间歇萃取精馏分离二氯甲烷-乙醇-水体系的模拟及实验研究

基于NRTL模型,以乙二醇为萃取剂,用Aspen Plus软件对二氯甲烷-乙醇-水三元体系间歇萃取精馏过程进行模拟,分别考虑了溶剂比、回流比、塔板数、溶剂进料位置和溶剂进料温度对整个精馏过程的影响.原料为100 kg含95％二氯甲烷(质量分数)、3％水、2％乙醇的混合溶液,利用模拟结果对各工艺参数进行分析和优化,得出了最佳的操作条件:精馏塔塔板数为20块、溶剂进料位置在第2块塔板、溶剂进料温度为38℃、回流比为2.5、溶剂比为0.575.在该操作条件下,塔顶的二氯甲烷的质量分数可达99.8％以上,回收率为96.65％,满足溶剂回收再利用的要求.通过实验对该模拟结果进行验证,得到的二氯甲烷质量分数高达99.8％,回收率为90％左右,与模拟结果基本一致.     

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)。     

反应精馏制备丙酸乙酯的过程模拟与优化

使用Aspen Plus11.1模拟甲醇与异丁烯反应精馏制备丙酸乙酯的过程研究,对进料温度、进料位置、回流比进行了灵敏度分析,得到了最佳工艺参数为:最佳进料温度是70℃;最佳进料醇烯摩尔比是3:2;最佳进料位置是第10块塔板;最佳回流比是1.0.模拟得到了反应精馏塔的温度和浓度分布,为更好地指导丙酸乙酯的工业生产提供参考.     

DMF与CHCl3混合液精馏分离工艺的研究

采用模拟的二甲基甲酰胺（DMF）与三氯甲烷（CHCl3）混合液（DMF质量分数为47％）,通过精馏塔进行分离。当进料量为2L·h^-1时,得出最佳的操作条件如下：进料状态为泡点进料,加料位置为第七块塔板进料,回流比为4。最终结果为：理论塔板数为4．5块,塔板效率为37．5％,塔顶产品DMF质量分数低于0．01％,塔底产品DMF质量分数达到96．03％。该新方法与传统的直接精馏法相比既能减少精馏能耗,又能回收利用DMF,还可使萃取剂CHCl3重复使用,对环境友好不造成污染。     

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。     

双酚A脱水精馏过程的模拟与优化

基于Aspen Plus仿真,研究了一个双酚A脱水精馏塔装置的优化操作问题。采用RadFrac模块进行全流程模拟,选择UNIQUAC热力学模型,对以苯酚和丙酮为原料生产双酚A的脱水精馏过程进行模拟计算。分析了进料位置和回流比对分离纯度和年总操作费用的影响,在进料位置和回流比同时变化的情况下,利用Matlab寻优,得到了脱水精馏塔的最佳进料位置及回流比。仿真结果显示,优化后的塔顶水质量分数比优化前有了明显提高,年总操作费用大大降低。该优化结果对工业流程设计和生产操作具有指导意义。     

糠醛精馏过程模拟与优化

从纤维素和半纤维素中提取的产品中,糠醛是一种有潜力的生物化工平台化学品.目前的糠醛精馏工艺需要消耗大量的能量,对糠醛精馏过程进行设计与模拟,能有效降低能耗,使得生物精炼工艺与石油精炼工艺相比具有经济优势.基于Aspen Plus平台建立的精馏模型对糠醛-水的分离过程进行设计与模拟,深入分析了进料位置、回流比、精馏塔塔板数等因素对整个体系的影响.针对进料位置进行灵敏度分析,最终得到精馏塔的主要结构参数和产品纯度为:实际塔板数为37块,进料位置为第22块塔板,塔顶流出物冷凝后水相回流,醛相作为糠醛产品,糠醛的回收率为99.81％,糠醛产品中糠醛的质量百分含量为97.12％,塔底得到含醋酸1.96％的稀醋酸水溶液.     

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     

超高纯氙去除氪低温精馏塔HYSYS模拟优化

为满足大型暗物质探测器PandaX-4T低本底及高灵敏度的要求,探测介质氙(Xe)中氪(Kr)含量要求为n_(Kr)/n_(Xe)≤1×10~(-13)(n为物质的量).本文以超高纯氙去除氪低温精馏塔为例,首先简单介绍精馏塔及其结构设计.其次,对该塔的精馏塔参数进行HYSYS模拟及优化,得出现有运行工况下精馏塔内压力、温度以及氪浓度的分布,并研究了进料位置、回流比、进料流量、再沸器加热量、废品氙流量及进料压力等操作因素对精馏纯度的影响.提出优化提纯效果的精馏操作参数,即塔压为221 kPa、回流比为145时,原料氙中氪含量可从5×10~(-7)提纯到4.1×10~(-14),这对超高纯氙去除氪低温精馏的产品纯度进一步提高有重要指导意义.     

