分壁塔分离萘及其加氢产物的模拟研究
发布时间：2021-12-17 08:25
萘催化加氢生成四氢萘和十氢萘,均为高价值产物,用传统分离方法分离这些产物必然消耗很大能耗;分壁塔作为节能潜力巨大的化工过程强化设备,能够以较低的能耗将多组分混合物实现高纯度分离。本文设计能够分离反式十氢萘-顺式十氢萘-四氢萘-萘四元混合物的 Kaibel 分壁塔（Kaibel Divided-wall column,KDWC）和 Petlyuk 分壁塔（Petlyuk Divided-wall column,PDWC）分离萘及其加氢产物。首先,用最小蒸汽量法对分壁塔的KDWC和PDWC两种模型进行简捷计算并得到最小蒸汽量图,发现KDWC各个区域所需蒸汽量均比PDWC所需蒸汽量多。随后,对两种分壁塔模型进行了严格模拟,由于严格模拟的多塔模型很难收敛,为此研究并详细阐述了 PDWC和KDWC的建立过程,通过逐步建立、逐步收敛和从三塔或双塔模型中寻找撕裂流股初值的策略建立KDWC四塔模型和PDWC八塔模型;建立KDWC双塔模型和PDWC三塔模型时,将塔顶采出和液相进料这一过程视为经过冷凝器得到、将塔釜采出和蒸汽进料这一过程视为经过再沸器得到。以年度总投资（TAC）为目标对KDWC和PDWC进...
【文章来源】：华东理工大学上海市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２完全热耦合精馏塔??Ｆｉｇ．?１．２?Ｆｕｌｌｙ?ｔｈｅｒｍａｌｌｙ?ｃｏｕｐｌｅｄ?ｃｏｌｕｍｎ?ａｎｄ?ｄｉｖｉｄｅｄ?ｗａｌｌ?ｃｏｌｕｍｎ．??
华东理工大学硕士学位论文?第５页??在满足产品纯度的前提下所需的最小蒸汽量，这样可以得到最小蒸汽量图（Ｖｍｉｎ／Ｆ－Ｄ／Ｆ）??来直观看出分壁塔各区域分离难度。最小蒸汽量法计算简单有效，所需条件少，仅需要??进料状态和进料组及规定的产品规格。??迄今为止，对ＤＷＣ进行模拟计算最好的方法就是借助过程模拟软件如Ａｓｐｅｎ等，??但当今所有的模拟软件没有分壁塔模型，所以需要用多塔模型来模拟分壁塔ＤＷＣ。在??进行严格计算时，ＤＷＣ通常有双塔模型和四塔模型，双塔模型如图１．２所示，双塔模??型建立简单，在Ａｓｐｅｎ模块中仅需要一个吸收塔和两个精馏塔，并且双塔模型容易收敛，??双塔之间的耦合流股可由Ｓｋｏｇｅｓｔａｄ等人［２５］的简捷计算方法得到，但双塔模型适合稳态??研宄，无法进行动态模拟。四塔模型如图１．４所示，由一个吸收塔模块和三个精馏塔模??块组成，四塔模型耦合流股较多，初值设置困难，收敛困难；ＫＤＷＣ四塔模型有一个??液相分配器和一个气相分配器，可通过调节液相分配器的分液比和气相分配器的分气比??对再沸器负荷进行优化，四塔模型适合进行分壁塔动态模拟的研究。??Ｏ＇’！０：＇??—?１??｜??＾－ｐｒｃ??９???Ｃ－ｐｒｅ?ｄｉ２｜?遲??ｆ????Ｕ?Ｓ２??Ｃ＾Ｄｍａｌ３???Ｊ??Ｉ?｜Ｃ－ｍａｉ３??ＩｆｃｐＰ１?｜—〇??Ｌ—參」Ｗｍ？丨??图１．４?ＫＤＷＣ四塔模型??Ｆｉｇ．?１．４?Ｆｏｕｒ－ｃｏｌｕｍｎ?ｍｏｄｅｌ?ｏｆ?ＫＤＷＣ??１．２．２?ＤＷＣ分离四组分的稳态设计及优化??Ｓｋｏｇｅｓｔａｄ和Ｓｏｔｕｄｅｈ等人［＆２７１提出的最小蒸汽量法也适用于计算分离四组
