原油常压蒸馏模拟与应用

在某石化公司40万吨/年的常压蒸馏装置改造设计中,采用石油化工流程模拟软件Aspen Plus进行了全流程模拟,得到蒸馏塔的物料平衡,能量平衡,塔的温度分布、压力分布及气液相分布等数据并应用于实际设计。装置改造后,开车一次成功,产品合格。通过与生产实际数据比较可以看出,模拟结果与实际生产数据偏差不大,具有很好的指导设计和生产的作用。     

Aspen Plus模拟与优化炔醛法生产1,4-丁二醇的研究

1,4-丁二醇(BDO)是一种重要的有机化工原料,本文选择炔醛法生产技术路线来合成BDO。为得到更优异的BDO合成工艺流程,采用Aspen Plus软件进行流程模拟,建立反应和精馏工段模拟流程,同时对加氢反应器和BDO精制塔进行详细设计。并根据工业操作数据,对BDO生产过程进行模拟与优化。结果表明所生产的BDO纯度可达99.97wt%,且该路线具有高转化率、高选择性、低能耗的优势。     

环氧乙烷工艺流程模拟及系统分析

通过采集并处理实际生产的工业数据，基于Aspen模拟软件构建了某厂12万t环氧乙烷装置的全流程模拟，验证模拟结果与实际操作值吻合良好，证明所建立模型的可靠性。基于模拟得到了系统的物料衡算、能量衡算与算和碳排放数据：利用产品系统评价方法，计算得到系统的综合能耗为591.83 kg/t（生产1t产品消耗标准煤量），其中蒸汽热负荷造成的能耗最大，占综合能耗的80.81%；系统总损失为37.77 MW，内部损失为27.41 MW；总碳排放量为88401.0 kg/h（当量二氧化碳），其中，间接碳排放为84937.45 kg/h，直接碳排放为3463.55 kg/h。     

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。     

基于软测量技术的Aspen Plus用户模型二次开发

Aspen Plus仿真软件能够很好地实现化工工艺流程的模拟,并能对化工工艺流程实现参数优化、灵敏度分析和经济评价等。但化工工艺流程复杂,装置模型众多,Aspen Plus中现有的模型库不可能提供所有的单元模型。基于Aspen与Matlab的数据交互功能,开发了Aspen与Matlab接口用户模型——AEM用户模型。该用户模型能够实现在Aspen界面下调用Matlab程序,建立基于软测量技术的用户模型,大大扩展了Aspen Plus的适用范围。应用本文方法,采用高斯过程回归(GPR)软测量多模型建模方法,完成了双酚A生产流程中结晶塔的用户模型开发,实现了双酚A加合物结晶过程的模拟,并应用于双酚A生产流程模拟中。     

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。     

特优级糠醛生产过程的计算机模拟及工业应用

针对我国糠醛产品纯度不高的现状,设计出适合于特优级糠醛产品生产分离的工艺流程,运用化工流程模拟软件Aspen Plus对糠醛精制过程进行计算机模拟优化。通过灵敏度分析得出最佳的操作参数为：一级分离塔理论板数20,进料位置第6~8块板,回流比5~6,二级分离塔理论板数25,进料位置第19~21块板,回流比1.4。同时,通过实验室小试装置对糠醛原料进行分离提纯,实验结果与模拟结果基本吻合,证实了非随机（局部）双液体模型（NRTL）可适用于糠醛物系。经济效益分析的结果表明,年产1万吨特优级产品的企业每年可以获得1181万元的经济效益,显著提高了企业的竞争力。     

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。     

提高再生气中H2S浓度的方案研究

对以生物质热解气为原料的低温甲醇洗工艺进行模拟和研究,热解气主要成分为CO₂、H₂、CO、H₂S、COS和水等。采用Aspen plus对低温甲醇洗工艺进行全流程模拟,通过对比分析可知,模拟结果与实际值基本吻合。针对原工艺H₂S浓度低的问题,提出两个改进方案以提高H₂S的浓度：①提高气提塔的N₂流量;②在气提塔后添加一个闪蒸罐,气提塔塔底的甲醇溶液经过加热和闪蒸后再进入甲醇再生塔。结果表明改进方案可以大大提高再生气中H₂S的浓度。     

醇解废液回收工艺中TQ-501塔的模拟优化

针对醇解废液回收能耗高的问题，采用Aspen Plus化工流程模拟软件对共沸精馏塔TQ-501进行了模拟。在选取合适的热力学模型NRTL基础上，分别进行了单因素和多因素分析，得出了最佳操作参数组合：理论板数27、进料位置7、回流比1.55、馏出比0.341。最后，在回流比发生变化的情况下，对TQ-501塔进行了灵敏板分析，得出TQ-501塔第12块板为最佳灵敏板。     

产业化工况下木质纤维素生物炼制过程的流程模拟

针对产业化规模的木质纤维素生物炼制工艺,在Aspen plus流程模拟平台上建立了全过程流程模拟模型.构建了木质纤维素生物炼制中涉及物质的全组分物性数据库,建立了Aspen plus平台上的严格热力学流程模拟模型;对年加工300 000 t玉米秸秆原料生产纤维素乙醇的产业化装置进行了严格流程模拟计算,从节能减排角度对纤维素乙醇生产过程中的新鲜水用量、废水减排和蒸汽能耗等工程问题进行了分析,并给出了积极的节能减排解决方案.该模型可以为产业化纤维素乙醇生产技术的过程设计、操作优化以及技术经济评价提供设计和优化工具.     

