精馏技术研究进展与工业应用

精馏是化学工业中应用最广泛的关键共性技术,广泛应用于石油、化工、化肥、制药、环境保护等行业。精馏具有应用广泛、技术成熟等优点,但存在设备投资大、分离能耗高等问题,因此研究开发新型高效传质元件、开发新型节能精馏技术,具有重要的社会意义和经济价值。本文从精馏塔类型、流体力学性能、传质性能、塔器大型化、过程节能、过程强化等方面,介绍了精馏技术的研究进展与工业应用。对于板式塔,从气液两相流动状态、压降、漏液和雾沫夹带方面研究了塔板的流体力学性能;对于填料塔,从压降、液泛和持液量方面研究了填料塔的流体力学性能,但目前的研究仍以经验关联式为主,缺乏严谨的的理论模型。对于气液两相的传质性能研究,简述了气液两相传质理论,但科学、精准的传质模型尚未提出。对于塔器大型化的应用研究,介绍了塔板、气液分布器和支撑装置等大型化关键技术的工业应用。从精馏过程典型节能技术、耦合节能技术、流程节能技术、低温余热回收和特殊精馏等方面,介绍了精馏过程节能与强化的应用进展。文章最后对精馏过程的传质、强化和集成进行了展望。

乙酸甲酯催化反应隔板塔的设计

研究了催化反应隔板塔生产乙酸甲酯的工艺流程,用固体酸催化剂代替传统的硫酸催化剂,把反应位置固定在反应精馏塔的中部。该工艺既提高了反应转化率与选择性又降低了设备的腐蚀,同时消除了含酸废水的处理工艺,节省了投资费用。分析了工艺流程与相平衡的定性关系,论证了工艺的可行性。运用Aspen Plus流程模拟软件对过程进行了稳态模拟,重点考察了气相分配比对产品质量分数和再沸器负荷的影响。以年总费用作为目标函数,对流程进行了经济优化。对新工艺流程和传统的工艺流程做了比较,结果表明,新流程可以节省再沸器能耗7.7%和设备费用15.53%。

多不饱和脂肪酸酯分离纯化研究-1:物性模型研究与建立

利用分子模拟技术(GAUSS)和类导体屏蔽片段活度系数模型(COSMO-SAC)相结合的方法,研究了多不饱和脂肪酸酯体系纯组分的热力学性质和传递性质。通过数值计算方法,将物性数据进行回归,分别得到了饱和蒸气压Anton-Riedel拓展方程模型log P=A+B/(T)+C×T+D×ln(T)、液相黏度Andrade扩展方程模型logη=A+B/(T)+C×ln(T)和液相密度Rackett方程模型ln(1/ρ)=ln(B/A)+(1-T/C)D×ln(B)。

多不饱和脂肪酸酯分离纯化研究-2:隔板塔设计与研究

基于多不饱和脂肪酸酯体系热敏感和组成复杂的特点,提出了隔板塔提纯精制的工艺流程。该工艺不仅可以减少物料的加热次数,降低产品分解率,而且减少设备数量,降低设备投资。通过对小试实验数据和模拟计算数据进行比较,总体误差在4%以内,验证了热力学模型的可靠性。通过将COSMO-SAC模型和Aspen Plus程序结合镶嵌,建立了完善的计算程序,大大提高了工作效率。将隔板塔工艺和常规工艺进行了比较,隔板塔工艺可以节能26%。

荣信化工甲醇“4+1”塔精馏工艺的设计

以内蒙古荣信化工二期90万t/年甲醇精馏项目为研究对象,采用proⅡ软件对甲醇三塔顺流精馏过程和三塔逆流精馏过程进行了模拟。通过分析不同精馏过程对能耗的影响,确定了采用三塔顺流流程的方案,并在流程中设计了换热网络以降低能耗。结果表明:三塔顺流流程方案的能耗更低,结合换热网络的应用,可使吨甲醇蒸汽耗量由1.27 t降至0.9 t。同时,新流程的应用将使精甲醇收率由98.7%提高到99.2%,每年创造经济效益约2718万元。