和湿板压降的关联式。     

激光动态法测定DL-酒石酸有机溶剂中的溶解度

利用一套激光动态监视、升温速率可控的溶解度测量系统装置，测定了常压下温度范围为277.15~334.15 K内 DL-酒石酸在6种纯溶剂中的溶解度数据，并用Apelblat方程、λh方程和NRTL方程对实验数据进行了关联。结果发现对于纯溶剂体系，DL-酒石酸溶解度的计算值与实验测定值吻合良好；选用的3种方程在所研究的温度和浓度范围内是适用的，可以为DL-酒石酸的结晶分离过程提供数据支持。     

小比表面积双曲型规整填料性能的冷模实验

双曲型丝网波纹填料是具有特殊弧形波纹结构的一种新型规整填料。本文选取比表面积分别为350和500m2/m3的填料进行冷模实验,并测试其流体力学和传质性能。将上述2种填料与350Y和500Y进行对比,结果显示,在实验气速范围内,L=25.48m3/(m2·h)时,Kxa(SQ-350)=(1+54.9%)Kxa(350Y);当F为0.6m/s·(kg/m3)0.5,15.29m3/(m2·h)≤L≤35.67m3/(m2·h)时,Kxa(SQ-500)=[1+(13.3%～66.7%)]Kxa(500Y)。此外,新填料适合在大液量下操作,且能耗低于350Y和500Y。     

新型导向复合塔板流体力学性能研究

在内径Φ600的有机玻璃塔内,以空气-水为物系,对开孔率为26.3%、29.8%、31.6%,内置填料型号为BH500、BH800、BH1500的不同导向复合塔板进行了流体力学性能测试,并对其各项性能指标(压降、雾沫夹带、漏液等)进行了对比实验研究。研究了开孔率及不同填料型号对导向复合塔板性能的影响。结果表明:开孔率为31.6%,内置填料为BH1500的导向复合塔板的压降低,漏液少,雾沫夹带少,综合性能最优。     

新型高效丝网填料的性能研究

以空气-水为物系，在内径为500mm的有机玻璃塔内测定了不同喷淋密度下BH800、BH1000型金属丝网规整填料的流体力学及传质性能,比较了气相动能因子与单位填料层压降及传质系数的关系。结果表明：当液体流量增大时，填料层的压降增大，而单位填料层等板高度减小；在相同喷淋密度及动能因子下， BH1000型的压降大于BH800型； BH800型填料的操作弹性较优，但传质效率远远低于BH1000型；丝径变小可以提高传质性能且对工况操作弹性影响较小。