日本国民医疗费用浅析

在日本,国民医疗费(相当于我国的卫生总费用,但计算方法不同)被认为是医疗产业市场规模的指标之一,据统计,2001年度达到31兆3234亿日元(人民币与日元汇率在1:12.45～1:12.85之间),平均每人24万6100日元.日本国民医疗费的计算方法与中国的卫生总费用不同,不含有公共卫生投资部分,而是指当年度在医疗机构内治疗疾病所需要的医疗费用的总和.除了包含医疗保险部门支付的诊疗费用、药剂费用、住院疗养费用和家庭护理疗养费用外,也包含医疗保险部门支付的转运费用.但是,因为国民医疗费只限于治疗疾病所需要的费用,因此以下几种情况不被计算在内:①正常妊娠和分娩;②以增进健康为目的的健康诊断和预防接种;③因身体残疾所需要的假肢和假眼等;④患者住院时自己负担的医疗保险外的特殊费用(如高级病房、特殊护理及齿科的特殊材料等).

萃取精馏分离丙酮、甲醇和四氢呋喃

丙酮、甲醇和四氢呋喃共沸物是制药行业常见的待分离物系,而萃取精馏是一种分离共沸物的有效方法。通过三元相图分析对氯苯和二甲基亚砜两种萃取剂进行了比较。运用Aspen Plus软件进行流程模拟分析,使用序列优化法、以年度总费用最小为目标对不同分离流程进行模拟优化。通过对不同分离流程进行比较,确定了先使用氯苯、后使用二甲基亚砜为萃取剂的流程为最佳分离流程;相比于先使用二甲基亚砜、后使用氯苯的流程,此流程能耗降低了25.08%,年度总费用降低了25.38%。

热泵及热集成萃取精馏分离异丙醇-水的流程设计与比较

以乙二醇为萃取剂分离异丙醇和水的混合物。为降低能耗、节约成本和减少CO_(2)排放量,采用热泵和热集成技术强化萃取精馏过程。利用Aspen Plus软件,对常规萃取精馏、热泵萃取精馏和热集成-热泵萃取精馏等工艺进行了模拟和优化。从能耗、年度总费用(TAC)和CO_(2)排放量等方面对上述工艺进行了评价和比较。结果表明,在相同的设计基础和要求下,压缩机性能系数为10.19的热泵技术能显著降低能耗;与常规萃取精馏相比,热泵萃取精馏方案二节能效率为28%,可减少CO_(2)排放3.746×10^(6) kg/a,投资回收期为3 a时,TAC可节约0.72×10^(5) USD;充分利用循环萃取剂显热的热集成-热泵萃取精馏更具优势,节能效率达到了35%,可减少CO_(2)排放8.457×10^(6) kg/a,TAC降低了1.70×10^(5) USD,具有显著的环境效益和经济效益。

特殊精馏分离甲乙酮-水共沸物系的工艺模拟与优化

由于共沸物的存在,甲乙酮-水混合物的分离在工业生产上一直是一个具有挑战性的问题。采用萃取精馏和变压精馏对分离工艺进行流程模拟与优化,得到摩尔分数为99.9%的甲乙酮产品,以年度总费用(TAC)最小为目标函数,采用序贯迭代法对其进行优化,得到最小TAC为6.569×10^(5)美元。通过分析比较3种常用萃取剂无限稀释相对挥发度的大小,筛选出乙二醇作为萃取剂,得到最佳萃取剂用量、理论板数及进料位置;针对常规变压精馏工艺提出热集成方案,与采用方案前相比,年度总费用降低了27.1%。最后,对萃取精馏、变压精馏和热集成变压精馏3种分离工艺年度总费用进行对比,萃取精馏工艺比热集成变压精馏工艺年度总费用降低了21.5%。结果表明,在经济性方面,萃取精馏相比于热集成变压精馏更适合甲乙酮-水共沸物系的分离。