多元共沸物系中乙醇脱除的工艺模拟研究

用ASPEN PLUS模拟软件对乙酸乙酯－乙醇－水恒沸物萃取馏进行了模拟计算，通过考察塔板数、进料位置、溶剂量、回流比、塔顶出料等参数对萃取精馏的影响，得到了最佳工艺操作条件，为工业应用提供了基础研究。     

煤制乙二醇副产物杂醇油回收工艺的模拟研究

利用Aspen Plus流程模拟软件对煤制乙二醇副产物杂醇油回收工艺进行模拟研究,选用非随机双液体（NRTL）热力学方法对煤制乙二醇副产物杂醇油回收工艺进行了模拟计算,应用灵敏度分析工具分别对甲醇回收塔（T-101）、萃取精馏塔（T-102）、乙二醇回收塔（T-103）的理论板数、进料位置、回流比等参数进行了优化,优化后的参数为：甲醇回收塔塔板数50,回流比3.6,进料位置第20块塔板;萃取精馏塔的塔板数25,回流比2.3,进料位置第14块塔板;乙二醇回收塔的塔板数9,回流比0.24,进料位置第7块塔板。经济效益分析表明,年处理2.4万t杂醇油可为企业带来每年约894.87万元的收益,显著提高企业的市场竞争力。     

直序双塔精馏分离BTX过程的稳态模拟与动态控制研究

利用Aspen Plus模拟软件对BTX直接序列双塔精馏过程进行稳态研究,在设计规定下分别对苯塔和甲苯塔的操作参数进行确定和优化,确定了各塔的理论塔板数、最佳进料位置、回流比以及灵敏板温度.在稳态模拟设计数据的基础上,采用Aspen Dynamics考察了进料流量扰动(±10%)和进料组成扰动(±10%)的工况下,各项控制指标均可在较短响应时间内达到平衡,动态控制结构可以很好地应对工艺过程中进料流量和进料组分的扰动.     

丙酸丙酯与乙酸乙酯的精馏分离过程模拟与优化

乙酸乙酯(ethyl acetate)是一种优异的高档绿色溶剂。该文模拟优化了从乙酸乙酯、丙酸丙酯混合物中精馏提纯乙酸乙酯的过程,考察了混合物的进料位置、进料温度、乙酸乙酯回收塔塔板数、回流比对乙酸乙酯回收效果的影响,得到如下结论:混合物在5th塔板进料,混合物进料温度为40℃,乙酸乙酯回收塔的塔板数为8块;乙酸乙酯回收塔的回流比为2.5时,乙酸乙酯精馏提纯效果最好。另外,模拟得到了乙酸乙酯回收塔的温度分布与浓度分布。     

顺丁烯二酸酐回收新工艺（Ⅰ）—热分解反应精馏过程研究

提出以正丁醇为溶剂回收顺酐的新工艺。在吸收塔中用丁醇吸收反应气体中的顺酐生成顺丁烯二醇单丁酯，然后在反应精馏塔中将单酯分解为顺酐和丁醇。研究了反应精馏过程操作压力、回流比、塔身温度分布以及进料组成、进料温度、进料中醇酐摩尔比等对单热分解反应精馏的影响。     

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%。     

二甲醚/甲醇/水液相侧线精馏塔的模拟与控制

利用Aspen Plus和Aspen Dynamics对二甲醚/甲醇/水侧线精馏过程进行稳态模拟及动态控制研究。首先,以全年总费用为目标函数对10种设计方案进行模拟分析,确定最佳设计方案:理论板数为37,进料位置为第33块,侧线采出位置为第4块,回流比为44.07。然后,分别应用4种不同判据确定了侧线精馏塔的温度灵敏板位置,结果一致为第3块和第36块;最后,对设计的侧线精馏塔产品纯度双温度控制方案进行动态模拟,结果表明:该塔面临进料流量扰动(±20%)和进料组成扰动(±1mol%)时,在约1.5h后,再沸器热负荷、塔板温度和产品纯度等参量均可回复至设定值,故该控制方案是有效可行的。     

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。     

筛板塔中乙醇-水精馏板效率的研究

利用筛板塔对乙醇-水系统进行精馏实验。在室温冷进料、回流比为6:1,进料乙醇体积分数为35%～60%的条件下,改变进料板N位置(N=8,12,14),采集塔顶、塔底和进料的酒度计和温度计读数;对数据进行换算与处理,计算出精馏段操作线和进料方程,绘出进料线和精馏段操作线,绘出提馏段操作线和平衡线,利用计算和拟合方法绘出有效平衡线,在平衡线与操作线之间绘出理论板数,在有效平衡线与操作线之间绘出实际板数;计算并分析全塔和分段塔板效率。结果表明:第8块板进料时,精馏段板效率最高;第12块板进料时,全塔效率最高。有效平衡线的引入,使板效率分析清晰,为实际应用提供了实验数据和理论分析方法。     

丙酮-氯仿混合物萃取精馏分离过程模拟

为增大关键组分的相对挥发度以有利于分离,用苯作为溶剂对流量为78.788 88 kmol/h的丙酮-氯仿混合物进行萃取精馏过程的模拟计算。精馏流程采用两塔结构,即萃取精馏塔和溶剂回收塔,前者塔顶馏出产物为丙酮,塔底产物为氯仿、苯和微量丙酮的混合物;后者塔顶馏出产物为氯仿,塔底为溶剂苯和少量氯仿,此塔底产物作为回流与补充溶剂合并返回萃取精馏塔。萃取精馏塔总共65块理论板(包括塔顶全凝器和塔底再沸器),补充溶剂(0.410 76kmol/h)和新鲜进料合并从萃取塔第30块理论板加入(从上往下数),回流比为10,塔顶产物42.84kmol/h;溶剂回收塔共有70块理论板(包括塔顶全凝器和塔底再沸器),进料位置为第30块,回流比为15,塔顶产物与进料流量比设为0.11。模拟计算结果收敛,结果萃取精馏塔顶产物中丙酮纯度为99.95%,溶剂回收塔顶氯仿含量达到97.87%。