ASPEN模拟无水乙醇恒沸精馏过程的研究

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aspen 精馏模拟详细过程及探讨疑问

aspen 精馏模拟详细过程及探讨疑问

精馏塔设计初步介绍1.设计计算◆输入参数:●利用DSTWU模型,进行设计计算●此时输入参数为:塔板数(或回流比以及最小回流比的倍数)、冷凝器与再沸器的工作压强、轻组分与重组分的回收率(可以从产品组成估计)、冷凝器的形式◆输出参数(得到用于详细计算的数据):●实际回流比●实际塔板数(实际回流比和实际塔板数可以从Reflux Ratio Profile 中做图得到)●加料板位置(当加料浓度和此时塔板上液体浓度相当时的塔板)●蒸馏液(馏分)的流量●其他注:以上数据全部是估计得初值,需要按一定的要求进行优化(包括灵敏度以及设计规定的运用),优化主要在RadFrac模型中进行。

2.详细计算◆输入参数:●输入参数主要来自DSTWU中理论计算的数据◆输出参数:●输出的主要是设计板式塔所需要的水力学数据,尺寸数据等其他数据(主要是通过灵敏度分析以及设计规定来实现)3.疑问●在简捷计算中:回收率有时是估计值,它对得到详细计算所需的数据可靠性的影响是不是很大?●在简捷计算中:有多少个变量,又有多少个约束条件?●在简捷计算中:为什么回流比和塔板数有一定的关系?简捷计算(对塔)1.输入数据:●Reflux ratio :-1.5(估计值,一般实际回流比是最小回流比的1.2—2倍)●冷凝器与再沸器的压强:1.013 ,1.123 (压降为0.11bar)●冷凝器的形式:全冷凝(题目要求)、●轻重组分的回收率(塔顶馏出液):0.997 ,0.002 (如果没有给出,可以根据产品组成估计)●分析时,注意Calculation Option 中的设置,来确定最佳回流比以及加料板位置2.输出数据:●Reflux Ratio Profile中得到最佳的回流比与塔板数为:塔板数在45—50中选择,回流比在:0.547 —0.542●选定塔板数为:48,回流比为:0.544●把所选的塔板数回代计算,得到下列用于RadFrac模型计算的数据(见下图):●●从图中可得:实际回流比为:0.545(摩尔比);实际塔板数为:48;加料板位置:33;Distillate to feed fraction :0.578(自己认为是摩尔比,有疑问??);馏出液的流量:11673.5kg/h疑问:进料的流量是怎么确定的,肯定是大于11574kg/h,通过设计规定得到甲醇产量为:11574kg/h(分离要求),求出流量为:16584.0378kg/h。

基于Aspen仿真的乙醇水溶液精馏方案优化

基于Aspen仿真的乙醇水溶液精馏方案优化

的关键参数 以及能耗进行 了理论计算。为 了检验数 学模型和 理论计 算的合理性 ,同时鉴 于 As p e n P l u s 和A s p e n
D y n a mi c s中 已经 建 立 了完善 的精 馏 塔 模 型 ,本 文 以 乙醇 水 溶 液 精 馏 方 案 为 例 , 以达 到 浓度 和 回 收 率 要 求 为 约 束
a n d d y n a mi c mo d e l a r e e s t a b l i s h e d f o r t h e wh o l e is d t i l l a t i o n p r o c e s s o f t h e p a c k e d t o we r b a s e d o n ma t e r i a l b a l a n c e ,p h a s e b a l a n c e ,n o r ma l i z a t i o n o f e a c h c o mp o n e n t mo l e f r a c t i o n a n d h e a t b a l a n c e . Th e k e y
i n o r d e r t o v e r i f y t h e r a t i o n a l i t y o f ma t h e ma t i c a l mo d e l nd a t h or e e t i c a l c a l c u l a t i o n ,As p e n Pl u s a n d As p e n
关键词 :蒸馏 ;数 学模拟 ;参数识别 ;动 态仿真 ;优化设计
中图分 类 号 :TQ 0 2 8 . 1 3 文 献标 识 码 :A 文 章 编 号 :1 0 0 0 — 6 6 1 3( 2 0 1 7 )s l 一 0 0 8 0 — 0 7

萃取精馏制取无水乙醇及其流程模拟实验报告

萃取精馏制取无水乙醇及其流程模拟实验报告

萃取精馏制取无水乙醇及其流程模拟实验报告下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成,希望大家下载以后,能够帮助大家解决实际的问题。

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Aspen模拟例题之乙醇水溶液蒸馏

Aspen模拟例题之乙醇水溶液蒸馏

模拟练习#11.采用以下选项,对乙醇在P = 1 atm下绘制 y-x 图:a.NRTLb.WILSONc.UNIQUACd.VANLAAR2.将图与Perry的数据进行比较注意:如何绘制y-x 图介绍:1.确保你已经将Setup, Components, 和 Properties的输入条件已经完成,除了可选项以及压力外被系统默认接受。

2.改变可选项,在下拉菜单“Data”中选择“Properties” 中的“Specifications”。

在“Property Method” 区域选择合适方法和所需要得操作参数。

从下拉菜单“Tools”中选择“Analysis”下“Properties”中的“Binary”, 然后选择 Txy,会出现一个绘制 Txy 图得对话框。

Aspen Plus 会默认填写所需的信息。

3.你可以改变以下信息:a.组成(Components);b.第一组成的成分围;c.成分基准:摩尔分率或质量分率;d.压力;e.成生的数据点个数;f.闪蒸条件g.性质选项的设置将压力改为1 atm,按自己的要求设置相关选项,其余的采用系统默认的设置。

