反应精馏隔壁塔提纯乳酸工艺研究

以反应精馏隔壁塔替换传统的反应精馏塔,形成了新型双向反应精馏隔壁塔提纯乳酸工艺,并通过灵敏度分析和遗传算法对工艺流程进行了优化,优化后的反应精馏隔壁塔工艺与传统反应精馏工艺相比年度总费用减少10.15%,CO_(2)排放速率降低31.75%,乳酸收率提升4.68%。

反应精馏隔壁塔制二甲醚过程模拟与分析

针对生产二甲醚工艺过程提出了3种反应精馏隔壁塔的设计,利用Aspen Plus模拟软件对常规反应精馏序列和反应精馏隔壁塔进行了流程模拟,并根据隔板的上下侧右侧是否封闭设计3种反应精馏隔壁塔。结果表明:隔板下侧封底以及两侧的结构在经济和环境指标均优于常规反应精馏塔,而隔板上部右侧封顶的结构的经济环境指标均低于常规反应精馏塔。采用隔板下侧封底的结构相比于常规反应精馏塔,年总费用降低了53.54%,CO_(2)排放量降低了61.81%,热力学效率提高了124.86%。

共沸精馏隔壁塔与萃取精馏隔壁塔的控制研究

针对多元共沸物或近沸点混合物的分离,采用共沸精馏隔壁塔和萃取精馏隔壁塔两种流程,分别建立稳态模型,并进行了温度灵敏板的选择。针对共沸精馏隔壁塔建立若干两点温度控制结构,针对萃取精馏隔壁塔建立若干三点(及四点)温度控制结构。通过添加进料流量和组成扰动进行测试分析,分别为两种流程挑选了能有效抵抗进料扰动的温度控制结构。1共沸精馏隔壁塔最优控制结构:Q_(MC)/F控制TMC,13;Q_(RC)/F控制TRC,5。2萃取精馏隔壁塔最优控制结构:RRM控制TMC1,3;Q_r/F控制TMC1,12;RR_R控制TRC1,3;αv控制TMC1,9。最后通过分析两种最优控制结构的相似性,总结得出:带有再沸器与进料量比值(Q_r/F)控制的温度控制结构,可有效降低共沸精馏隔壁塔及萃取精馏隔壁塔体系的余差及超调量。

反应精馏隔壁塔水解醋酸甲酯的控制研究

在稳态模拟的基础上,研究了醋酸甲酯水解的反应精馏隔壁塔的控制策略。首先利用Aspen Plus软件模拟并优化了该工艺,得到最优操作条件;通过稳态敏感性分析得到各塔板温度的相对增益,由非方相对增益矩阵法选择控制变量及相对增益矩阵法确定操纵变量与被控变量的控制关系,以降低系统的耦合程度;采用继电反馈法整定比例积分控制器参数后,最终在AspenDynamics平台上对动态控制进行了模拟。模拟结果表明,通过3个温度控制回路(水进料量控制主塔第28块塔板温度、主塔塔底再沸器热负荷控制主塔第21块塔板温度、侧线塔塔顶回流量控制侧线塔第11块塔板温度),可较好地控制醋酸甲酯水解的化学计量平衡,且产品质量要求与设计值之间的偏差不大于0.01%。

反应精馏隔壁塔生产乙酸正丁酯的优化与控制

对反应精馏隔壁塔生产乙酸正丁酯过程进行了模拟、优化与控制的系统研究。利用Aspen Plus软件模拟乙酸甲酯与正丁醇的酯交换反应过程,以年总费用(TAC)为目标函数进行过程优化,通过稳态敏感性分析及相对增益矩阵(RGA)判据得到不同的操纵变量与控制变量匹配关系,以此为基础,在Aspen Dynamics平台建立了若干控制结构并进行分析对比。结果表明,利用两股反应物呈比例进料可较为有效地抵抗进料扰动,最后提出的无再沸器热负荷与混合物进料量比值(Qr/F)控制的改进控制结构CS3,在降低反应精馏隔壁塔控制过程超调量方面有较大的优越性。

反应精馏隔壁塔的模拟研究

以乙酸甲酯酯转换体系为例提出了一种反应精馏隔壁塔的设计和优化方法,应用该方法可将常规双塔反应精馏序列转化为反应精馏隔壁塔并保证各操作参数的最优值。首先通过在反应精馏塔与甲醇塔之间交换汽液相物流来实现反应精馏隔壁塔的简捷设计;然后利用Aspen Plus模拟软件,对常规反应精馏序列和反应精馏隔壁塔进行了模拟分析;最终以2个产品的纯度以及2个再沸器总负荷为目标函数进行了系统优化。结果表明:与常规反应精馏序列相比,反应精馏隔壁塔不但可以节能15.19%,提高热力学效率0.35%,而且能大幅度地减少CO2排放量。研究表明:反应隔壁精馏塔不但在乙酸甲酯酯转换体系上存在很大优势,而且在节能减排和减少设备投资上具有较大的潜质。

