三组分精馏节能方案的模拟研究
发布时间：2020-10-12 22:50
精馏是重要的基本化工单元操作之一,但能耗在化工生产过程中占据首要位置。随着精馏技术的广泛应用,精馏节能的研究具有重要意义。本文选取六种分离指数(ESI)的三组分混合物为研究对象,在Aspen plus软件中建立了直接、间接和全热耦合精馏的模拟流程,在给定的操作条件下进行模拟计算。混合物中各组分按沸点大小分为轻组分(A)、中间组分(B)、重组分(C),进料组成比例分别为0.4/0.2/0.4、0.3/0.4/0.0.3、0.25/0.5/0.25、0.2/0.6/0.2、0.1/0.8/0.1,进料热状况(q)从0到1之间进行调节。首先,根据简捷计算确定不同精馏方案的塔板数,固定塔板数。通过Radfrac模块进行严格计算,调节参数,在达到精馏要求的前提下,找到三组分混合物精馏分离时的最佳操作参数。通过对比分析模拟数据,验证影响精馏能耗的因素。结果表明,ESI1、ESI=1和ESI1的六种体系,直接精馏的能耗均低于间接精馏能耗。进料热状况能够对精馏能耗产生影响,对于不同ESI的三组分混合物体系,泡点进料能耗最低。在轻、重组分含量相等,随中间组分含量增加,精馏能耗随之增加。分离指数不能完全作为判断精馏能耗的参数,将分离指数、组分间的相对挥发度和沸点差三者结合才能准确判断精馏能耗。对于全热耦合精馏,主要研究影响全热耦合精馏塔能耗变化的关键参数—气相回流量(V)、液相回流量(L)和进料热状况(q)。模拟结果表明,三者对全热耦合精馏能耗有明显影响。在q值不变情况下,当固定V(或L)为某一值时,L(或V)有使全塔冷凝器和再沸器的热负荷最低值,进而找到全塔热负荷最低值。当q发生变化时,最小值位置同样改变。从节能角度考虑,q=1时全热耦合精馏的总热负荷最小。对不同分离指数的体系,在最优操作条件下进行对比,发现分离三组分混合物时,组分B、C分离难度越大的体系,全热耦合精馏能耗越高。当组分B、C分离难度相当,组分A、B分离难度越大,能耗越高。在塔板数相同条件下,将三种精馏方案的能耗进行比较,发现并非所有体系都适合全热耦合精馏。对于适合全热耦合精馏的体系,与其余两种精馏方案中的最低能耗相比,其节能效率能达到9%-46%。对于ESI1的体系,全热耦合精馏节能效率不够显著,ESI1和ESI≈1的体系节能效果突出。不同分离指数的体系,在轻重组分含量相等时,中间组分含量越大,节能效率越高。
【学位单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TQ028.31
【部分图文】：
图 1.1 内部热耦合精馏塔原理合精馏塔的相关研究，有许多成果，Hamaguchi 等[42]、N[45]、Kiss 等[46]相继发表了相关综述文章，对其研究进耦合精馏的前景和未来的研究工作的进行了展望。Yo了它与常规精馏的能耗大学，验证了内部热耦和精馏热耦合精馏的热力学分析的基础上，提出了一种分析-水体系进行了连续实验，验证了内部热耦合精馏塔比了该塔的最佳操作范围。李军等[49]利用 Aspen plus 软件模拟优化，对不同塔结构的节能效率进行了模拟计算，，不同温差下，能耗的变化规律，侧重于对塔本身的spen plus 软件对同轴式内部热耦合精馏塔进行了模拟效率，在全回流操作条件下，通过对模拟计算得到的数与塔内参数的关系。朱昌明等[51]运用化工模拟软件 A精馏塔对复杂的石油裂解生产乙烯副产的碳五馏分的五体系分离的可行性，考察了影响 HIDiC 能耗的因素塔的研究进展
7塔的节能，增加了二者的节能效率，为实际生产提供了理论基础。图1.2 外部热耦合精馏塔结构示意图1.4.3 Petlyuk 塔的研究进展完全热耦合精馏的概念提出之后，由 Petlyuk 等[54]对其进行了进一步的研究和探索，提出了一种双塔结合的塔结构，通过新型的双塔结构能够对三组分混合物进行高效分离的。因此，完全热耦合精馏塔也被称为 Petlyuk 塔。如图 1-3 示，由主塔和预分塔组成，预分塔没有冷凝器和再沸器。三组分混合物从预分塔进料，通过从主塔引出气相回流和液相回流，使得预分塔完成正常精馏塔的气液相接触，使得热量得以耦合，达到混合物的初步分离。在此基础上