4.点击GO产生 Txy 图。

5.根据Txy 结果的形式选用绘图向导。

6.选择“YX” ,显示乙醇的y-x 图。

Aspen 模拟 #1: 乙醇水溶液蒸馏介绍:这个练习得目的是让你熟悉Aspen得一些基本操作技能。

在这个练习中,你可以建立一个简单得蒸馏柱,对乙醇和水得分离过程进行分析。

开始:选择Aspen Plus User Interface开始运行Aspen。

选择“Template”。

系统会出现一个窗口提示你完成任务所用的单位和类型。

,因为我们要建立一个流程,所以选择“Chemicals with metric units”这种类型,然后点击OK。

连接建立以后,你就要准备输入你的工艺流程信息。

Aspen 操作概述:模拟的第一步是建立工艺流程图,也叫做 Process Flow Diagram (PFD)。

乙二醇萃取精馏制取无水乙醇的模拟和优化

乙二醇萃取精馏制取无水乙醇的模拟和优化

乙二醇萃取精馏制取无水乙醇的模拟和优化作者:王明赵兴科冯立品阳杰来源:《赤峰学院学报·自然科学版》2018年第12期摘要:以乙二醇为萃取剂,用Aspen Plus 在NRTL-RK 的物性条件下,来模拟乙醇和水的萃取精馏分离.并对萃取精馏塔和溶剂回收塔进行设计与优化,得到了两塔最佳的操作条件如下:萃取精馏塔最佳的塔顶馏出比为0.52,最佳的理论板数为27块,原料液进料位置为第23块板,乙二醇进料位置为第4块板,操作回流比为1.3,溶剂比为1.0;溶剂回收塔最佳的馏出比为0.15,最佳的理论板数为13块,进料位置为第10块板,操作回流比为1.6.在最佳操作条件下,萃取精馏塔顶无水乙醇的含量高达99.97%,萃取精馏塔再沸器的热负荷为2392.26kW ,溶剂回收塔再沸器的热负荷为591.67kW.关键词:Aspen Plus;萃取精馏;模拟;设计中图分类号:O658;TQ028; 文献标识码:A; 文章编号:1673-260X(2018)12-0033-04无水乙醇是工业生产中一种重要的有机化工原料,它广泛应用于医药、农药、食品、电子、汽油醇和取代抗爆剂四乙基铅等行业中[1].另外,随着新型汽车环保燃料的发展,乙醇汽油的需求越来越大,这就更加大了对无水乙醇的市场需求[2-3].但是,由于常压下,乙醇与水存在共沸组成,工业上乙醇的含量(质量分数,下同)多为95%,继续进行常规精馏分离时,无法得到无水乙醇.当前,工业上生产无水乙醇的方法主要有共沸精馏法、膜分离法、分子筛吸附脱水法、加盐萃取精馏法,以及萃取精馏法[4-7].其中,由于萃取精馏法具有能耗低,无污染、设备简单等优点[8]而备受关注.本次萃取精馏在是在Aspen Plus软件中模拟进行的.Aspen Plus是大型化工流程模拟软件,该软件具有丰富的数据库,可以处理非理想、极性高的复杂物系.本文以乙二醇为萃取剂,在Aspen Plus软件中模拟萃取精馏法制取无水乙醇的过程优化.1 萃取精馏模型建立1.1 工艺流程乙二醇萃取精馏分离乙醇和水的工艺流程如图1所示.工业乙醇从萃取塔(T1,下同)的下部进入塔内,萃取剂乙二醇从T1的上部进入塔内.在T1的顶部获得无水乙醇,水和乙二醇由塔釜进入萃取剂回收塔(T2,下同).然后在T2顶部得到废水,塔釜得到高浓度乙二醇.塔釜得到的萃取剂乙二醇与新鲜补充的乙二醇混合后进入T1中循环使用.1.2 热力学模型Aspen Plus在进行模拟计算时,最重要的是选取合适的热力学模型,它直接决定着计算结果物理性能的准确程度.其中NRTL能够模拟极性和非极性化合物的混合物,甚至很强的非理想的VLE和LLE[9-11],另,软件中的RK方程能够计算汽相中的逸度系数.因此在本文中,Aspen Plus选择既包含有活度系数NRTL方程,又包含有逸度系数RK方程的热力学模型NRTL-RK.1.3 进料组成本设计条件为:原料为乙醇含量95%(质量分数,下同),水含量为5%的混合溶液,进料流率为5000kg/h,萃取剂为乙二醇,原料和萃取剂均为泡点进料,两塔均在常压下操作,产品为无水乙醇,要求纯度大于99.5%.2 设计与优化方法本文设计的思路是依次对萃取精馏塔T1和溶剂回收塔T2进行模拟和优化,分别获取两塔最佳操作参数,最后在两塔最优的条件下加上循环物流进行全流程运算.本文使用Aspen Plus 中的RadFRac模块对两塔进行严格设计计算.而RadFRac模块运算时,需要塔顶馏出比,理论塔板数,回流比,进料位置,以及溶剂比等参数.对于初始运算,可以根据经验,赋予两塔运算初值如下表1所示.3 结果及讨论在表1的初始参数下,使用Aspen Plus中的RadFRac模块对两塔进行初始运算,所得结果如下表2所示.从表2可以看出,T1塔顶乙醇的含量仅为99.4%,并且T2塔顶也夹带着大量的乙醇和少量的乙二醇馏出,整个过程没有达到分离要求.因此,为了提高萃取精馏的分离效率,就需要对T1和T2依次进行优化.3.1 萃取精馏塔的优化萃取精馏塔的作用主要是在塔顶蒸出乙醇,塔底分出萃取剂乙二醇和水的混合物.因此,可以在Aspen Plus中对T1塔顶乙醇含量,T2塔顶水含量做灵敏度分析,依次考察塔顶馏出比,理论板数,原料进料位置,萃取剂进料位置,回流比,溶剂比等参数对T1塔顶乙醇含量和T2塔顶水含量的影响.3.1.1 T1塔顶馏出比的影响T1塔顶馏出比对T1塔顶乙醇含量和T2塔顶水含量的影响如图2所示.由图2可知,当T1塔顶馏出比在0.1~0.52时,随着馏出比的增大,T1塔顶乙醇含量有增大趋势,但是变化不大;T2塔顶水含量逐渐增大.当馏出比大于0.52时,两塔塔顶产品含量均顯著下降.因此,T1塔适宜的馏出比是0.52.3.1.2 理论板数的影响在T1塔顶馏出比0.52,其他条件不变,理论板数对两塔塔顶产品含量的影响如图3所示.从图3可以看出,两塔塔顶产品含量均随着T1塔塔板数的增大而逐渐增大,当塔板数大于27时,T1塔顶乙醇含量和T2塔顶水含量均几乎保持不变,因此T1塔较适宜的理论板数为27块.3.1.3 原料液进料位置的影响T1塔馏出比0.52,理论板数为27,其他参数不变,原料液进料位置对两塔塔顶产品含量的影响如下图4所示.由图4可知,在进料板数1~26块板时,随着进料板的下移,T1塔顶乙醇含量和T2塔顶水含量均逐渐增大,并当进料位置大于23块板时,两塔塔顶产品含量几乎不变.