Aspen Plus在无机盐工艺开发与设计中的应用——六水氯化镁生产过程的模拟

应用Aspen Plus软件,选择ELECNRTL物性方法和蒸发器、换热器模块对六水氯化镁生产的连续蒸发和冷却工艺进行了模拟和验证.讨论了蒸发器的气相分率以及冷却结晶的冷却终温对产品产率的影响.在综合考虑副反应、设备材质及公用工程等影响因素的基础上,以单位产品能耗最小为目标进行了优化.确定的合理操作参数为:蒸发器的压力70,kPa、气相分率0.4、换热器的冷却温度38℃.在此工艺条件下,产品产率为60.17%,单位产品总热负荷为990.75kJ/kg.通过流程模拟对不同的工艺条件进行分析获得物性数据及工艺参数,可节省设计时间和优化现有生产工艺,降低能耗.     

化工过程模拟软件及特点

近年来,化工行业发展速度很快,使得化工工艺设计面临了更大的挑战。为了应对这些挑战,基于计算机辅助设计的化工设计软件蓬勃发展,其中占主导地位的是化工流程模拟软件。化工流程模拟软件是由计算机技术、化学工程、系统工程等多学科理论在计算机上实现的综合性模拟系统,把复杂的化工过程描述为简单的数学模型,只需在计算机上模拟改变各种有效条件,即可得到实际生产中所需要的结果。     

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.     

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。     

生物油常减压蒸馏流程模拟及实验研究

生物质经快速热解制备的生物油是一种清洁的可再生能源产品.为此,利用气相色谱质谱联用仪分析了生物油的组分性质,采用填料式精馏塔对生物油进行实沸点(true boiling point,TBP)蒸馏实验,实验分别在常压环境(0.1,MPa)及减压环境(0.01,MPa)下进行,得到了生物油的3个宽馏分.结果表明:在常压环境下,汽油馏分的收率为19.2%,柴油馏分的收率为26.4%;在减压环境下,汽油馏分收率为30.5%,柴油馏分收率为23.3%.在实验的基础上,本文利用Aspen Plus软件建立了生物油实沸点蒸馏的模拟流程,并计算得到了生物油的恩氏蒸馏曲线.     

沥青组分划分方法

目前道路石油沥青的组分采用“溶解吸附”三组分或四组分的分析法。以沥青凝胶渗透色谱(GPC)方法对目前划分沥青组分结果的分析为基础,指出了沥青同一组分结果中存在2种不同的组分,不能很好地把性质相似的化合物分到1个组分中。通过对济南、韩国和加德士等3种沥青的大量室内试验研究,提出了用沥青热重法(TG)划分沥青组分的新方法。试验结果表明,用TG法不仅可以划分沥青组分和确定沥青组分比例结构,而且还可以判断沥青温度稳定性的优劣。     

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。     

炭黑/煤焦油沥青基球形活性炭的制备及表征

以煤焦油沥青为前驱体,采用反溶剂沉淀法来构建沥青的球形结构,并在此过程中添加炭黑颗粒,利用后续炭化过程中两种物质的界面分离增加孔道结构,应用KOH活化法制备煤沥青基球形活性炭.系统地讨论炭黑添加量、炭化温度、活化温度、KOH添加量等因素对复合球形活性炭的微观形貌及孔道结构参数的影响.实验结果表明,炭黑添加量对球形活性炭的形貌结构和比表面积有着重要影响.炭化温度过低、活化温度过高、KOH添加过多均会导致制备的样品难以维持球形形貌.因此,调控适宜的制备条件才能制备出比表面积较大、球形度良好的球形活性炭.     