反应精馏隔壁塔内合成乙酸甲酯的模拟

提出了一种应用反应精馏隔壁塔合成乙酸甲酯的新工艺流程,采用反应精馏隔壁塔替代常规反应精馏流程中的反应精馏塔及甲醇回收塔。利用Aspen Plus模拟软件,对反应精馏隔壁塔及常规流程进行了模拟,比较分析了两种流程塔内液相组成分布,并分析了塔顶回流比与气相分配比对反应精馏隔壁塔的影响。结果显示新流程可以节能11.9%,并能降低设备投资费用和操作费用。

共沸-反应精馏隔壁塔制备乙酸乙酯的实验与模拟研究

针对反应精馏中部分物系存在反应物与生成物相对挥发度较小、难以分离的问题,提出共沸-反应精馏隔壁塔结构。以酯化法制备乙酸乙酯为研究对象,对共沸-反应精馏隔壁塔的操作性能进行了分析。在搭建的1套反应精馏隔壁塔实验装置内进行了相应的实验研究,并用Aspen Plus进行了模拟,模拟结果与实验结果一致性良好;对共沸剂用量、液相分配比、塔顶回流比以及原料乙酸质量分数等因素的影响进行了模拟研究;对共沸-反应精馏隔壁塔进行了节能分析。与传统反应精馏相比,共沸-反应精馏隔壁塔可实现重组分乙酸和中间组分水的清晰分离,有效避免中间组分的返混,提高热力学效率。

萃取精馏隔壁塔分离乙酸乙酯-乙腈共沸物系的模拟与优化

利用Aspen plus软件对乙酸乙酯-乙腈共沸物系采用萃取精馏方案进行模拟和全局经济优化。在此基础上,对该物系提出了萃取精馏隔壁塔三塔等价模型分离方案,并对该流程进行模拟和优化。结果表明:萃取精馏隔壁塔较传统萃取精馏塔在节约能耗和减少设备投资方面有明显的优势,萃取精馏隔壁塔方案比传统两塔萃取精馏方案在年度设备投资费用上节约22.1%,年度操作费上节约8.3%,年度总费用上节约13.1%。并且将塔底循环萃取剂与原料进行换热,进而进一步减少了能耗。这一研究将对工业分离乙酸乙酯-乙腈共沸混合物提供理论指导意义。

萃取精馏隔壁塔三种等价模型分离乙腈-水体系流程模拟与优化

采用精馏隔壁塔的三种等价模型,借助Aspen Plus对乙腈-水分离进行了模拟。通过灵敏度分析、TAC分析和能耗分析,研究了不同等价模型在分离共沸体系方面的适用性。结果表明:针对萃取精馏,隔壁塔三种等价模型均可用于模拟分离乙腈-水体系;各模型均体现出节能效果,相较于传统的萃取精馏塔,两塔模型节能12.62%,三塔模型节能22.28%,四塔模型节能14.10%;总费用方面,三塔模型比两塔模型减少11.73%,比四塔减少15.26%。

反应精馏隔壁塔开车过程动态特性与安全分析

基于乙酸甲酯的合成,在建立反应精馏隔壁塔(RDWC)稳态流程和动态控制结构基础上,设计开车方案模拟空塔开车过程,基于过程路径指数(PRI)评估开车过程的动态安全。结果表明:该方案中RDWC动态行为与动态安全在6 h时达到稳态;动态响应变化中,3股产品物流的纯度与流量随着反应进行均达到初始设计值,全塔塔板温度与稳态模型基本吻合;动态安全的变化中,物流的PRI值震荡变化,从0升至1.858,开车过程全塔安全状态处于总体降低趋势。

反应精馏隔壁塔制甲缩醛过程模拟与分析

甲缩醛(methylal)是一种重要的化工基本原料,广泛应用于化工中间体、溶剂、涂料及燃料添加剂等的生产中。目前,反应精馏技术是用于以甲醇和甲醛为原料制取甲缩醛的主要方法。利用Aspen Plus过程模拟软件模拟了常规的双进料甲缩醛反应精馏工艺流程,同时提出并模拟了反应精馏隔壁塔(RDWC)工艺制备甲缩醛的流程,通过对比来探究RDWC流程的优越性。结果表明,采用RDWC制备甲缩醛可避免中间组分在塔内的返混效应,同时可使年度总费用降低8.09%,显著提高过程的经济性。