因此,原料液较适宜的进料位置为第23块板.3.1.4 萃取剂进料位置的影响T1塔馏出比0.52,理论板数为27,原料液进料位置为第23块板,其他参数不变,萃取剂乙二醇的进料位置对两塔塔顶产品含量的影响如图5所示.由图5可知,两塔塔顶产品含量随着萃取剂进料位置的下移,先增大而后减小,并在第4块板时,T1塔顶乙醇含量取得最大值.因此,萃取剂较适宜的进料位置为第4块板.3.1.5 回流比的影响T1塔馏出比0.52,理论板数为27,原料液进料位置为第23块板,萃取剂进料位置为第4块板,其他参数不变,T1塔回流比对两塔塔顶产品含量的影响如图6所示.由图6可知,随着回流比的增大,T1塔顶乙醇含量和T2塔顶水含量均逐渐增大,当回流比大于1.3时,两塔塔顶产品含量均几乎没有变化.因此,萃取精馏塔较适宜的回流比为1.3.3.1.6 溶剂比的影响T1塔馏出比0.52,理论板数为27,原料液进料位置为第23块板,萃取剂进料位置为第4块板,回流比为1.3,其他参数不变,溶剂比(萃取剂与原料液的质量流率之比)对两塔塔顶产品含量的影响如图7所示.由图7可知,在溶剂比0.1~1.0时,随着溶剂比的增大,两塔塔顶产品含量均增大,但当溶剂比大于1时,两塔塔顶产品含量均降低,这是由于萃取剂流量增大到一定程度之后,进入到了T2塔的塔顶,影响了T2塔的分离效率.因此,综合考虑,较适宜的溶剂比为1.0.3.2 溶剂回收塔的优化溶剂塔的优化主要对T2塔顶水含量作灵敏度分析.分别对T2塔顶馏出比,理论板数,进料位置,操作回流比等参数对T2塔顶水含量的影响,从而获取最优的操作参数.3.2.1 馏出比的影响在T1塔最优操作参数下,考察T2塔顶馏出比对T2塔顶水含量的影响,其结果如下图8所示.当馏出比在0.1~0.15时,塔顶水含量随着馏出比的增大而逐渐增大,但当馏出比大于0.15时,塔顶水含量显著降低,因此,T2塔较适宜的馏出比为0.15.3.2.2 理论板数的影响在T1塔最优操作参数下,T2塔馏出比0.15,考察T2塔理论板数对T2塔顶水含量的影响,其结果如下图9所示.从图9可以看出,T2塔顶水含量随着T2塔理论塔板数增大而逐渐增大,当塔板数为13块时,塔顶水浓度几乎没有变化.因此,T2塔较适宜的理论塔板数为13.3.2.3 进料位置的影响在T1塔最优操作参数下,T2塔馏出比0.15,理论塔板数13,其他操作参数不变的情况下,考察T2塔进料位置对塔顶水含量的影响,其结果如下图10所示.从图10可以看出,在第一块板进料时候,塔顶水含量最低,当进料位置在2~13时,塔顶水含量先增大而后减小,并在第10块板取得最大值.因此,T2塔选择第10块板进料.3.2.4 回流比的影响在T1塔最优操作参数下,T2塔馏出比0.15,理论塔板数13,进料位置为第10块板,其他操作参数不变的情况下,回流比为对塔顶水含量的影响如图11所示.由图11可知,当回流比在1~1.6时,随着回流比的增大,塔顶水含量逐渐增大,当回流比大于1.6时,塔顶水含量几乎没有变化.因此T2塔适宜的回流比为1.6.3.3 全流程运算通过上述设计与优化,两塔最优的操作参数如下表3所示.在最优操作参数下进行全流程运算,所得结果如表4所示,T1塔顶乙醇的的质量分数高达99.97%,T2塔顶水的的质量分数达92.7%,满足分离要求.整个萃取精馏过程中,萃取精馏塔再沸器的热负荷为2392.26kW,溶剂回收塔再沸器的热负荷为591.67kW.4 结论以乙二醇为萃取剂,用Aspen Plus在NRTL-RK物性条件下,对含量95%的乙醇水溶液的萃取精馏分离进行模拟和优化,得到两塔最优的操作条件如下:萃取精馏塔最佳的馏出比为0.52,最佳的理论板数27块,原料液进料位置为第23块板,乙二醇进料位置为第4块板,操作回流比为1.3,溶剂比为1.0;溶剂回收塔最佳的馏出比为0.15,最佳的理论板数为13块,进料位置为第10块板,操作回流比为1.6.在最佳操作条件下,萃取精馏塔顶无水乙醇的含量高龙源期刊网 达99.97%,萃取精馏塔再沸器的热负荷为2392.26kW,溶剂回收塔再沸器的热负荷为591.67kW.参考文献:〔1〕胡晖,邬慧雄,徐世民,等.分批萃取精馏回收无水乙醇的新工艺[J].现代化工,2006,26(6):53-57.〔2〕马晓建,吴勇,牛青川.无水乙醇制备的研究进展[J].现代化工,2005,25(1):26-29.〔3〕方凯,吴淑晶.盐效应制取无水乙醇的研究现状及发展前景[J].广东化工,2014,41(7):97-99.〔4〕FIGUEROA J J,LUNELLI B H,FILHO R M.Improvements on anhydrous ethanol production by extractive distillation using ionic liquid as solvent[J].Procedia Engineering,2012,42:1016-1026.〔5〕LI Qunsheng ,ZHU Wei ,WANG Haichuan , et al . Isobaric vapor-liquid equilibrium for the ethanol+water+1,3-dimethylimidazolium dimethyl-phosphate system at 101.3 kPa[J]. Journal of Chemical Engineering Data,2012,57:696-700.〔6〕ALCANTARA-AVILA J R, KANO M,HASEBE S.Environmental and economic optimization of distillation structures to produce anhydrous ethanol[J].Computer Aided Chemical Engineering,2012,30:712-716.〔7〕夏珊珊,裘兆蓉,葉青.隔离壁精馏塔萃取精馏制无水乙醇[J].江苏工业学院学报,2009,21(1):34-37.〔8〕王洪海,李春利,方静,等.加盐萃取精馏制取无水乙醇过程的模拟[J].石油化工,2008,37(1):258-261.〔9〕付勇.醋酸乙酯生产装置中精馏分离系统的模拟和优化[J].现代化工,2015,35(2):162.〔10〕沈冬平.萃取精馏分离水-乙腈二元共沸物[D].浙江工业大学,2017.〔11〕梁燕.加盐萃取-精馏耦合分离乙醇-甲苯恒沸物的研究[D].烟台大学,2017.。

