硫酸氢根吡啶催化制备乙酸正丁酯的酯化反应精馏过程模拟

采用离子液体硫酸氢根吡啶（[Hpy][HSO4]）作为催化剂,对乙酸和正丁醇在反应精馏塔中进行酯化反应生成乙酸正丁酯的过程进行模拟研究。在缺乏实验数据的情况下,使用真实溶剂似导体屏蔽模型(COSMO-RS)方法预测了离子液体与其他物质的汽液相平衡,得到了离子液体与反应体系的二元交互参数。基于共沸精馏概念设计了带有分相器的反应精馏塔,实现了离子液体的循环利用。分析了反应精馏塔总塔板数、进料模式、进料塔板位置、再沸器热值和塔板持液量对于产品质量和乙酸转化率的影响,结果表明,当反应精馏塔塔板总数为28,反应物从第4块塔板同时进料,离子液体从第2块塔板进料,且塔板持液量为0.05m3时,乙酸正丁酯纯度和乙酸转化率均可达99.9%。     

新型反应精馏集成过程与传统反应精馏过程的比较

在传统反应精馏塔模型中引入Murphree板效率,建立了带侧反应器的新型反应精馏集成过程的模型,采用Aspen Plus的RADFRAC模块计算效率高,结果可靠.从反应量、温度、液相摩尔流率和组成分布等系统地比较了新型反应精馏集成过程与传统反应精馏过程.结果表明,带5个侧反应器的新型反应精馏集成过程可以达到传统反应精馏塔的等同效果,并且新型集成过程的精馏塔结构比传统反应精馏塔结构简单,设备尺寸小.     

催化反应精馏研究中的若干问题(Ⅱ)过程的设计和数学模拟

反应精馏过程设计不同于常规精馏 ,利用变换组成变量 ,可借助常规精馏设计类似的方法简化设计反应精馏过程 对于平衡化学反应和速率较慢的两种类型反应 ,设计方法一般不同 前者 ,平衡化学反应对相平衡有较大影响 ;而后者 ,由于反应速率较慢 ,塔板上 (或塔内 )持液量对反应有较大影响 数学模拟可预测反应精馏过程的操作状况 平衡级模型由于简单 ,对它的研究起步较早、也较深入 非平衡级模型可以较精确地模拟板式塔及填料塔的反应精馏过程     

催化反应精馏研究中的若干问题（Ⅱ）过程的设计和数？…

反应精馏过程设计不同于常规精馏,利用变换组成变量,可借助常规精馏设计类似的方法简化设计反应精馏过程,对于平衡化学反应和速率较的两种类型反应,设计方法一般不同,前者,平衡化学反应对相平衡有较大影响,而后者,由于反应速率较慢,塔板上（或塔内）持液量对反应有较大影响,数学模型可预测反应精馏过程的操作状况,平衡级模型由于简单,对它的研究起步较早、也较深入,非平衡级模型可以较精确地反式塔及填料塔的反应精馏过     

大型塔板上液体停留时间分布的研究

本文报导了在φ1990毫米内径的模拟塔内,采用纤维光学技术和高速摄影技术对塔板上液体停留时间分布所作的实验研究。实验结果表明普通筛板上液体停留时间分布是非理想的。而导向筛板则能有效地改善停留时间分布。研究结果为大型工业精馏塔优化设计和板效率预测模型的建立提供了实验依据。     

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%。     

反应精馏生产乙酸异丁酯的模拟与优化

应用AspenPlus11.1对乙酸异丁酯反应精馏生产过程进行模拟。得到了各过程参数的最佳理论值:最佳进料温度为20℃,最佳回流比为2,最佳进料位置为第四块塔板,同时,模拟获得了反应精馏塔的温度分布与浓度分布(液相)。     

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%。     

反应精馏过程设计研究

介绍连续反应精馏过程设计的两种研究方法：静态分析法和有限元正交搭配OEFE法，静态分析法是对反应精馏图进行热力学和拓扑学分析，鉴定反应精馏过程的基本可能性，此方法不需要依靠确定的对象的特性，要求最少最反应混合物的物理化学特性，有限元正交配技术应用了把整级评估模型转变成连续的模型。OCFE能精确地吻俣逐板模型的优化设计，而只是使用一套较小的模型公式和避免使用与塔级数有关的总决策变量，用静态分析寻找一个最大转化率稳定态，用OCFE确定反应精馏塔的级数（塔级数）及进行精级（塔板）位置。     