反应精馏隔壁塔工艺合成氯乙酸甲酯的响应曲面法模拟与优化

使用Aspen Plus对反应精馏隔壁塔(RDWC)合成氯乙酸甲酯(MCA)工艺进行模拟,在单因素分析的基础上,采用响应曲面法,建立了二次回归模型,分析进料位置、进料量、回流比、气相分配比等因素对能耗的影响,从而确定了最优操作参数。当甲醇进料位置N为21、氯乙酸进料量F1为41.28kmol/h、RD-1塔回流比R1为0.42、FS气相分配比X为0.83、RD-2塔回流比R2为0.39时,产品纯度可达到99.93%,总负荷Q为2536.152kW。

反应精馏隔壁塔合成氯乙酸甲酯的研究

以反应精馏隔壁塔工艺替代常规反应精馏工艺合成氯乙酸甲酯,并对反应精馏隔壁塔工艺流程进行优化,考察了进料位置、进料量、回流比、FS气相分配比等对产品质量分数和能耗的影响,并得出优化后的各操作参数。在此操作参数下,隔壁反应精馏塔的产品质量分数达到99. 98%,与常规反应精馏工艺相比节约能耗19. 6%。

催化精馏隔壁塔合成乙酸乙酯的模拟研究

提出应用催化精馏隔壁塔合成乙酸乙酯的新工艺流程,以催化精馏隔壁塔替代常规催化精馏塔及乙酸乙酯塔。利用Aspen Plus模拟软件,模拟催化精馏隔壁塔及常规工艺流程,比较分析2种工艺流程塔内的液相组成分布以及温度分布,并分析液相分配比对催化精馏隔壁塔的影响。证明催化精馏隔壁塔既可节能25.7%,又可降低设备投资费用和操作费用。

乙酰丙酸乙酯的反应精馏模型及隔壁塔节能优化设计

乙酰丙酸乙酯是一种潜在的生物质基平台化合物,在工业上具有很高的应用价值。乙酰丙酸乙酯传统的生产方法主要为间歇反应法,效率较低,产物分离困难且工艺流程较长。因此,本文提出了反应精馏工艺生产乙酰丙酸乙酯,在以中试实验结果为依据的基础上,使用Aspen Plus模拟软件建立了工艺流程,并考察了回流比、进料位置、进料摩尔比以及理论塔板数等关键参数,得到了常规单塔反应精馏工艺生产乙酰丙酸乙酯的最优配置。而后,为了得到纯度大于99.9%的乙酰丙酸乙酯,本文进一步提出了反应精馏双塔精制流程以及反应精馏隔壁塔流程,并通过对两种流程所得到的产品纯度以及能耗的对比,验证了反应精馏隔壁塔工艺生产乙酰丙酸乙酯的有效性以及在节能方面较大的优势。

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。

正丙醇脱水共沸精馏节能设计与动态控制

针对正丙醇脱水过程设计了减压共沸精馏(ADRP)与共沸精馏隔壁塔(ADWC)2种节能流程,分别从稳态优化与动态控制2个方面对ADRP和ADWC 2种流程进行研究.基于年度总费用(TAC)最低的稳态优化后可以得出,ADWC具有更优的节能效果,其TAC值低于ADRP约25.65%.动态控制研究中,ADRP可以对±20%进料组分波动进行有效控制,而ADWC只能有效控制±10%进料组分波动,且由于使用组成控制器串级方案,其回稳时间较长.结果表明,ADWC在节能方面具有较大优势,但动态控制结构较复杂且抗干扰能力有限是影响其广泛工业应用的重要问题.

反应隔壁精馏塔合成乙酸丁酯模拟研究

提出用反应隔壁精馏塔合成乙酸丁酯的工艺流程,以反应隔壁精馏塔代替常规乙酸正丁酯反应精馏塔和乙酸正丁酯产品精制塔,将反应隔壁精馏过程和常规反应精馏生产过程模拟比较,在相同生产能力和产品纯度要求下,反应隔壁精馏塔可降低能耗30%以上,同时可减少设备投资。最后,对提出的反应隔壁生产乙酸丁酯的生产流程进行优化,考察进料位置、采出进料比、副塔液相分配比等因素对乙酸丁酯生产过程能耗和乙酸丁酯产品纯度的影响,并得到适宜的生产操作条件。

隔壁塔反应精馏合成异丙醇模拟及节能效益研究

采用反应精馏隔壁塔技术,以甲醇钠为催化剂,通过乙酸异丙酯与甲醇酯交换反应合成异丙醇。利用Aspen Plus模拟软件对常规反应精馏工艺和反应精馏隔壁塔工艺分别进行模拟分析。结果表明:与常规反应精馏工艺相比,反应精馏隔壁塔不但可以得到纯度99.8%以上的异丙醇产品,而且异丙醇收率98.54%,节能20.4%。