用共沸精馏隔壁塔生产无水乙醇的研究_李军

用共沸精馏隔壁塔生产无水乙醇的研究_李军

的过量 , 塔釜的甲醇迅速增加 , 相当于引入了新的污 染物 , 增加了后续分离工艺 。 因此催化精馏工艺酸 醇比宜在 2 ~ 3 范围内 。
组分(反应段长度):1— 水(1.17 m);2 — 甲醇(1.17 m); 3 — 醋酸甲酯(1.17 m);4 —醋酸(1.17 m);5 — 水(0.72 m); 6 — 甲醇(0.72 m);7 — 醋酸甲酯(0.72 m);8 — 醋酸(0.72 m)
1 — 主塔 ;2— 侧线精馏塔
图 8 新工艺中隔壁塔内温度分布 由图 7 、8 可以看出 , 常规共沸精馏流程脱水塔 、 提浓塔与隔壁塔主塔 、侧线精馏段温度分布的趋势 基本相同 , 由于有共沸物的存在 , 在塔中都有一段温 度缓慢上升的曲线 , 但在隔壁塔侧线精馏段第 1 块 板 , 温度较高 , 这是由于在区域(1)底部提供了温度 较高的液相回流 。在隔壁塔中 , 只需要 1 个冷凝器 , 故其能耗较低 。 2.4 常规流程与隔壁塔内流量分布的比较
第 28 卷增刊(1) 2008 年 6 月
现代化工 Modern Chemical Industry
June 2008 · 93 ·
用共沸精馏隔壁塔生产无水乙醇的研究
李 军 , 孙兰义 , 胡有元 , 李青松 (中国石油大学化学化工学院 , 山东 青岛 266555)
摘要 :提出 1 种单塔共沸精馏生产无水乙醇的新工艺流程 , 即采用隔壁塔替代常规共沸精馏流程中的脱水塔及提浓 塔。 应
(School of Chemistry &Chemical Engineering , China University of Petroleum , Qiangdao 266555, China)
Abstract :A novel process of single-column azeotropic distillation process is proposed for the production of dehydration ethanol , where the dividing-wall column is used instead of the conventional dehydration column and concentrator .The new and the conventional process are simulated with Aspen Plus software .The results show that the energy consumption of the new process can be reduced by 28.2%, and the cost of equipment and operation can be decreased compared to the conventional process .

如何使用aspen软件模拟完成精馏的设计和控制马后炮终审稿)

如何使用aspen软件模拟完成精馏的设计和控制马后炮终审稿)

如何使用A S P E N软件模拟完成精馏的设计和控制马后炮Pleasure Group Office【T985AB-B866SYT-B182C-BS682T-STT18】如何使用ASPEN TM 软件模拟完成精馏的设计和控制威廉·L·鲁平博士第6 章:使用稳态计算选择控制结构Steadt-state Calculations for Control Structure Selection 在我们转入将稳态模拟转化为动态模拟细节讨论之前,要先讨论一些重要的稳态模拟计算方法。

因为经常被用于精馏设计中帮助为其选择一个实用且高效的控制结构,。

故此类讨论可能是一定意义的。

绝大部分精馏塔的设计是为了将两种关键组分分离获得指定的分离效果。

通常是两个设计自由度指定为馏出物中重关键组分的浓度和塔底产品中轻关键组分的浓度。

因此,在精馏塔的操作和控制中,“理想的”控制结构需测定两股产品的组成并操控两输入变量(如,回流流量和再沸器的输入热量),从而能够达到两股产品中关键组分的纯度要求。

