采用不同分离技术的甲醇制芳烃流程对比分析与优化

为了降低甲醇制芳烃流程的能耗以及操作费用,提高经济性和竞争力,对采用冷油吸收法和精馏法进行轻烃回收的甲醇制芳烃流程进行了对比研究以及优化分析。首先,在Aspen HYSYS中建立了严格的流程模型,计算得到两个流程的能量平衡以及能量平衡数据,对流程操作以及产品数据进行了分析。然后,通过Aspen HYSYS和Matlab的数据连接,建立了以轻烃产品标准为约束的操作费用最小化的优化模型,并对两个流程进行了优化。结果表明：精馏流程的分离效果以及产品回收率均优于油洗流程;优化后油洗流程的总操作费用略高于精馏流程;从具体的操作费用贡献来看,精馏流程的电耗为油洗流程的1.46倍,并且需要使用更低温度的冷却剂,而油洗流程的中压蒸汽消耗量比精馏流程高出44.3%。该研究结果对进一步降低甲醇制芳烃工艺的能耗以及操作费用提供参考依据。     

对苯二甲醇改性煤沥青降低毒性多环芳烃含量

采用交联剂对苯二甲醇在对甲苯磺酸催化及环己烷溶剂作用下,对煤沥青进行化学改性以降低其毒性多环芳烃含量。探讨了改性剂用量、催化剂用量、反应温度、反应时间对美国环保局(EPA)优先监控的16种毒性多环芳烃含量降低率的影响,筛选出最佳工艺条件:改性剂用量占煤沥青6%,催化剂用量占煤沥青12%,反应温度50℃,反应时间2h.在此条件下,煤沥青中16种毒性多环芳烃总含量降低率达到74.14%,其中强致癌物苯并[a]芘含量降低率为78.38%.通过模型化合物芘与改性剂的反应,对产物进行热重及红外分析推测脱毒机理,结果证明多环芳烃与对苯二甲醇之间极可能发生亲电取代交联作用。     

基于Aspen Plus的草酸二甲酯合成工段工艺参数优化

针对CO气相催化偶联制草酸二甲酯（DMO）-草酸酯加氢合成乙二醇（EG）的生产新工艺,应用Aspen Plus软件,在物性常数估算、模型建立的基础上,考察进料板位置、回流比等对CO制DMO工段主要工艺单元装置甲醇吸收精馏塔T-101的产品分布及能耗的影响,并进一步进行了羰化全流程模拟。结果表明,T-101的气体进料板数、摩尔回流比和吸收剂甲醇用量的最佳值分别为10、0.2和6 000 kg/h。全流程模拟显示,888 kmol/h的CO、100.65 kmol/h的O2和841.07 kmol/h的CH3OH可生产189.79 kmol/h的草酸二甲酯,同时反应放出的热量得以有效利用。     

干凝胶蒸汽辅助晶化构筑包覆结构ZSM-5及其甲醇制芳烃性能

煤基甲醇经催化转化制苯、甲苯和二甲苯是煤炭高效清洁转化的重要技术。由于其反应步骤复杂，单一结构催化剂上难以调控反应过程，实现高的芳烃选择性。采用干凝胶蒸汽辅助晶化方法将硅铝比(Si/Al)约为50的ZSM-5原粉放入硅铝比为220的干凝胶中进行晶化制备包覆结构ZSM-5,以催化耦合甲醇制烯烃和烯烃芳构化两步反应，提升芳烃选择性。考察不同硅包覆比对甲醇制芳烃性能的影响发现，硅包覆比小于0.5时，凝胶中硅铝物种可于原粉表面成功包覆。外部的高硅铝比包覆结构促进了甲醇到低碳烯烃的转化，进而强化了甲醇分步芳构化过程，总芳烃选择性可从原粉的12.9%增加至14.5%,轻质芳烃在芳烃中的选择性也由原粉的61.8%增加至66.5%.当硅包覆比继续增加到2,部分硅铝物种在原粉外围独立成核形成小晶粒ZSM-5.虽然芳烃选择性增加到15.2%,但小晶粒也促进了芳烃的烷基化，使C₉₊芳烃选择性增加，抑制了轻质芳烃的形成。     

煤与甲烷联合转化过程模拟与分析

为了减少CO_2排放,优化化工过程,节约资源,提高煤种碳元素的利用率,本文以Aspen Plus软件为平台,对甲烷与煤联合转化过程进行了流程模拟与系统分析.结果表明:合成气中的H_2/CO由原来的0.71提高到1.08,碳元素的利用率由原来的73%提高到87.2%;变换单元的变换率由64%下降到48%;降低了变换单元的负荷;生产每吨的甲醇,这个新的联合转化过程比水煤浆气化制甲醇CO_2排放量减少68.3%.     