第６页?华东理工大学硕士学位论文??得到四塔模型的计算初值—根据双塔模型计算所得初值计算四塔模型。ＰＤＷＣ比ＫＤＷＣ??复杂得多，ＰＤＷＣ有三塔模型和八塔模型，三塔模型如图１．５所示，如不考虑隔板之间??的传热问题，其在热力学上与图１．３ｂ相等，但三塔模型不能进行动态模拟，可通过三塔??模型来建立八塔模型，八塔模型有三个液相分配器和三个气相分配器，适合进行动态模??拟，还可通过分液比和分气比对再沸器负荷进行优化，但八塔模型收敛困难，与ＫＤＷＣ??设计思路类似，ＰＤＷＣ模型设计思路如下：用Ｔｒｍｎｔａｆｙｌｌｏｕ等人［２２］的计算方法求得回流??比和理论板数，得到建立三塔模型所需初值—用Ｓｋｏｇｅｓｔａｄ等人［２５＿２７］的思路计算三塔模??型至收敛并得到四塔模型的计算初值—根据三塔模型计算所得初值计算八塔模型。??ｒ－０ｒ－??图１．５?ＰＤＷＣ三塔模型??Ｆｉｇ．?１．５?Ｔｈｒｅｅ－ｃｏｌｕｍｎ?ｍｏｄｅｌ?ｏｆ?ＰＤＷＣ??Ｎｇｕｙｅｎ等人［２８］为实现脱丁烷和脱异丁烷的高效一体化，研宄并创新了分壁塔的应??用，提出一种新的热集成方式，采用顶部蒸汽再压缩热泵或者部分底部闪蒸热泵的分隔??壁。Ｆａｎｇ等人［２９］在研宄ＰＤＷＣ时考虑隔板之间的传热效应，提出了一种新的ＤＷＣ模??型，在预分离段和中间塔之间引入虚拟中间换热器，使虚拟中间换热器之间的传热过程??产生热顆合效应，热稱合效应可通过确定传热区域和相应的传热算法来确定，这种模型??能进一步降低能耗，而且还扩大了可操作区域，降低了分液比和分气比波动对最小能耗??的影响。??Ｒｉｃｈａｒｄ等人［３（）］认为ＤＷＣ难以模拟因为塔内的物料平衡方程、平衡方程和热力学
【参考文献】：
期刊论文
[1]探究煤焦油加工技术进展和发展措施[J]. 赵社库. 石化技术. 2019(10)
[2]Kaibel分壁精馏塔分离四元醇动态控制[J]. 何桂春,伍祥,潘慧,张英,薄德臣,凌昊. 石油化工. 2019(05)
[3]Kaibel分壁精馏塔分离醇类四元混合物实验研究[J]. 华涛,伍祥,何桂春,凌昊. 现代化工. 2018(10)
[4]Kaibel分壁精馏塔的压力补偿-温度控制[J]. 邱洁,华涛,何桂春,伍祥,沈海涛,凌昊. 化工学报. 2018(11)
[5]Kaibel分壁精馏塔分离芳烃的稳态和动态模拟[J]. 蔺锡钰,吴昊,沈本贤,凌昊. 化工学报. 2015(04)
[6]加氢法生产十氢萘的工艺研究[J]. 赵甲,于海斌,孙国方,高鹏,曲晓龙,张景成,郑修新,李佳. 精细石油化工. 2015(01)
[7]萘、四氢萘和十氢萘的加氢或脱氢反应与催化剂的研究进展[J]. 李贺,殷长龙,赵雪萍,李秀峥,柳云骐,刘晨光. 石油化工. 2014(08)
[8]十氢萘的超临界裂解性能分析[J]. 邢燕,王勤,方文军. 浙江大学学报(理学版). 2014(02)
[9]精馏过程节能技术[J]. 岳金彩,闫飞,邹亮,杨霞. 节能技术. 2008(01)
[10]世界过程工业的最大软件供应商艾斯苯（AspenTech）公司[J]. 杨友麒. 现代化工. 2000(05)
硕士论文
[1]工业萘两步催化加氢制十氢萘的研究[D]. 宋会.大连理工大学 2015
本文编号：3539746
【文章来源】：华东理工大学上海市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２完全热耦合精馏塔??Ｆｉｇ．?１．２?Ｆｕｌｌｙ?ｔｈｅｒｍａｌｌｙ?ｃｏｕｐｌｅｄ?ｃｏｌｕｍｎ?ａｎｄ?ｄｉｖｉｄｅｄ?ｗａｌｌ?ｃｏｌｕｍｎ．??
