基于gPROMS的渗透汽化过程分析与优化

发布时间：2024-03-21 00:42

　　本文采用Fick定律描述传质过程、Arrhenius方程描述扩散系数,建立用于乙酸酯化生产乙酸乙酯过程中粗酯渗透汽化分离计算过程的数学模型,在gPROMS软件中采用联立方程法对模型进行求解。在实际应用中采用单级膜组件较难达到分离要求,采用膜组件串联流程分离粗酯,以乙酸乙酯产品摩尔分数0.990为分离要求,以膜系统年度总费用最小为目标函数,优化膜系统的膜组件级数和单级膜组件面积。考察进料条件包括进料流率、温度和组成对最优膜系统的影响,指导不同进料条件下的优化设计。结果表明:采用3级单级膜面积为260 m²的膜组件时,膜系统总费用较低。随着进料流率的增大,最优单级膜面积增大,当膜面积超过370 m²时最优膜组件级数由3级增加为4级;随着进料温度的升高,最优单级膜面积减小,最优膜组件级数不变;随着进料组成中乙酸乙酯含量升高,最优单级膜面积减小,当采用2级膜组件完成分离任务时单级膜组件面积小于370 m²,最优膜组件级数减少为2级。

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【部分图文】：

图8进料组成对最优膜系统的影响

图7进料温度对最优膜系统的影响4结论

图1串联膜组件流程

实际应用中使用单级膜组件一般难以达到分离要求,需要采用多级膜组件。多级膜组件排列采用如图1所示串联流程。渗透汽化过程中存在相变,需要消耗部分能量,滞留相温度会下降。在串联排列方式中,滞留相温度不断下降,严重影响膜组件的分离性能。在串联流程中设置级间加热器补充消耗的能量。本文规定串....

图3计算流程

本文采用gPROMS软件[12]建立渗透汽化的数学模型并进行求解,该软件的求解方法是基于联立方程的方法,计算流程如图3所示。在“Models”模块中输入渗透汽化模型方程组,在“Process”模块中输入操作条件,在本文中为膜组件的操作条件和参数。物性数据的计算本文通过cape-o....

图4膜组件级数对膜系统的影响

在分离任务一定的前提下,膜组件可采用级数多、单级膜面积小的串联方式或级数少、单级膜面积大的串联方式,膜组件级数优化结果如图4所示。由图4(a)可以看出:随着膜组件级数从2增加到7,单级膜组件面积从429m2减小到110m2,但是总膜组件面积(A总)先从858m2下降到760....

本文编号：3933559