然而,由于一些现实的原因,很少有精馏塔使用这种理想的控制结构。

组分检测仪通常购价昂贵且维修成本高,其可靠性对连续在线控制而言,有时略显不足。

如果使用色层法,还会在控制回路中引入死时间。

此外,不使用直接测量组分法,通常也有可能取得非常高效的控制效果。

温度测量被广泛应用于组分的推理控制。

温度传感器廉价而又可靠,在控制回路上只有很小的测量滞后。

对恒压二元体系,温度与组成是一一对应相关的。

这在多组分体系中不适用,但精馏塔中合适位置的温度通常能够相当准确地提供关于关键组分浓度的信息。

在单端控制结构中,只需控制某块塔板的温度;选择剩下的“控制自由度”时应使产品质量可变性最小。

例如,确定一定的回流比RR 或者固定回流与进料流量的比值R/F。

有时候,需要控制两个温度(双温控制系统)。

我们将在本章中讨论这些被选方案。

如果选择使用塔板温度控制,那么问题便是选择最佳一块或数块塔板,该处的温度保持恒定。

用AspenPlus对反应精馏的模拟计算

用AspenPlus对反应精馏的模拟计算

·15·
HOAc + MeOH ←→ MeOAc + H2O 上述反应具有如下特点: ( 1) 为液相可逆反应, 转 化 率 受 化 学 平 衡 的 限 制。若通过提高反应温度增加反应速率, 则逆反应- 水解反应的速率也会随之加快。 ( 2) 反应体系存在复杂 的 共 沸 物 , 难 以 制 备 高 纯度的 MeOAc。MeOAc/H2O、MeOAc/MeOH 能够形 成共沸物( 见表 1) , 且共沸物与产品 MeOAc 的沸点 非常接近, 所以常规精馏难以直接制备纯度大于 95%的 MeOAc。
表 1 常压下酯化系统的共沸物性质
共沸物
组成( %)
共沸点 /℃
MeOAc / MeOH MeOAc: 82、MeOH: 18
53.9
MeOAc / H2O源自MeOAc: 95、H2O: 5
56.1
MeOAc
MeOAc: 100
57.0
( 3) 需要采用强酸性催化剂( 如浓硫酸、对甲苯
磺酸、强酸型阳离子交换树脂、杂多酸、固体超强酸、
针对基于 Rad Frac 的反应精馏模型, 需要定义 酯化反应模型, 这是模拟工作又一难点。在此, 主要 对转化率模型、平衡模型和动力学模型这三种反应 模型进行了甄别。转化率模型需要知道转化率随温 度的变化关系, 或者每块板上的转化率, 因此不宜用 于多块塔板上都存在反应的情况。
采 用 动 力 学 反 应 模 型 亦 存 在 一 定 难 度 。 Tim Pо¨pken 等认为, 甲醇和醋酸生成醋酸甲酯的反应不 是一个快速平衡反应 , 有文献中指出[8], 如果催化剂 的含量为 20 %( 催化剂为酸性离子交换树脂) , 40 ℃ 时, 反应 4 h 转化率可达平衡转化率的 95%, 60 ℃ 时、1 h 可达平衡转化率的 95%, 根据这一事实, 在 醋酸甲酯反应精馏的模拟计算中, 应考虑动力学因 素。但是采用动力学反应模型最主要的困难在于缺 乏动力学数据, 而动力学数据往往是有关公司的核 心机密, 一般不会轻易公开[10]。目前, 仅从文献上发 现以 HCl、HI 等强酸作为酯化均相反应催化剂时动 力学数据 , [11-12] 尚未发现 Eastman 酯化工艺中采用 H2SO4 为催化剂的动力学数据。

乙醇—水萃取精馏实验教学的改进及AspenPlus软件的应用

乙醇—水萃取精馏实验教学的改进及AspenPlus软件的应用

乙醇—水萃取精馏实验教学的改进及AspenPlus软件的应用作者:王俊,冷一欣,韶晖来源:《教育教学论坛》 2017年第10期一、前言精馏是化工原理中重要的传质单元操作之一,其基本原理是根据被分离混合物中各组分相对挥发度的差异,通过多次冷凝和汽化将其分离[1]。

但在实际生产过程中常遇到各组分沸点相差很小或者具有恒沸点的混合物,用普通精馏的方法难以完全分离,此时需要采用特殊精馏,如恒沸精馏、萃取精馏、加盐精馏等[2]。

虽然萃取精馏原理与普通精馏一致,但其复杂程度、操作难度、计算难度又远高于普通精馏,且萃取精馏已经被广泛的应用于化工分离,因此开展萃取精馏实验对本科生利用所学知识分析和处理复杂工程问题能力的培养有重要意义。

萃取精馏实验教学中常用乙醇—水体系为实验对象,并以乙二醇为萃取精馏剂。

然而在实际教学过程中,发现此实验存在一些问题:实验数据记录简单,相对挥发度是影响萃取精馏塔分离效果最为关键的因素,而塔内液相溶剂相对含量又是影响相对挥发度的关键,因此实验过程中监测溶剂在塔内的浓度变化显得尤为重要。

但在实验中并没有考虑这一点,仅测量塔顶和塔釜处乙醇的含量;理论板数计算也不够严谨,教材中一般以芬斯克方程计算理论板数,但由于体系复杂,为了计算方便,相对挥发度通过经验估算得到,这可能使得计算结果与实际相差很大,导致学生对萃取精馏过程的计算产生误解,即没有有效的手段计算待分离体系的相对挥发度。

另外,萃取精馏实验平衡时间较长:对于实验装置少、实验人数较多的大班而言,如果考察不同参数对萃取精馏效果的影响,实验时间会显得不足,降低了实验效果。

为了提高实验的目的性和效果,使实验能够让学生真正懂得如何运用现有知识去处理萃取精馏,并可举一反三应用到这一类复杂的工程问题上,就有必要对实验过程和数据处理方式进行改进,同时提出将实验与现代仿真模拟手段相结合,通过软件对不同实验因素的萃取精馏进行模拟分析比较,加深学生对萃取精馏的理解,引导学生以合理的方法来解决实际工程问题,最终提高学生的工程实践能力。

