摘要：针对传统变压精馏工艺分离碳酸二甲酯(DMC)/甲醇(MeOH)共沸物存在的高能耗问题,提出了基于热泵辅助的改进变压精馏工艺,并探索了不同热泵方案的可行性和经济性。该研究在ASPEN PLUS模拟平台上进行。首先,设计出传统的热集成变压精馏工艺(H-PSD),并通过塔总组合曲线分析了传统工艺用能瓶颈和工艺改进方向;然后,提出了4种不同型式的热泵辅助的改进工艺,并通过模拟技术取得不同方案的设计参数;最后,采用组合曲线和经济性分析相结合的方法,比较了不同热泵方案的节能效果和经济性。研究表明,各种热泵方案中,基于中间再沸器的蒸汽再压缩式热泵的节能效果及经济性最好。与传统热集成变压精馏比较,过程能耗降低了24.31%,年均操作费用降低了29.43%,年度总成本可降低12.58%,体现了热泵辅助工艺的良好节能效果和经济性。

摘要：针对以选择性为主要目标的反应精馏塔设计中反应段塔板上反应体积或催化剂的分配问题,提出一种基于热力学损失分析和流程模拟计算相结合的优化设计策略。为了深层次分析反应精馏塔板上损失的原因并为制定调优方向提供理论依据,将塔板上的总损失区分为物理损失和化学损失两部分并分别进行计算。在此基础上,将建立的损失计算方法和流程模拟技术相结合,将反应段塔板上的反应体积的分配和对应的损失分布相关联,以再沸器热负荷最小为目标,通过建立的方法对反应体积的分配逐步调优,可实现反应精馏塔的优化设计。方法的有效性通过环氧乙烷水合制乙二醇反应精馏体系进行了验证。结果表明,与普遍采用的塔板上等反应体积分配的设计方法相比,通过本文建立的优化分配方法,可使系统的能耗降低18%以上,同时结果优于文献值。

摘要：以乙二醇为萃取剂从乙醇-水体系制取无水乙醇产品。基于流程模拟软件,对常规萃取精馏过程以及双效萃取精馏、分割式热泵萃取精馏、隔壁塔萃取精馏和内部热集成萃取精馏等4种节能工艺进行模拟及优化。设计规定如下:无水乙醇中乙醇质量分数不低于99.5%,回收的萃取剂中乙二醇质量分数不低于99.9%,废水中的质量分数为99.5%以上。在相同的设计基础和设计要求下,获得各流程最优的操作参数,并从节能效果及经济性分析对比4种节能工艺。结果显示:相比于常规萃取精馏过程,虽然内部热集成萃取精馏工艺可将能耗降低14.1%,节能效果最佳,但双效萃取精馏过程总成本最低,年均总成本可降低7.2%,是最具经济性的工艺过程。本研究为乙醇-水体系萃取精馏分离工艺的工业化提供了设计基础和理论依据。

摘要：研究了包含甲醇、水、丙二醇和二丙二醇四组分混合物的分离问题,针对混合物的特征和分离要求,提出四产品Kaibel隔壁精馏塔的分离工艺,并利用Aspen Plus软件对Kaibel塔进行设计与节能分析。首先,设计了分离四组分混合物的三塔精馏流程(TCD)和热集成三塔精馏流程(HTCD);其次,开展了四产品Kaibel塔分离四组分混合物的模拟研究,取得了满足分离要求的塔设计参数;最后,采用能量衡算和?损失分析相结合的方法,对Kaibel塔的用能特征进行了分析和比较。研究表明,与热集成三塔精馏流程相比,四产品Kaibel塔在操作费用方面不占优势,但在设备投资方面具有明显优势,可以实现在一个塔内四组分的分离,总?损失可降低9.41%。