反应精馏合成甲基丙烯酸甲酯工艺优化及节能

以等摩尔下甲基丙烯酸和甲醇反应精馏合成甲基丙烯酸甲酯过程为研究对象,探究了塔内耦合反应精馏工艺(RD)和带侧反应器的反应精馏工艺(SRC)。在MAA处理量为10kmol/h、MAA的转化率为98.6%条件下,以最小年总费用(TAC)为目标函数,采用序贯优化迭代法,经Aspen Plus对RD工艺和SRC工艺进行模拟计算与优化研究,得到优化后的RD工艺和SRC工艺参数;以TAC和CO_(2)排放量为考察指标,对比了RD工艺和SRC工艺。研究结果表明:相比于RD工艺,SRC工艺具有显著优势,TAC降低8.5%,CO_(2)排放量降低16.3%,此时SRC工艺参数为:N_(T)=26,N_(R)=3,3台侧反应器(R1/R2/R3)的进料位置NF分别为第6、第11和第14块塔板,SRC塔侧线采出进侧反应器(R2/R3)的进料位置为第23和第24块塔板,进3台侧反应器(R1/R2/R3)的MeOH的分配比为0.58∶0.22∶0.2,TAC为115.23×104 CNY/a。

热泵技术在异丙醇脱重塔中的应用

根据异丙醇生产工艺中异丙醇脱重过程的特点,设计了直接蒸汽压缩式热泵改进的脱重工艺。采用Aspen Plus软件对常规及热泵改进的异丙醇脱重工艺分别进行了严格模拟,并从年度总费用的角度对热泵改进工艺进行了评价。研究结果表明,热泵改进工艺较原工艺可节省年度费用397.57万元,其中能耗费用减少619.46万元/a,设备费用增加221.89万元/a,能耗费用降幅达72.2%,节能效果较为显著。热泵改进工艺中未使用低压蒸汽,循环冷却水的使用量大幅降低,但需新增压缩机电能的使用。热泵改进工艺中设备费用增加主要来自新增的热泵核心设备压缩机。

带有中间热集成的精馏塔序列及其性能

提出一种带有中间热集成的精馏塔序列(IHISDC)的流程,针对三组元混合物分离的简单塔直接序列,对该流程进行了分析。与传统热集成精馏序列(HISDC)相比,提出的IHISDC通过中间换热器将高压塔的精馏段与低压塔的提馏段进行局部热集成,使能量集成精馏塔之间的压力差更小,进而使能耗费用下降。同时发现,IHISDC中的高压塔再沸器热负荷和低压塔冷凝器热负荷增加,由于换热器数量的增加,IHISDC的投资费用较大。为了进一步降低IHISDC的年度总费用,需要对其设计参数进行优化。

有机硅单体分离流程的模拟与优化

有机硅单体是一种多组分混合物,其组分沸点相近,产品纯度要求高,因此其分离纯化相当困难。目前工业上主要有5种有机硅单体分离系统的工艺流程,文中采用流程模拟软件对5种工艺流程进行严格模拟计算,将模拟结果带入相关的费用计算模型,计算不同工艺流程的设备费用与操作费用,并计算比较各工艺流程的年度总费用(TAC)。中切流程在5种工艺流程中的年度总费用最低。以中切流程为初始序列,利用调优法进行调优并找出4组相邻分离序列。采用流程模拟软件对4组分离序列进行精确模拟计算,计算并比较4组序列的年度总费用。结果表明:调优序列3的年度总费用最低,较初始中切流程总费用降低了1.74%,因此选定调优序列3为分离有机硅单体的最优序列。

超结构法分步综合热集成的质量交换网络

质量交换网络(MEN)和热交换网络(HEN)之间有较强的交互作用,传统的夹点技术很难考虑两个网络之间的相互作用。针对这一问题,采用基于分级超结构的数学规划法分步综合热集成的MEN。该方法首先分析了连接两个网络的关键参数,将其离散化处理后组合成多个备选方案,然后对每个备选方案采用分步策略。第一步,用超结构法以总年度费用(TAC)最小为目标综合MEN;第二步,从第一步的结果中抽提出HEN综合所需数据,通过求解基于HEN超结构的非线性规划(NLP)模型,得到优化的HEN总年度费用。加和两步中的TAC结果得到该方案下两个网络的总费用,通过比较所有备选方案下的总网络TAC,以总网络TAC最小的方案为最佳方案。与文献中例子比较,表明本方法具有更好的可行性和有效性。