aspen精馏模拟步骤

aspen精馏模拟步骤

Aspen精馏模拟的步骤一、板式塔工艺设计首先要知道工艺计算要算什么?要得到那些结果?如何算?然后再进行下面的计算步骤。

其次要知道你用的软件(或软件模块)能做什么,不能做什么?你如何借助它完成给定的设计任务。

设计方案,包括设计方法、路线、分析优化方案等,应该是设计开题报告中的一部份。

没有很好的设计方案,具体作时就会思路不清晰,足见开题的重要性。

下面给出工艺设计计算方案参考,希望借此对今后的结构和强度设计作一个详细的设计方案,明确的一下接下来所有工作详细步骤和方法,以便以后设计工作顺利进行。

板式塔工艺计算步骤1.物料衡算(手算)目的:求解aspen 简捷设计模拟的输入条件。

容:(1) 组份分割,确定是否为清晰分割;(2)估计塔顶与塔底的组成。

得出结果:塔顶馏出液的中关键轻组份与关键重组份的回收率参考:《化工原理》有关精馏多组份物料平衡的容。

2.用简捷模块(DSTWU)进行设计计算目的:结合后面的灵敏度分析,确定合适的回流比和塔板数。

方法:选择设计计算,确定一个最小回流比倍数。

得出结果:理论塔板数、实际板数、加料板位置、回流比,蒸发率等等RadFarce 所需要的所有数据。

3.灵敏度分析目的:1.研究回流比与塔径的关系(NT-R),确定合适的回流比与塔板数。

2.研究加料板位置对产品的影响,确定合适的加料板位置。

方法:可以作回流比与塔径的关系曲线(NT-R),从曲线上找到你所期望的回流比及塔板数。

得到结果:实际回流比、实际板数、加料板位置。

4. 用DSTWU再次计算目的:求解aspen塔详细计算所需要的输入参数。

方法:依据步骤3得到的结果,进行简捷计算。

得出结果:加料板位置、回流比,蒸发率等等RadFarce 所需要的所有数据。

5. 用详细计算模块(RadFrace)进行初步设计计算目的:得出结构初步设计数据。

方法:用RadFrace 模块的Tray Sizing(填料塔用PAking Sizing),利用第4步(DSTWU)得出的数据进行精确设计计算。

利用Aspen Plus模拟分离乙醇-水体系的研究

利用Aspen Plus模拟分离乙醇-水体系的研究

利用AspenPlus模拟分离乙醇-水体系的研究李浩宇,吴淑晶 ,黎果果,林恒欢,胡昊辰(上海工程技术大学化学化工学院,上海 201620)摘 要:纯度99.5%以上的乙醇被称为无水乙醇。

采用AspenPlus软件模拟加碱萃取精馏制取无水乙醇流程,在传统萃取的基础上改变萃取剂的组成,向萃取剂乙二醇中加入NaOH和KOH两种碱来提高溶剂的选择性,增大无水乙醇的产率,通过改变各项参数来得到制取无水乙醇的最佳模拟条件,为无水乙醇的制备提供实验依据。

关键词:无水乙醇;混合萃取剂;加碱萃取精馏中图分类号:TQ028.8 文献标识码:A 文章编号:1003-3467(2021)03-0027-02StudyonSimulatedSeparationofEhanol-WaterSystembyAspenPlusLIHaoyu,WUShujing,LIGuoguo,LINHenghuan,HUHaochen(CollegeofChemistryandChemicalEngineering,ShanghaiUniversityofEngineeringScience,Shang hai 201620,China)Abstract:Ethanolwithpurityover99.5%iscalledanhydrousethanol.Theaspenplussoftwaveisusedtosimulatetheprocessofproducinganhydrousethanolbyextractivedistillationwithalkali,thecomposi tionofextractantischanged.NaOHandKOHareaddedintotheextractantglycoltoimprovetheselectivi tyofsolventandincreasetheyieldofabsoluteethanol.Theoptimalsimulationconditionsfortheprepara tionofanhydrousethanolareobtainedbychangingvariousparameters,whichprovidesexperimentalbasisforthepreparationofanhydrousethanol.Keywords:ethanol;mixedextraction;extractivedistillationwithalkali 乙醇在工业、医学、生活用品等方面都有着非常广泛的应用,还可用于制造各种工业产品,并由此制造出医药、染料、涂料等产品的中间产物[1]。

恒沸精馏法生产无水酒精

恒沸精馏法生产无水酒精
无水酒精的生产方法很多 ,包括生石灰脱水法 、盐脱水法 、萃 取蒸馏法 、分子筛制取法 、真空蒸馏法 、淀粉吸附法 、离子交换树 脂法 、恒沸精馏法等 。但目前能形成规模化生产 、机械化程度高 、 产量大 、质量好 、消耗低的方法只有恒沸精馏法 。
℃, 比乙醇的 78. 3 ℃或乙醇 —水溶液的恒沸点 78. 15 ℃都要低 得多 ,在精馏时从塔顶馏出 。三元恒沸物的组成(质量比 W %) 为 环己烷 76 % , 乙醇 17 % , 水 7 % , 其中水对乙醇的质量比为 0. 41 , 比乙醇 —水恒沸物的这一质量比 0. 046 要大得多 。故只要 有足量的环己烷作为夹带剂 ,在精馏时水将全部集中于三元恒沸 物中从塔顶馏出 ,塔底产品为无水酒精 。
(1) 脱水用的酒精浓度太低 ,大量的水坠入塔底 。(2) 开机过 程中提前进行脱水塔和回收塔之间的循环 ,由于此时回收塔内酒 精 、环己烷的贮量还较少 ,塔顶酒精浓度太低 ,致使回收塔内大量 的水被带入脱水塔中 。(3) 环己烷的加入量过少 ,塔釜温度过高或 过低 。
处理措施 : (1) 提高脱水用酒精浓度 ,至少应在 90 %以上 。(2) 开机过程中必须等回收塔内有足够量的酒精和环己烷时 ,才能开 始脱水塔和回收塔之间的循环 。(3) 适量补加脱水剂 。(4) 一旦发 现酒精浓度低 , 就应加大脱水塔向回收塔的送出量 , 减少回收塔 向脱水塔的送出量 , 尽快将脱水塔底部多余的水送入回收塔 , 然 后由回收塔底部排走 。(5) 在整个系统的运行过程中 ,要维持系统 的稳定 , 特别是进汽 、进料 、回流稳定 , 要控制好分离器的分层工 作 ,绝对避免重相中的水进入脱水塔中 。 6. 3 回收塔底部跑酒的原因 : 进汽量不足 , 进料不稳 , 塔板有漏 液 ,塔里液位忽高忽低 。

乙醇—水精馏分离问题分析应用本科论文

乙醇—水精馏分离问题分析应用本科论文

目录前言 (1)第一章总论 (2)1.1A SPEN P LUS介绍 (2)1.2课题介绍 (3)第二章乙醇—水精馏分离的原理 (3)2.1乙醇—水精馏分离的装置图 (3)2.2共沸剂的选择与用量 (4)2.3塔斧各组分的含量变化 (5)2.4最佳回流比的确定 (5)第三章 ASPEN PLUS 中的模拟 (8)3.1A SPEN P LUS 单元操作模拟 (8)3.2灵敏度分析 (11)3.2.1最佳回流比的确定 (11)3.2.2轻关键组分回收率对理论塔板数影响 (15)3.2.3进料塔板的最佳位置 (16)第四章结束语 (17)参考文献 (18)致谢 (19)摘要介绍Aspen Plus的一般使用方法和在乙醇—水精馏分离问题分析中的应用。