环己烯水合生成环己醇过程设计与优化

提出一种利用反应精馏并加入异佛尔酮作为助溶剂的新方法生产环己醇.反应原料环己烯和水以及助溶剂异佛尔酮进入反应精馏塔RDC,RDC釜液再经过两个精馏塔(PDC1和PDC2)进行纯化分离得到高纯度的环己醇和可以循环使用的异佛尔酮.选用NRTL物性计算方法,使用Aspen Plus流程模拟软件对设计流程进行模拟计算,最终可得到摩尔分数为99.9%的高纯度环己醇产品以及可循环使用的异佛尔酮,系统能耗为0.982 3k W.在此计算结果的基础上,研究反应精馏塔中异佛尔酮和环己烯、水和环己烯的摩尔配比,以及塔压对环己烯转化率和系统能耗的影响,对整个工艺流程进行了优化,并和其他工艺的环己烯转化率进行了比较.     

液氮洗工艺的多目标遗传算法优化

为了优化大化肥中的液氮洗关键流程以提高能量效率、控制CO2排放,在使用Aspen Plus软件对某低温液氮洗工艺进行模拟分析的基础上,结合多目标遗传算法和二次规划法(MOGA-QP)来解决局部极值和大规模优化问题.根据超结构方法,构建了液氮洗工艺流程总结构,即在原流程中加入了一个减压阀和一个分离器,由此可以增补29.546 kJ/kg冷量,使得液氮洗涤塔出口净化气中的CO体积分数为0.55×10-6.利用MOGA-QP求解了超结构,即在进化过程中用二次规划法来模拟流程表单的各个子模块,在最终收敛的环节用二次规划法求解子问题,从而对遗传算法产生的Pareto解做进一步的精细优化.实际应用显示:在满足工艺指标的前提下,优化后的液氮入口流量减至0.131 2 kmol/s,出口CO体积分数降至0.25×10-6,液氮入口流量减少了1.7%,火用损失减少了15.7%,表明改进流程更佳,MOGA-QP算法有效.     

基于Aspen Plus的化学链制氧系统模拟分析

在热量分析和压力分析基础上设计了化学链制氧流程,采用流程模拟软件Aspen Plus进行模拟,分析了反应温度,压强对系统能耗的影响并对制氧流程进行优化.结果表明:常压运行时,随着制氧反应温度升高,能耗降低;随着氧化反应温度升高,能耗升高;两个反应器温差越小,能耗越低.负压运行时,随着制氧反应器压强的降低,能耗降低;正压运行时,随着氧化反应器压强的增加,系统能耗呈先降低后升高的趋势.依据上述研究结果,得到了制氧反应器负压运行、氧化反应器正压运行系统的优化操作参数.     

基于Aspen Plus的草酸二甲酯加氢工段工艺参数优化

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,考察理论板数、进料板位置和回流比等对DMO加氢工段主要工艺单元装置EG精制塔T-204的分离效果的影响,并一步进行了加氢工段全流程模拟.结果表明,T-204优化后的总理论板数、进料板位置、塔顶蒸发速率和回流比分别为25、7、40.95 kmol/h和3.1.全流程模拟显示,15 183.36 kmol/h的H2、189.79 kmol/h的DMO可生产9 980.27 kg/h EG,同时反应放出的热量得以有效利用.     

醋酸甲酯对醋酸脱水共沸精馏过程的影响

利用化工流程模拟软件Aspen Plus模拟了精对苯二甲酸(PTA)装置中醋酸脱水共沸精馏系统,系统研究了醋酸甲酯(MA)对该过程能耗的影响。研究表明,MA会在脱水塔内累积,进料中MA含量增多将导致脱水塔负荷直线增加。在脱水塔塔顶和分相器之间设置部分冷凝装置,将含较多MA的气相引至回收塔,可大大减少MA在系统内的循环量,从而有效降低脱水塔能耗。     

纯氧克劳斯工艺的模拟与优化

基于Aspen Plus软件建立克劳斯工艺全流程模型,使用工厂数据进行验证,探究了进口酸气组成、氧气浓度及进气流量、氧气预热温度、炉膛压力及第二催化段反应器温度等工艺参数对克劳斯工艺的影响,并以Aspen Plus为优化工具,硫收率为目标函数计算了最佳操作参数.优化结果表明:总硫收率从优化前的98.31％提高到优化后的...     

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     

浅析精馏塔回流比的取值问题

精馏是应用非常广泛的化工单元操作。由能量衡算和有效能分析可知,精馏操作能耗高,能量有效利用率低,节能潜力很大。通常原油精馏设备的燃料耗量占全厂燃料耗量的15～40％而且供给精馏系统的能量,95％以上被塔顶冷却剂带走,得到有效利用的不足5％。普通精馏塔的能耗主要取决于塔底再沸器的蒸汽供热量,即再沸器内液体的汽化量汽化量越大,能耗越大。     

醋酸乙烯精制工艺中TQ-203塔的参数模拟优化与技术改造

针对某工厂醋酸乙烯精制工艺TQ-203塔存在处理量不能满足生产要求、能耗较高的问题,运用流程模拟软件Aspen Plus对TQ-203塔进行模拟,选取最接近生产实际的NRTL模型,确定了理论板数为31块。由单因素分析给出了较优的参数范围,利用正交实验方法得到的最佳参数组合为：进料位置为第5块理论板,回流比为2.30,侧线采出位置为第29块理论板。根据上述结果提出对TQ-203塔更换塔板、调整进料及侧线采出位置的改进措施,能够满足该塔对处理量及产品纯度的生产要求;提出了侧线采出预热进料和采用第五精馏塔侧线采出做本塔塔釜热源的节能措施,该措施能节省水蒸汽(0.4MPa)12.56t/h、循环冷却水434.54t/h,可取得经济效益1495万元/a。