背包式反应器与精馏塔耦合合成醋酸甲酯的模拟

针对背包式反应器与精馏塔耦合过程循环流股多，模拟计算收敛难度大的缺点，在Aspen Plus的Rad Frac模型中引入Murphree板效率，仅用一个精馏塔模型就描述了这个复杂耦合过程的模拟模型。在固定精馏塔塔板数的情况下，讨论了背包反应器个数和间隔位置、进料位置、回流比和催化剂量等因素对醋酸甲酯合成的影响。初步探索了反应能力和分离能力的匹配问题。模拟结果表明，当采用5个背包反应器，反应器之间间隔4块分离塔板的配置时，在适宜条件下醋酸总转化率可达到96．3％。     

反应精馏过程传质模型（Ⅰ）

快速反应的反应精馏过程需要通过解反应—扩散方程得到其传质模型,而慢速反应、瞬时反应的反应精馏过程相当于普通多组分传质过程,只是瞬时反应的精馏过程其液相浓度必须满足平衡常数计算式。按双膜理论,假设仅在液相有反应、汽相无反应的情况下、用矩阵或直接求解反应—扩散方程,得到了反应精馏过程的传质模型。液相传质模型的表达式说明:液相中由于反应的存在,化学反应除了影响传质过程的传质系数外,还影响其推动力。     

计算气体返混对蒸馏效率影响的混合池模型

为确切了解蒸馏过程中气体返混对板效率的影响 ,以串联的全混池表征真实的液体流动 ,针对 L ewis第三类塔板 ,建立了模拟气体返混的混合池模型。模型计算值与美国精馏中心 (FRI)实验值的比较表明模型具有较好的可靠性。模拟还表明 ,气体返混对蒸馏过程的影响与汽提因子和点效率有关 ,汽提因子和点效率越大 ,气体返混导致表观板效率下降的程度越大     

中空纤维膜接触器精馏过程传质性能的研究

以乙醇-水体系的精馏分离为研究对象,选用不同装填分率的中空纤维膜组件,研究了中空纤维膜接触器的气液传质性能。结果表明：不同装填分率的中空纤维膜接触器,随着装填分率的减小,壳程膜丝分布更加均匀、传质阻力减小、传质性能提高;乙醇-水体系的精馏传质过程为液膜控制,可通过控制液相传质来改善总传质效果;当装填分率一定时,随着气相速度的增加,总传质系数增大、传质性能增强,且其实际值与理论值存在差异。     

反应精馏过程传质模型（Ⅱ）

将湿壁塔中得到的反应精馏汽液传质数据用于反应精馏的传质计算。理论计算值与实验值一致性较好。这说明：反应精馏过程如果按等摩尔扩散考虑，误差较大，在要求较严的计算时，应按非等摩尔扩散考虑；对非理想性较强的物系，采用具有交叉系数的液相扩散系数矩阵，所得要误差更小。     

局部法模拟计算塔板气泡直径

蒸馏过程的传质速率与塔板上气液泡沫层传质面积有关,传质面积由气泡直径大小、分布和浓度所决定．塔板气泡大小或者采用实验测定,或者采用模拟计算．模拟计算有两类方法,即局部法和总体法．文中重点介绍局部法模拟计算气泡直径的方法、数学模型和研究进展．     

用X型热膜探针测量塔板液相三维流场

针对热膜流速仪元件的工作原理提出了通过平面旋转测量液体三维流速的新方法，并测量了大型精馏塔板液相单相三维流场，为计算流体力学对塔板模拟提供了实验验证，测量结果发现在塔板的回流区，出口堰和塔壁附近流速的垂直分量不可忽略，测量结果与用Star-CD软件在SGI公司Origin200server工作站计算结果表明，该实验测试手段是成功的。     

微分模型用于醋酸甲酯催化精馏水解中试过程的模拟计算

用微分模型对醋酸甲酯催化精馏水解中试过程进行了模拟计算, 反应精馏段催化剂包的气相、液相、液- 固相传质系数和动态持液量用自行测定的经验关联式计算, 提馏段的填料层传质系数用onta 的关联式, 反应速率用自行测定的反应动力学方程式和催化剂包的效率因子进行计算. 模拟计算结果与实验数据吻合良好.     

导向立体喷射复合塔板的流体力学及传质性能研究

设计了一种低压降、大通量、高传质效率的导向立体喷射复合塔板（FVJT）,在直径为800 mm的圆形塔内进行冷模实验,测得FVJT的干、湿板压降,雾沫夹带率,漏液率,清液层高度等流体力学数据,并通过富氧水解析实验分析塔板的传质性能;最后,根据干、湿板压降数据拟合得到压降关联式。对比研究了3种不同立体帽罩倾角对塔板性能的影响,结果表明：与新型垂直筛板（New VST）和F1浮阀塔板相比,本文所设计的FVJT干、湿板压降分别降低约20%~30%和10%~20%,传质效率提高了13%~17%,其中立体帽罩倾斜角为6°时传质效率最高。