特殊精馏分离甲乙酮-水共沸物系的工艺模拟与优化

由于共沸物的存在,甲乙酮-水混合物的分离在工业生产上一直是一个具有挑战性的问题。采用萃取精馏和变压精馏对分离工艺进行流程模拟与优化,得到摩尔分数为99.9%的甲乙酮产品,以年度总费用(TAC)最小为目标函数,采用序贯迭代法对其进行优化,得到最小TAC为6.569×10⁵美元。通过分析比较3种常用萃取剂无限稀释相对挥发度的大小,筛选出乙二醇作为萃取剂,得到最佳萃取剂用量、理论板数及进料位置;针对常规变压精馏工艺提出热集成方案,与采用方案前相比,年度总费用降低了27.1%。最后,对萃取精馏、变压精馏和热集成变压精馏3种分离工艺年度总费用进行对比,萃取精馏工艺比热集成变压精馏工艺年度总费用降低了21.5%。结果表明,在经济性方面,萃取精馏相比于热集成变压精馏更适合甲乙酮-水共沸物系的分离。     

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。     

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%。     

萃取精馏分离DMC-ME共沸物的研究

对以 PC作萃取剂萃取精馏分离碳酸二甲酯 -甲醇的共沸物的实验进行了一个比较完整的研究 ,调节了不同的操作条件 :进料配比、回流比、塔釜加热量等 ,得出了最佳进料配比、最佳回流比、最佳塔釜加热量     

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%.     

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。     

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。     

萃取精馏分离醋酸乙烯-甲醇的计算机模拟及工业应用

利用化工模拟软件Aspen Plus 7.3对萃取精馏分离醋酸乙烯-甲醇共沸物流程进行模拟和优化,对塔板数、回流比、进料位置、萃取剂流率和温度等操作参数进行灵敏度分析。模拟优化得到萃取精馏塔的设计参数为：塔板数31,回流比0.27,萃取剂进料位置第2块塔板,萃取剂流率21932kg/h,混合物进料位置第22块塔板,塔顶采出量18477kg/h。溶剂回收塔的设计参数为：塔板数24,回流比1.80,进料位置第19块塔板,塔顶采出量12626kg/h。在此基础上,对优化前后能耗进行对比,节省循环水、蒸汽和萃取剂用量分别为285。9万t/a、3.2万t/a和4.4万t/a,每年共带来经济效     

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。     

适于含碳伴生气处理的低温深冷回收工艺改进

针对某天然气处理厂低温深冷工艺,采用Aspen Hysys软件设计低温萃取精馏改进工艺,进行塔板总数、原料进料位置、添加剂进料位置以及添加剂的优化。结果表明:纯组分和混合组分添加剂低温萃取精馏工艺均可实现95%纯度二氧化碳和96%纯度乙烷的双回收;以年总成本优选出的最佳低温萃取精馏工艺,与现役低温深冷工艺相比,乙烷产品的纯度提高了24.3%,年总成本降低了2.54%;设计的添加剂循环流程实现了添加剂的循环利用,虽然与现役流程相比能耗和年总成本均有所提高,但流程简便且确保乙烷产品纯度达到96%。设计的低温萃取精馏改进工艺用于CO_2驱伴生气处理是有效且高效的。     

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。     

萃取精馏分离甲醇+碳酸二甲酯共沸体系萃取剂的研究进展

碳酸二甲酯是优良的甲基化、甲酯化和羰基化试剂.萃取精馏是分离甲醇+碳酸二甲酯共沸体系经济可行的方法之一.本文综述了以氢键、电子特性分类的液态有机溶剂萃取剂分离甲醇+碳酸二甲酯的研究现状.离子液体兼具固体无机盐的盐效应和有机溶剂流动性的特点,同时克服有机溶剂易挥发的不足.文章同时阐述了离子液体萃取剂分离此共沸体系的研究进展.但离子液体的高成本、黏度大限制了它的工业应用,新的合成方法和分离方法、功能化的离子液体的研究和开发是离子液体实现工业化的途径.     

乙腈法萃取精馏分离丁烯工艺研究

针对乙腈(ACN)法萃取精馏C4中丁烯的工艺存在较多不确定因素,对其分离过程的影响因素进行了详细研究.采用ProⅡ对ACN法丁烯萃取精馏工艺进行模拟,利用ACN法丁烯萃取精馏实验数据对流程模拟中的热力学模型进行修正,对比发现模拟数据与实验数据吻合较好,相对误差小于7.5%,.通过萃取精馏实验研究了理论板数、溶剂比、回流比、压力和溶剂中聚合物、水含量等因素对萃取精馏工艺的影响,结合流程模拟数据,得出了ACN法丁烯萃取精馏适宜的工艺条件:理论板数85~95,溶剂比为10~12,回流比为2.5~3.0,操作压力为表压400~500,k Pa,溶剂中聚合物质量分数小于0.5%,、适宜水质量分数为5.0%,~6.0%,.在优化的工艺条件下,塔釜烷烃质量分数低于0.5%,,塔顶烯烃质量分数低于0.9%,,烯烃的收率达到95%,以上.     

变压精馏乙醇-苯混合物分离工艺模拟计算

乙醇-苯混合物是一种二元最低共沸液体混合物。研究了变压精馏分离乙醇-苯工艺流程,以Wilson活度系数方程作为物性计算方法,使用过程模拟软件AspenPlus对整个分离流程进行模拟计算,以系统能耗最低为目标,对重要的工艺参数进行了优化,提出的工艺方案可为工艺装置设计提供理论参考。     

反应精馏合成乙基叔丁基醚过程的数学模拟

鉴于反应精馏技术的广阔应用前景及应用过程中的特殊性和复杂性 ,以反应精馏合成乙基叔丁基醚为例 ,对该过程进行了数学模拟 ,建立了通用的数学模型 ,并用部分牛顿法进行求解 .经实验结果检验 ,发现实验值与模拟值基本吻合 ,证明了模型是合理可用的 .利用模型对反应精馏合成乙基叔丁基醚的主要工艺条件进行寻优 ,发现存在部分最优的工艺条件值 :最佳总板数为 16 ,乙醇最佳进料摩尔分数为 0 .5 ,最佳进料流量为 0 .2 4×10 - 3mol/s ,同时也发现体系的共沸对反应精馏有负面影响 .这对实现反应精馏合成乙基叔丁基醚的优化生产具有指导意义 .     

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。     

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。