摘要：针对以碳酸丙烯酯(PC)和甲醇(MeOH)为原料反应精馏合成碳酸二甲酯(DMC)塔顶DMC-MeOH共沸物分离问题,提出以PC为萃取剂、萃取精馏分离共沸物的工艺。在Aspen Plus软件平台上开展模拟与经济性评价研究,考察了萃取剂的可行性和选择性,确定了工艺流程方案,对萃取精馏流程的工艺参数进行了优化;比较了PC萃取精馏与热集成变压精馏分离DMC-MeOH共沸物的能耗与经济性。结果表明,萃取精馏工艺的总能耗和年总费用(TAC)较变压精馏工艺分别降低了53.9%和49.5%,体现了萃取精馏工艺的可行性和技术经济优势。

摘要：针对环氧乙烷水合制乙二醇反应精馏过程反应热的利用和系统能量更大集成问题,提出一种将反应段和提馏段分割、从反应段移出热量供提馏段加热的内部热集成反应精馏塔(R-HIDiC)的设计。利用Aspen Plus模拟软件,分析了内部热集成的可能性,优化了内部热交换量及其分布,给出了一种不需要再沸器的能量最大集成方案。研究表明,与传统的反应精馏塔相比,通过对内部热集成进行优化,乙二醇反应精馏塔可取消再沸器,系统需要的能量只由环氧乙烷水合反应热和外部压缩机提供,其操作费用将降低约47.2%,总费用将降低约39.1%,体现了其技术和经济优越性。

摘要：为了探索液-液喷射器的性能优化问题,改变喷射器喷嘴结构和射流类型,设计并建立了4种喷射器的三维模型,采用大涡模拟方法对4种模型进行模拟,得到各喷射器的内部流动特性及工作性能。工作流体从喷嘴射入吸入室,压力沿轴线呈现对称性的下降趋势,使得引射流体被卷吸进入喷射器并与工作流体进行掺混。随着两股流体的混合,势流核心区缩小,中速流体区域扩大,最终在扩散段内完成混合。通过分析各喷射器的内部流动特性,比较出4种喷射器的性能优劣。结果表明:椭圆喷嘴脉冲射流喷射器的卷吸性能、混合性能、效率均优于其他3种喷射器。

摘要：以筛板塔为塔板基础构型,以原料转化率最大为目标,以塔径和出口堰高为主要调节参数,以塔板水力学可行性为约束条件,建立了一种可优化塔板液相持液量的塔板结构设计方法.塔模拟计算在Aspen Plus平台上进行,化学反应采用动力学方程表达,塔板水力学计算采用Cup-Tower软件.结果表明,本设计方法应用于DPC反应精馏过程,在满足流体力学可行性条件下,塔板上液相持液量比基础设计提高了1.39倍,苯酚转化率提高了33.6%.

摘要：提出以环氧乙烷和乙醇为原料、乙醇钠为催化剂,均相催化精馏合成乙二醇单乙醚的工艺。应用Aspen Plus模拟软件和Cup-Tower水力学分析软件,研究了塔板持液量对催化精馏过程的影响,建立了一种基于水力学可行的催化精馏塔板优化设计方法。模拟分析表明,塔板持液量对催化精馏过程有重要影响,过小的持液量将导致原料的转化率降低,而过大持液量将导致目标产物选择性下降,同时持液量受塔结构和塔板水力学条件限制。通过对催化精馏塔的塔径和溢流堰堰高等参数优化,得到优化的持液量数据比常规精馏塔的塔板持液量提高了约2.9倍,对应塔顶EO质量浓度为0.8%,目标产物的选择性为90.4%,可同时达到催化精馏的技术要求和塔水力学条件。

摘要：针对乙二醇丁醚混合物的特征和分离要求,提出用隔壁精馏塔(DWC)分离混合物的工艺,并利用Aspen Plus模拟技术开展塔的优化设计与节能分析。首先设计出分离混合物的传统双塔工艺,在此基础上对DWC进行设计与优化。为了考察DWC工艺的可行性和节能效果,研究采用能量衡算和损失分析2种方法对系统的用能特性进行分析。结果表明,相比于传统双塔工艺,DWC的再沸器负荷、冷凝器负荷分别减少了27. 4%、32. 4%,总【火用】损失减少了33. 7%,体现了DWC工艺的节能优势。