实践表明,利用aspen模拟软件解决醇—水精馏分离问题是一条非常有效的捷径,不仅有助于学生加深对醇—水精馏分离的理解,而且有助于培养学生利用aspen模拟优化技术解决工程实际问题的能力。

本文对乙醇—水的精馏分离进行模拟从而确定最佳的分离条件,从而使工业化的生产中得到最大化的效益。

关键词:乙醇—水;精馏分离;aspen模拟;最佳条件AbstractThe general method of using Aspen in the water distillation separation of ethanol used in analysis of the problem. Practice shows that, by using the Aspen simulation software to solve the alcohol - water distillation separation problems is a very effective way, not only helps students to deepen the alcohol - water distillation separation of understanding, but also help to cultivate students' ability of using Aspen simulation optimization technique to solve practical engineering problems. The distillation of ethanol / water separation is simulated to determine the optimal separation conditions, so that to get the maximum benefit of industrial production.Keywords: Ethanol water;Distillation separation;Aspen simulation;The optimum conditions乙醇-水精馏分离最佳条件的aspen模拟前言精馏操作就是利用液体混合物在一定压力下各组分挥发度不同的性质,在塔内经过多次部分汽化与多次部分冷凝,使各组分得以完全分离的过程。

Aspen反应精馏的模拟和设计

Aspen反应精馏的模拟和设计
第十二页,共54页。
第十三页,共54页。
每一个化学反应对象可以包含多个化学反应,
每个反应都要设定计量学参数和动力学参数/平衡参 数。
1、计量学参数(Stoichiometry) 2、动力学参数 (Kinetic) 3、平衡参数 (Equilibrium)
第十四页,共54页。
在计量学表单中为每一个化学反应创建一个对象
因为水为第一液相 ,所以酯为第二液

第四十二页,共54页。
冷凝器操作状态
有效相
第四十三页,共54页。
收敛方法设定
第四十四页,共54页。
收敛设定的相对误差 全局收敛的设定
第四十五页,共54页。
选择收敛的方法
➢ 每个设计规定和撕裂流都有一个相关联的收敛模块。 ➢ 收敛模块确定撕裂流或设计规定的操作变量的推测值在 迭代过程中的更新方法。
➢ Aspen Plus定义的收敛模块的名字以字符“$.”开头。
第四十六页,共54页。
收敛模块的类型
• 不同类型的收敛模块是用于下列不同用途的:
要收敛撕裂流,请用: • WEGSTEIN • DIRECT • BROYDEN • NEWTON
要收敛设计规定,请用: • SECANT • BROYDEN
设定Tray Sizing
第三十八页,共54页。
决定塔顶到塔底的tray type,反 应蒸馏塔选Bubble Cap
第三十九页,共54页。
同tray sizing holdup的设计 超过0.1524则压力需要自己给定
第四十页,共54页。
分相槽及冷凝器操作方法
第四十一页,共54页。
Decanter之操作压力 及温度
两元体系选用的估计算法

恒沸精馏实验报告

恒沸精馏实验报告

恒沸精馏实验报告一、实验目的恒沸精馏是一种特殊的分离方法。

它是通过加入适当的分离媒质来改变被分离组分之间的汽液平衡关系,从而使分离由难变易。

恒沸精馏主要适用于含恒沸物组成且用普通精馏无法得到纯品的物系。

通常,加入的分离媒质(亦称夹带剂)能与被分离系统中的一种或几种物质形成最低恒沸物,使夹带剂以恒沸物的形式从塔顶蒸出,而塔釜得到纯物质。

这种方法就称作恒沸精馏。

本实验使学生通过制备无水乙醇,达到以下两个目的。

(1)加强并巩固对恒沸精馏过程的理解。

(2)熟悉实验精馏塔的构造,掌握精馏操作方法。

二、实验原理在常压下,用常规精馏方法分离乙醇-水溶液,最高只能得到浓度为95.57%(质量分数)的乙醇。

这是乙醇与水形成恒沸物的缘故,其恒沸点78.15℃,与乙醇沸点78.30℃十分接近,形成的是均相最低恒沸物。

而浓度95%左右的乙醇常称工业乙醇。

由工业乙醇制备无水乙醇,可采用恒沸精馏的方法。

实验室中沸精馏过程的研究,包括以下几个内容。

(1)夹带剂的选择恒沸精馏成败的关键在于夹带剂的选取,一个理想的夹带剂应该满足如下几个条件。

1)必须至少能与原溶液中一个组分形成最低恒沸物,希望此恒沸物比原溶液中的任一组分的沸点或原来的恒沸点低10℃以上。

2)在形成的恒沸物中,夹带剂的含量应尽可能少,以减少夹带剂的用量,节省能耗。

3)回收容易,一方面希望形成的最低恒沸物是非均相恒沸物,可以减轻分离恒沸物的工作量;另一方面,在溶剂回收塔中,应该与其他物料有相当大的挥发度差异。

4)应具有较小的汽化潜热,以节省能耗。

5)价廉、来源广,无毒、热稳定性好与腐蚀性小等。

就工业乙醇制备无水乙醇,适用的夹带剂有苯、正己烷,环己烷,乙酸乙酯等。

它们都能与水-乙醇形成多种恒沸物,而且其中的三元恒沸物的室温下又可以分为两相,一相富含夹带剂,另一相中富含水,前者可以循环使用,后者又很容易分离出来,这样使得整个分离过程大为简化。

下表给出了几种常用的恒沸剂及其形成三元恒沸物的有关数据。

恒沸精馏制备无水乙醇的工艺流程

恒沸精馏制备无水乙醇的工艺流程

恒沸精馏制备无水乙醇的工艺流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成,希望大家下载以后,能够帮助大家解决实际的问题。

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在进行恒沸精馏制备无水乙醇之前,需要进行充分的准备工作。