变压精馏分离乙酸乙酯-正己烷共沸物的动态特性

乙酸乙酯和正己烷均为重要的有机溶剂,广泛应用于医药、橡胶、油漆等领域。由于乙酸乙酯和正己烷常压下形成共沸物,需采用特殊工艺对其进行分离。基于乙酸乙酯-正己烷二元共沸体系的压力敏感性,利用Aspen Plus软件,以年度总费用(TAC)最小为目标函数,模拟和优化了变压精馏稳态工艺,其中高压塔和低压塔的操作压力分别采用6 atm和1 atm,所得乙酸乙酯和正己烷产品纯度均大于99.9%。在此基础上,利用Aspen Dynamics软件考察了变压精馏工艺不同控制方案的有效性。结果表明:Q_R/F比例控制结构能够有效地应对进料流量扰动,且响应速度快,但在处理进料组分干扰时稍显不足。组分-温度串级控制能有效的改善进料组分扰动对产品纯度的影响。Q_R/F比例控制结构与组分-温度串级控制结构联用在变压精馏工艺中可实现稳健的控制,能够有效保证乙酸乙酯和正己烷产品纯度。

乙二醇萃取精馏分离乙醇-四氢呋喃的最优工艺

对乙二醇萃取精馏分离乙醇-四氢呋喃共沸体系的工艺基于年度总费用最小进行了优化设计。采用设计规定与序贯迭代优化程序考察了双塔萃取精馏工艺与三塔萃取精馏工艺的经济性。结果表明,最优方案与原料组成有关,当四氢呋喃摩尔分数小于37%时,采用三塔萃取精馏工艺最优;当四氢呋喃摩尔分数大于37%时,采用双塔萃取精馏工艺最优。

苯基氯硅烷单体分离塔系的模拟与优化

直接法合成的苯基氯硅烷粗单体是一种成分复杂的多组分混合物,其分离纯化较为困难,国内外鲜有报道。文中设计了4种分离方案并与文献中已有的分离方法进行对比。利用Aspen Plus对以上5种分离方案进行严格模拟计算,旨在保证一苯基三氯硅烷、二苯基二氯硅烷的纯度及收率的前提下找出年度费用最低的分离方案。基于易分离度系数法的分离方案年度总费用最低,比现有分离方案的年度总费用降低了7.8%。以该流程为初始方案,利用调优法找出4组相邻分离方案。通过对4组分离方案进行精确模拟计算,得到结论:调优方案3年度总费用最低,为苯基氯硅烷单体分离的最优分离方案,比初始方案年度总费用低了3.5%。

变压-塔顶蒸汽再压缩精馏分离甲苯-正丁醇体系优化工艺

针对变压精馏分离甲苯-正丁醇的高能耗问题,采用塔顶蒸汽再压缩热泵技术对变压精馏进行改造。利用Aspen Plus流程模拟软件,以年度总费用(TAC)最小为目标函数,利用序贯迭代法确定变压精馏、变压-塔顶蒸汽压缩式热泵精馏的最优工艺参数。从节能和经济的角度对工艺进行评价,结果表明:变压-塔顶蒸汽压缩式热泵精馏更具有优势。

变压精馏分离1,2-二氯乙烷和正庚烷共沸物

采用UNIQUAC活度系数模型关联文献报道的1,2-二氯乙烷(DCE)和正庚烷(HEP)体系气液相平衡数据,得到了二元交互作用参数。通过热力学分析,确定了DCE-HEP体系常压-负压变压精馏工艺。以年度总费用(TAC)为评价指标,基于AspenPlus的灵敏度分析结果,优化了2塔操作压力、理论板数、进料位置和回流比。结果表明:TAC随着负压塔操作压力降低而降低,精馏塔塔顶组成越接近共沸组成TAC越高,2塔回流比存在最优组合。