煤炭地下气化采出气的脱碳工艺优化及能效分析

煤炭地下气化(underground coal gasification, UCG)产生的混合气由地下输送至地面进行集输和处理,为了以较低能耗脱除混合气中的CO₂,使净化气中CO₂的摩尔分数低于3%,采用Aspen HYSYS软件对半贫液脱碳流程进行了敏感性分析、参数优化和流程优化,提出了一种节能降耗脱碳新工艺,并对新工艺进行了能效分析。流程模拟选用哌嗪活化的甲基二乙醇胺(PZ+MDEA+H₂O)作为吸收剂,在模拟半贫液脱碳流程的基础上,对吸收剂配比、再生塔进塔温度和吸收剂循环量等关键工艺参数进行了敏感性分析。进一步,以系统总等量功最小为目标,依次对半贫液脱碳工艺进行参数和流程优化,得到了脱碳新工艺,并对比分析了新工艺与相同条件下经典醇胺法脱碳工艺的能耗变化规律。研究结果表明：运用新工艺脱碳后,净化气中CO₂的摩尔分数为2.98%,满足《天然气》(GB 17820—2018)中一类天然气质量要求;新工艺消耗的系统等量功为15.03 MW,相比于同等条件下的半贫液脱碳工艺和经典醇胺法脱碳工艺分别降低了...     

小龙潭褐煤稠环芳烃的溶出与分析

在超声辅助下对小龙潭褐煤依次用二硫化碳、苯、甲醇、丙酮和四氢呋喃进行分级萃取,用苯和甲醇对萃取残渣进行变温热溶,利用气相色谱/质谱联用仪对萃取物和热溶物的组成和结构进行表征。结果表明,小龙潭褐煤总的萃取率和热溶率分别为1.50%和13.74%,萃取物中检测到29种2~6环的稠环芳烃,其中4-异丙基-1,6-二甲基萘、菲、荧蒽和芘相对含量较高,苯和甲醇热溶物中检测到的稠环芳烃分别为24种和9种,且主要以萘及其同系物为主。     

环丁砜芳烃抽提蒸馏的计算机模拟

根据文献报道的环丁砜-芳烃抽提体系相平衡数据,采用UNIFAC-Dortmund基团贡献模型拟合了CH2-SULF、ACH-SULF、ACCH2-SULF三对基团的交互作用参数;在此基础上运用流程模拟软件Aspen Plus对其工艺过程进行模拟研究分析。模拟计算结果表明各塔工艺操作参数与工业实际操作值基本吻合,抽余油中芳烃的质量分数为0.13%,苯产品收率达到99.95%,甲苯产品收率达到99.76%,芳烃纯度为99.89%,达到了工艺要求。     

煤基混合碳四芳构化产品分离工艺的模拟与优化

采用Aspen Plus模拟软件,以RK-SOVE状态方程作为模拟的物性方法,根据煤基混合碳四芳构化制芳烃产物的组成和特性,提出了3种芳烃产品分离工艺,对3种分离工艺进行模拟并优化了分离工艺中的主要参数。模拟结果表示,3种分离工艺均能满足分离要求,并且得到了各精馏塔的主要操作参数,其中分离工艺III的能耗比分离工艺II的能耗低15%左右,比分离工艺I的能耗低50%左右。     

基于焦炉气制甲醇PDS—600湿法脱硫工艺技术研究

临涣焦化股份有限公司焦炉气制甲醇是临涣焦化煤焦一体化工程的配套工程,焦炉气来自220吨/年焦化装置,充分利用焦炉的副产煤气资源优势生产甲醇,但生产甲醇的煤气原料中的含硫量偏高,为满足甲醇生产工艺指标要求,需对煤气净化车间净化后的煤气进行再次脱硫,使煤气中的总硫含量低于0.1 ppm,消除因硫含量超标引起催化剂"重毒"的不利因素,保障甲醇装置长周期稳定运行。本文论述了焦炉气制甲醇的PDS—600湿法脱硫工艺在生产中的应用,对脱硫工艺中的控制参数进行了论证,并用多年的生产实际证明了PDS—600湿法脱硫工艺的应用效果良好。     

十六烷基三甲基硅钨杂多酸铵催化过氧化氢氧化苯甲醇制苯甲酸

介绍了制备十六烷基三甲基硅钨杂多酸铵,并用其作为催化剂催化过氧化氢氧化苯甲醇制苯甲酸的实验过程,重点考察了反应温度、反应时间、过氧化氢用量、催化剂用量对苯甲酸产率的影响。结果表明:苯甲醇10.3mL、30%过氧化氢30.6mL、催化剂0.2g,在90℃反应20h,苯甲酸产率可达到85.9%。     

