双反应段反应隔壁精馏塔的模拟研究

提出了一种新颖的具有2个反应段的反应隔壁精馏塔,采用这种反应隔壁精馏塔替代了常规反应精馏序列中的2个反应精馏塔。以环己烯与环己烷的分离为例,利用Aspen Plus模拟软件,在进料、产品纯度等设定条件基本相同的情况下,以年总成本为目标函数分别对双反应段反应隔壁精馏塔与常规反应精馏序列进行了优化与比较。结果显示,与常规反应精馏序列相比,双反应段反应隔壁精馏塔同样能够实现环己烯/环己烷混合物的完全分离,并在一定程度上能够缩减设备投资与设备占用空间。

双反应段精馏塔温度控制系统的综合与设计

精馏方法中出现的各种反学反应具有不同的作用,有的对精馏具有促进作用,有的用精馏来促进反应,其目的是一致的,即使反应转化率和收率得以提升。醇加酸反应属于酯化反应,具有可逆性,在精馏塔中实施此反应,化学反应和精馏同时进行,生成物酯和水能够被及时分离。反应以酯化为发展方向,并具有持续性。这种精馏不但使化学反应得以完成,并分离了产物,以上操作是在同一设备内完成的,降低了设备投资费用,操作费用也随之下降。

双反应段反应精馏塔合成棕榈酸异丙酯动态特性的研究

双反应段反应精馏塔内部复杂的物质和能量耦合在提升稳态性能的同时可能会导致动态性能的降低。以合成棕榈酸异丙酯的吸热反应为例,借助商业软件Aspen Dynamic研究双反应段反应精馏塔稳态性能与动态性能之间的关系。结果表明,与稳态性能最优的过程设计相比,合理选取顶部反应段塔板数以及减少底部反应段塔板数能够提高系统的热力学效率并增加传质推动力,从而实现稳态设计与动态控制之间的折衷。

双反应段蒸馏塔的动态特性与控制

针对理想两步连续可逆反应,通过开环和闭环仿真研究了双反应段蒸馏塔(RDC-DRS)的动态特性和可控性。开环仿真结果显示:对于调节通道,尽管双反应段的安排使得塔顶产品浓度和回流流量之间的过程增益有所降低,但也减弱了塔顶产品浓度和再沸器之间的相互耦合。相比于单反应段蒸馏塔(RDC-SRS),RDC-DRS的可控性仍有所提高。对于扰动通道,双反应段的安排并没有改变系统对进料流量扰动的灵敏度。闭环仿真结果显示:在进料流量扰动和组分扰动的情况下,相比于RDC-SRS,RDC-DRS表现出更好的抗干扰性能。综合上述结果可知,针对理想两步连续可逆反应的分离操作,RDC-DRS比RDC-SRS具有更优越的动态特性和可控性。

定量比较双反应段和外部环流反应精馏塔的性能

虽然单反应段外部环流反应精馏塔(RDC-TBER)相较于双反应段反应精馏塔(RDC-TRS)能够提高塔内部的物质耦合和能量耦合,从而达到节能的目的,但这种优越性有可能会随着进料和操作条件的改变而发生变化。文中针对一类具有最不利相对挥发度排序的四元理想可逆放热反应A+BC+D,基于化学平衡常数、相对挥发度和产物纯度这3个参数,以年总成本(TAC)为目标函数,分析比较了不同进料和操作条件下RDC-TBER和RDCTRS的稳态性能。由结果可知,在不同的进料和操作条件下,RDC-TBER较RDC-TRS均具有更小的TAC,证明了RDC-TBER具有更好的适应性。

乙二醇与乙酸酯化反应的双反应段反应精馏塔的控制

针对乙二醇(EG)与乙酸(AA)的两步连续酯化反应,以年总成本(TAC)最小为目标,对单反应段反应精馏塔(RDC-SRS)和双反应段反应精馏塔(RDC-DRS)过程进行了优化。结果显示RDC-DRS有更好的节能特性,这是由于其有更多的自由度来增强反应操作和分离操作的内部物质耦合和能量耦合。采用浓度控制方法设计了RDCSRS和RDC-DRS的控制方案,并比较了其动态特性;在出现进料流量扰动和产品组分扰动时,RDC-DRS都要好于RDC-SRS,且流量扰动更大时,其优势更明显,表明在分离两步连续反应时,RDC-DRS是更好的方案。

乙二醇与乙酸酯化反应的双反应段反应精馏塔设计

将一种具有新型反应精馏结构的双反应段反应精馏塔应用于乙二醇与乙酸连续两步酯化反应,详细分析了精馏塔的稳态性能并探讨其节能效果。以最小化总的年度费用(TAC)为目标,优化双反应段反应精馏塔结构,并将此优化结构与单反应段反应精馏塔优化结构进行比较。结果表明在双反应段反应精馏塔中,设计变量的增加能够有效协调两步反应之间的关系,提高反应效率和分离效果,使双反应段反应精馏塔TAC减少了23.58%,实现节能效果。