第一章 文献综述将计算值通过模拟，得到优化后的具体蒸汽流量，保证结果最优uk 塔的四种设计方法进行了比较了，分别是简捷法，使用 Winn 衡方法以及结合了汽液平衡法与 Duelist 算法优化的新方法，从 P化，最终目的是最大限度地减少运营期超过 10 年的年度总成本。lus 软件对三组分混合物进行模拟优化。通过对比不同精馏序列在求下的能耗变化规律，为三组分精馏在选择最佳的精馏结构时提]将热泵技术添加到了 Petlyuk 塔、直接精馏、间接精馏以及侧线的能耗和成本进行了比较，验证了方法的可行性，并对其经济性
【参考文献】
本文编号：2838392
【学位单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TQ028.31
【部分图文】：
图 1.1 内部热耦合精馏塔原理合精馏塔的相关研究，有许多成果，Hamaguchi 等[42]、N[45]、Kiss 等[46]相继发表了相关综述文章，对其研究进耦合精馏的前景和未来的研究工作的进行了展望。Yo了它与常规精馏的能耗大学，验证了内部热耦和精馏热耦合精馏的热力学分析的基础上，提出了一种分析-水体系进行了连续实验，验证了内部热耦合精馏塔比了该塔的最佳操作范围。李军等[49]利用 Aspen plus 软件模拟优化，对不同塔结构的节能效率进行了模拟计算，，不同温差下，能耗的变化规律，侧重于对塔本身的spen plus 软件对同轴式内部热耦合精馏塔进行了模拟效率，在全回流操作条件下，通过对模拟计算得到的数与塔内参数的关系。朱昌明等[51]运用化工模拟软件 A精馏塔对复杂的石油裂解生产乙烯副产的碳五馏分的五体系分离的可行性，考察了影响 HIDiC 能耗的因素塔的研究进展
7塔的节能，增加了二者的节能效率，为实际生产提供了理论基础。图1.2 外部热耦合精馏塔结构示意图1.4.3 Petlyuk 塔的研究进展完全热耦合精馏的概念提出之后，由 Petlyuk 等[54]对其进行了进一步的研究和探索，提出了一种双塔结合的塔结构，通过新型的双塔结构能够对三组分混合物进行高效分离的。因此，完全热耦合精馏塔也被称为 Petlyuk 塔。如图 1-3 示，由主塔和预分塔组成，预分塔没有冷凝器和再沸器。三组分混合物从预分塔进料，通过从主塔引出气相回流和液相回流，使得预分塔完成正常精馏塔的气液相接触，使得热量得以耦合，达到混合物的初步分离。在此基础上
第一章 文献综述将计算值通过模拟，得到优化后的具体蒸汽流量，保证结果最优uk 塔的四种设计方法进行了比较了，分别是简捷法，使用 Winn 衡方法以及结合了汽液平衡法与 Duelist 算法优化的新方法，从 P化，最终目的是最大限度地减少运营期超过 10 年的年度总成本。lus 软件对三组分混合物进行模拟优化。通过对比不同精馏序列在求下的能耗变化规律，为三组分精馏在选择最佳的精馏结构时提]将热泵技术添加到了 Petlyuk 塔、直接精馏、间接精馏以及侧线的能耗和成本进行了比较，验证了方法的可行性，并对其经济性
【参考文献】
相关期刊论文 前5条
1 张治山;姜爱国;李桂杰;高军;徐冬梅;;含醇酯废水恒沸精馏分离工艺的模拟研究[J];现代化工;2015年11期
2 李春利;陈媛;张林;闫磊;;内部热耦合精馏塔的操作性能与模拟[J];化工进展;2015年11期
3 王崇晓;朱龙平;;恒沸精馏分离乙腈—甲醇—水体系的研究[J];广东化工;2015年13期
4 朱昌明;李玉安;周文勇;史贤林;;内部热集成精馏塔分离混合碳五的模拟研究[J];华东理工大学学报(自然科学版);2015年03期
5 李军;孙兰义;周宪田;王汝军;胡仰栋;;内部热耦合反应精馏塔塔构型的研究[J];化工进展;2012年05期
本文编号：2838392
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