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。     

煤沥青热解缩聚行为的研究

通过TGA对煤沥青的热失重过程进行了研究,分析了煤沥青的热解缩聚特征,并对中温沥青和改质沥青热解缩聚行为进行了比较。     

煤焦油的分离和优质煤沥青的制备

常温下(25℃)使用自行设计的萃取装置对煤焦油进行分步萃取,所得轻质组分经过柱层析多级分离,使用气相色谱(GC)和气质联用(GC/MS)归类分析煤焦油中的主要化合物,分离出萘、菲、蒽、荧蒽、芘和醋芳烯等化合物纯品.所得重质组分经反萃取去除小分子后,通过R-134蒸发器装置制备优质煤沥青,并使用红外光谱仪(FT-IR)分析其结构特性.     

基于单流道瞬态仿真的旋转流体机械伪集总叶片法研究

针对旋转流体机械的全流道模型仿真方法成本高,且网格质量难以保证的问题,提出了一种基于单流道瞬态仿真模型的伪集总叶片法来计算叶轮转矩和分析变矩器的叶轮交互效应及其内部流场特性.建立了D400型液力变矩器的三维瞬态单流道仿真模型,提出基于PLSM来计算叶片和叶轮的时域转矩,并以此进一步分析变矩器的叶轮交互效应及其对液力变矩器性能的影响.研究结果表明:该方法得到的泵轮,涡轮和导轮的转矩结果与实验结果最大误差不超过11.1%,原始特性的误差小于4.37%,性能特性与理论及实验结果一致;该方法有效可靠,可在保持精度的同时降低计算成本.     

无烟煤改性中温煤沥青的组分结构分析

采用傅里叶红外光谱(FT-IR)分析了热聚合改性和添加无烟煤热聚合改性中温煤沥青的组分结构变化;采用综合热分析仪(TG-DTG)研究了热聚合改性和添加无烟煤热聚合改性中温煤沥青的热解缩聚特征;采用气相色谱质谱联用(GC-MS)等技术初步探讨了煤沥青热聚合改性机理.研究结果表明:无烟煤热聚合改性的中温煤沥青,芳香度明显提高;无烟煤促进了中温煤沥青热处理过程中缩聚反应的进行.     

煤焦油沥青改质生产碳材料

介绍了煤焦油沥青的组成,阐述了煤焦油沥青在碳材料生产中的作用,分析了煤焦油沥青改质的必要性,探讨了煤焦油沥青改质的方法。     

碳酸乙烯酯水解法制乙二醇精馏单元的Aspen Plus模拟研究

利用化工流程模拟软件Aspen Plus对25万t乙二醇项目精馏单元进行模拟,选用WILSON、UNIQUAC、NRTL 3种物性方法,用DSTWU模块进行简捷计算,比较后得出NRTL物性方法最优;然后采用NRTL物性方法,用Rad Frac模块进行严格计算,并与简捷计算结果比较,表明物性方法模拟可信;最后,对精馏塔的操作变量进行灵敏度分析,得到T0501和T0502最佳进料位置、回流比、D∶F分别7、0.13、0.13和11、0.67、0.97。     

共沸精馏分离富含丁烯醛废液体系的Aspen模拟与优化

设计了一种用于处理富含丁烯醛废液体系的新工艺,并应用Aspen Plus软件对该工艺的理论塔板数、回流比、采出率、进料位置等工艺参数进行灵敏度优化与正交试验分析。最终优化后的模拟结果为：脱轻塔的塔板数N₁=31,塔釜采出率B₁/F₁=0.867 5,塔顶油层回流比R₁=23.50,进料位置N_F,1=10,进料温度T_F,1=60 ℃;脱重塔的塔板数N₂=40,回流比R₂=4.0,塔顶采出率D₂/F₂=0.942,进料位置N_F,2=15。经济效益分析的结果表明本工艺具有良好的经济与环境效益。     

高性能炭材料生产用煤沥青的研究

研究软化点在评价煤沥青聚合程度中的作用，描述热聚合改质过程中煤沥青热解缩聚行为，并分析了中温煤沥青热聚合改质过程中各种沥青组分随热聚合温度和热聚合时间的转变规律．探讨QI组分影响煤沥青热聚合改质的机理，结果表明，原料煤沥青所含原生QI炭微粒促进了热聚合改质过程中煤沥青芳烃分子的聚合。