煤制天然气酚氨废水汽提过程经济和环境多目标优化

迫于环境影响和法律条约的双重压力,传统的化学工业开始寻求在过程设计阶段综合考虑经济、环境和社会可持续性等多目标最优。以煤制天然气企业中的脱酸脱氨汽提工段为案例,首先对比了单塔侧线加压和双塔加压工艺,结果显示单塔工艺更加经济但对环境的可持续性危害更高。在此基础上,选取了塔板总数、侧线位置和热进料温度三组决策变量,并以年度总费用和潜在环境影响指数最小为目标函数,对整个单塔侧线工艺进行了多目标优化。优化结果表明在保证产品质量的前提下,通过操作条件的改变有实现经济成本和环境性能同时最佳的潜力。

隔壁塔萃取精馏分离碳酸二甲酯-甲醇的优化与控制

利用Aspen Plus软件,采用隔壁塔萃取精馏(EDWC)工艺,对碳酸二甲酯-甲醇共沸体系进行有效分离。稳态分析结果表明,EDWC比常规萃取精馏可减少再沸器负荷37.66%,年度总费用(TAC)可降低36.89%。在动态控制系统中,针对EDWC中主塔温度分布均匀、灵敏板选择困难的问题,给出一种简单有效的导斜率判据方法。利用Aspen Dynamics软件考察了主塔不同灵敏板以及3种控制结构的有效性。结果表明,当主塔灵敏板为第12块塔板时,采用带气相分配比的控制结构(CS2)能实现稳定控制。当主塔灵敏板为第5块塔板时,采用无气相分配比的控制结构(CS3)能有效处理进料流量和组成发生的±20%扰动,为较优的控制方案。

DMAC-H_2O精馏系统过程优化研究

以经济效益为目标,以简捷法和严格法的计算数据为依据,运用过程系统综合的方法对DMAC-H2O二元体系的精馏系统过程进行优化研究,在满足工艺要求的基础上,基于粒子群算法对精馏过程的年度总费用进行单目标优化,使得年度总费用最低。

甲醇和三甲氧基硅烷共沸物分离过程模拟和优化

三甲氧基硅烷(trimethoxysilane)是合成功能性有机硅化合物的重要中间体。在以甲醇和硅为原料合成三甲氧基硅烷的工业化生产过程中,过量的甲醇和产物三甲氧基硅烷会形成最高共沸物。本文探究了变压精馏、萃取精馏和隔壁塔萃取精馏三种分离提纯甲醇和三甲氧基硅烷的工艺,以最小年度总费用(TAC)为目标函数,运用混合整数非线性规划(MINLP)对三种流程进行了优化,比较了三种流程的(火用)效率和二氧化碳排放量。结果表明,与变压精馏相比,通过隔壁塔萃取精馏分离甲醇与三甲氧基硅烷共沸物具有明显的优势。分离100kmol/h甲醇(摩尔分数50.00%)和三甲氧基硅烷的TAC从198.84万美元/年降低到98.93万美元/年,降幅高达50.25%,(火用)效率从8.17%提高到13.82%,二氧化碳排放量从1217.53kg/h减少到684.22kg/h,减少了43.80%。

甲醇-丁酮共沸物萃取精馏的模拟与优化

针对甲醇-丁酮二元共沸物难以分离的问题,以氯苯为溶剂,采用萃取精馏技术进行了流程设计和模拟计算。分别计算比较了苯甲醚、甲苯、氯苯3种萃取剂存在下甲醇-丁酮的无限稀释相对挥发度,结果表明氯苯的分离效果最优,并从剩余曲线角度分析了萃取精馏工艺的可行性。以全年总费用(TAC)为目标函数,对萃取剂用量、原料进料位置、萃取剂进料位置、总理论板数等参数进行了优化,模拟结果表明,氯苯的加入可以实现甲醇-丁酮体系的有效分离,产品纯度可达99.9%以上。从节能角度对萃取精馏工艺进行了优化,与节能前的工艺相比,设备费用增加3.28万元,能耗降低43.86万元,TAC降低42.77万元。

变压精馏分离甲苯-乙醇体系的经济最优化设计

甲苯-乙醇体系的共沸组成与相对挥发度对压力比较敏感,可用变压精馏分离该体系。利用Aspen化工流程模拟软件,以年度总费用最小为目标函数,以NRTL为热力学计算模型,采用序贯迭代法确定普通、部分热集成和完全热集成的变压精馏最优工艺参数。结果表明完全热集成更具有优势。