Pt掺杂纳米Ni-Pt/C的制备及其电催化氧化甲醇性能

采用溶胶凝胶法制备了用于阴离子膜直接甲醇燃料电池阳极的Ni基双金属Ni-Pt/C催化剂(Pt的质量分数为5%),采用循环伏安法测试了催化剂电催化氧化甲醇的活性,并用XRD、TEM和XPS表征了金属粒子的微观形貌、晶型、表面元素,以考察催化剂制备过程中还原剂用量等工艺条件对纳米金属微观形貌及甲醇电氧化性能的影响。结果表明,所制得的Ni-Pt金属粒子直径为4~6 nm,属面心立方(fcc)晶型,粒子表面的Pt、Ni原子数比高于其内部;随着还原剂用量的增加和煅烧温度提高,催化剂活性呈先增高后降低的变化趋势,最佳还原剂用量为理论值的1.2倍,最佳煅烧温度为400℃,Ni、Pt前驱体同时加入制得的合金型Ni-Pt催化活性最高。     

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。     

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。     

萃取精馏与变压精馏分离甲醇/乙酸异丙酯工艺优化及节能

基于甲醇/乙酸异丙酯的二元共沸性质分析,探究萃取精馏和变压精馏工艺分离该共沸物的可行性,以年总费用最小作为经济评价指标、CO_2排放量作为环境评价指标,采用序贯迭代法,经Aspen Plus对上述2种工艺开展模拟优化及节能研究。首先,基于无限稀释相对挥发度筛选萃取精馏的萃取剂,考察操作压力、萃取剂流量、理论板数和进料位置等因素对萃取精馏工艺年总费用的影响;其次,基于能量集成、公用工程费用最低原则确定了变压精馏工艺的操作压力,考察理论板数、进料位置与回流比等因素对变压精馏年总费用的影响;最后,对2种分离工艺进行综合对比。研究结果表明:双塔萃取精馏或变压精馏工艺均能高效地实现甲醇和乙酸异丙酯共沸物的分离。热集成变压精馏分离工艺由于热集成使得年总费用比常规变压精馏工艺的年总费用降低47.2%,二氧化碳排放量减少42.5%,这主要是因为热量集成使再沸器负荷降低,操作费用节省。与热集成变压精馏分离工艺相比,萃取精馏分离工艺的总设备折旧费和总操作费用均显著降低,萃取精馏工艺年总费用降低61.3%,且CO_2排放量减少68.1%,故萃取精馏工艺更适合甲醇和乙酸异丙酯的分离。     

对叔丁基苯甲酸甲酯的硫酸钛催化反应研究

采用硫酸钛作催化剂,以对叔丁基苯甲酸和甲醇为原料直接酯化,对对叔丁基苯甲酸甲酯的合成工艺进行了研究,着重考察了催化剂用量、反应时间、醇酸摩尔比、带水剂用量等因素对反应收率的影响,并优化反应条件。当甲醇与对叔丁基苯甲酸的摩尔比为8∶1时,在催化剂硫酸钛(用量为对叔丁基苯甲酸的20%)作用下,加入带水剂苯12 mL,于回流温度下反应6h,产品收率可达86.6%。     

不同晶型In2O3/片状HZSM-5串联催化剂催化CO2加氢制芳烃

采用水热/溶剂热法制备了不同晶型(立方相、六方相和混晶相)In₂O₃,并将其与片状HZSM-5分子筛机械混合得到CO₂加氢制芳烃的串联催化剂,在固定床反应器上测试了其催化活性,重点讨论了串联催化剂活性组分的空间分布对其催化性能的影响。通过XRD、SEM、N2等温吸附-脱附和Py-IR等手段对催化剂的形貌、结构和表面酸性等性质进行了表征。结果表明,当In₂O₃金属氧化物与片状HZSM-5分子筛的活性位点过于接近时,迁移到分子筛中的In物种毒化了其表面酸性,导致反应中间产物甲醇无法高效转化为芳烃,致使CO₂转化率与芳烃选择性降低。     

焦炉气制甲醇工艺介绍

焦炉煤气制甲醇是资源合理利用的变废为宝项目,具有广阔的前景,本文重点分析了焦炉气制甲醇工艺中的关键技术。     

锡林浩特褐煤的超临界甲醇解研究

在250～330℃温度范围内研究锡林浩特褐煤的超临界甲醇解,考察反应温度、时间、压力、溶煤比和醇解次数等对锡林浩特褐煤在超临界甲醇中可溶物收率的影响,并采用GC/MS对可溶物进行分析表征.结果表明,在310℃下进行超临界甲醇解,锡林浩特褐煤热溶物收率高达39.5%,其可溶物主要由酚类、芳烃、酯类、正构烷烃及含硫和含氮化合物组成.     

冶金煤气制甲醇技术经济分析

本文在对国内甲醇市场、生产工艺及焦炉煤气制甲醇的技术经济性进行简要分析的基础上,认为目前甲醇生产工艺技术成熟,在清洁醇醚燃料和制烯烃方面的用途使其具有良好的市场前景,焦炉煤气制甲醇项目具有流程短、技术风险小的特点,有较强的竞争力,是焦炉煤气综合利用的最佳途径。