基于Aspen模拟的乙醇胺催化胺化产物的精馏分离

基于Aspen模拟的乙醇胺催化胺化产物的精馏分离
第 28 卷第 8 期 2008 年 8 月
现代化工 Modern Chemical Industry
Aug. 2008 ·79 ·
基于 Aspen 模拟的乙醇胺催化胺化产物的精馏分离
郝妙莉1 ,刘 弓1 ,杨伯伦1 ,杨建明2 ,张 伟2 ,吕 剑2 (1. 西安交通大学能源与动力工程学院 ,陕西 西安 710049 ; 2. 西安近代化学研究所 ,陕西 西安 710065)
设计了分子筛和膜单元耦合流程 ,只增加膜操 作单元 ,不改变原有装置的连接 ,设备简单 ,分子筛 吸收塔入口含水质量分数可以由原来的 900 ×10 - 6 降低至 (200~300) ×10 - 6 ,显著降低了其负荷 ,避免 频繁更换分子筛 ,增加了生产的稳定性 。
(致谢 :常熟中昊新材料有限公司为本研究提供 了原料和相关设备 ,特此表示感谢 !)
参考文献
[1 ] 陈自兰 ,张国鑫. 1 ,1- 二氟乙烷生产中氯乙烯脱除技术研究进展 [J ] . 化工生产与技术 ,2005 (5) :3 - 5.
[2 ] 赵素英 ,王良恩 ,郑辉东. 膜法气体脱湿的工艺及应用研究进展 [J ] . 化工进展 ,2005 ,24 (10) :1113 - 1117.
图 1 乙二胺生产工艺流程图 生产 要 求 乙 二 胺 的 纯 度 (质 量 分 数) 大 于 9910 % ,哌嗪大于 9815 % , N - 胺 乙 基 哌 嗪 纯 度 约 9810 % ,2- 乙基吡嗪约 9810 %。因为后面的化合物 沸点较高 ,最好在减压条件下进行精馏 ,各个分离塔 的塔顶 、塔釜温度不要超过 180 ℃。 根据要求 ,先要进行闪蒸分离 95 %以上的氨 , 然后除去剩余氨和水 ;由于产品要求乙二胺 、哌嗪纯 度高 ,所以最好尽量在塔顶出料 ;哌嗪和 2- 乙基吡 嗪含量较低 ,则可以整体切割分离后再分离 ,这样分 离塔设备尺寸就可以合理设计 ,可以通过较细而高 的塔来进行分离 。根据各组分挥发度的不同 ,以及 排定塔序的基本原则 ,设计如图 2 所示的分离模型 。

用aspenplus模拟反应精馏

用aspenplus模拟反应精馏

用aspen plus模拟反应精馏杜建军梁云峰樊希山(大连理工大学化工系统工程研究所)摘要:aspen plus是一款优秀的化工过程稳态模拟软件,在这款软件中集成了用于模拟反应精馏的模块。

本文基于aspen plus10.1版,首先介绍了aspen plus中反应精馏模块的算法;然后以反应精馏制乙二醇为例,详细介绍了如何在aspen plus的窗口模式下模拟反应精馏。

关键词:aspen plus 反应精馏乙二醇模拟中图分类号:TQ028; TQ031 文献标志码:AAbstract:aspen plus is a powerful chemical steady simulation software.A new,robust,efficient algorithm for solving reactive distillation problems is incorporated in a general-purpose flowsheeting environment.The algorithm is introduced in this article;In the end,reactive distillation producing EG is illumilated.Keyword: aspen plus reactive distillation EG simulation反应精馏最初用于化学工业和石化工业的酯化过程,使反应产物从反应物中分离以提高产率。

近来,反应精馏应用于酸气的清洗操作中以提高分离效果。

如氨处理过程就是一个很好的例子。

同时,研究表明该技术也是分离异构体的一种方法,如对二甲苯和间二甲苯的分离。

在有副反应发生的情况下,反应精馏可以提高主反应的选择性,有时甚至可以使主反应的选择性达到100%。

近十年来,人们注意到了反应精馏的经济性,从而使反应精馏成了工艺改进的一个研究热点。

无水酒精恒沸精馏塔的动态模拟计算

无水酒精恒沸精馏塔的动态模拟计算

无水酒精恒沸精馏塔的动态模拟计算
蔡国光;顾兆林;王梓入;阮耕茂;邱剑
【期刊名称】《酿酒科技》
【年(卷),期】2004(000)002
【摘要】对无水酒精恒沸精馏工艺中恒沸精馏塔进行模拟计算.首先针对恒沸精馏塔利用各组分相平衡关系建立MESH方程,同时考虑到乙醇-水-苯体系具有很强的非理想性的液相,利用马丁-侯81型状态方程(M-H EOS)确定气相逸度和焓,采用松弛法计算得到三元组分在各层理论塔板上的组成情况.为了研究提馏段理论塔板数对塔底产品的影响,在进料条件确定的条件下,改变提馏段理论塔板数,得到了塔底产品的不同组成的变化特性,为恒沸精馏塔的操作与设计提供参考,验证了动态模拟的正确性和优越性.
【总页数】4页(P58-60,57)
【作者】蔡国光;顾兆林;王梓入;阮耕茂;邱剑
【作者单位】西安交通大学,陕西,西安,710049;西安交通大学,陕西,西安,710049;西安交通大学,陕西,西安,710049;西安交通大学,陕西,西安,710049;西安交通大学,陕西,西安,710049
【正文语种】中文
【中图分类】TS262.2;TQ028.31;TQ051.81
【相关文献】
1.四氢呋喃-水恒沸物萃取精馏的模拟计算 [J], 张光旭;王延儒;卞白桂;时钧;吴元欣
2.恒沸物、恒沸点与酒精恒沸蒸馏 [J], 金晶;赵德炎;赵德新;赵开健
3.恒沸精馏法生产无水酒精 [J], 马心如;赵芙荣
4.恒沸精馏塔中多稳态现象分析 [J], 沈文豪;Brunt,VV
5.乙醇—水恒沸精馏塔的回流比计算 [J], 彭德厚;何成俊
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