华东理工大学硕士学位论文?第５页??在满足产品纯度的前提下所需的最小蒸汽量，这样可以得到最小蒸汽量图（Ｖｍｉｎ／Ｆ－Ｄ／Ｆ）??来直观看出分壁塔各区域分离难度。最小蒸汽量法计算简单有效，所需条件少，仅需要??进料状态和进料组及规定的产品规格。??迄今为止，对ＤＷＣ进行模拟计算最好的方法就是借助过程模拟软件如Ａｓｐｅｎ等，??但当今所有的模拟软件没有分壁塔模型，所以需要用多塔模型来模拟分壁塔ＤＷＣ。在??进行严格计算时，ＤＷＣ通常有双塔模型和四塔模型，双塔模型如图１．２所示，双塔模??型建立简单，在Ａｓｐｅｎ模块中仅需要一个吸收塔和两个精馏塔，并且双塔模型容易收敛，??双塔之间的耦合流股可由Ｓｋｏｇｅｓｔａｄ等人［２５］的简捷计算方法得到，但双塔模型适合稳态??研宄，无法进行动态模拟。四塔模型如图１．４所示，由一个吸收塔模块和三个精馏塔模??块组成，四塔模型耦合流股较多，初值设置困难，收敛困难；ＫＤＷＣ四塔模型有一个??液相分配器和一个气相分配器，可通过调节液相分配器的分液比和气相分配器的分气比??对再沸器负荷进行优化，四塔模型适合进行分壁塔动态模拟的研究。??Ｏ＇’！０：＇??—?１??｜??＾－ｐｒｃ??９???Ｃ－ｐｒｅ?ｄｉ２｜?遲??ｆ????Ｕ?Ｓ２??Ｃ＾Ｄｍａｌ３???Ｊ??Ｉ?｜Ｃ－ｍａｉ３??ＩｆｃｐＰ１?｜—〇??Ｌ—參」Ｗｍ？丨??图１．４?ＫＤＷＣ四塔模型??Ｆｉｇ．?１．４?Ｆｏｕｒ－ｃｏｌｕｍｎ?ｍｏｄｅｌ?ｏｆ?ＫＤＷＣ??１．２．２?ＤＷＣ分离四组分的稳态设计及优化??Ｓｋｏｇｅｓｔａｄ和Ｓｏｔｕｄｅｈ等人［＆２７１提出的最小蒸汽量法也适用于计算分离四组
第６页?华东理工大学硕士学位论文??得到四塔模型的计算初值—根据双塔模型计算所得初值计算四塔模型。ＰＤＷＣ比ＫＤＷＣ??复杂得多，ＰＤＷＣ有三塔模型和八塔模型，三塔模型如图１．５所示，如不考虑隔板之间??的传热问题，其在热力学上与图１．３ｂ相等，但三塔模型不能进行动态模拟，可通过三塔??模型来建立八塔模型，八塔模型有三个液相分配器和三个气相分配器，适合进行动态模??拟，还可通过分液比和分气比对再沸器负荷进行优化，但八塔模型收敛困难，与ＫＤＷＣ??设计思路类似，ＰＤＷＣ模型设计思路如下：用Ｔｒｍｎｔａｆｙｌｌｏｕ等人［２２］的计算方法求得回流??比和理论板数，得到建立三塔模型所需初值—用Ｓｋｏｇｅｓｔａｄ等人［２５＿２７］的思路计算三塔模??型至收敛并得到四塔模型的计算初值—根据三塔模型计算所得初值计算八塔模型。??ｒ－０ｒ－??图１．５?ＰＤＷＣ三塔模型??Ｆｉｇ．?１．５?Ｔｈｒｅｅ－ｃｏｌｕｍｎ?ｍｏｄｅｌ?ｏｆ?ＰＤＷＣ??Ｎｇｕｙｅｎ等人［２８］为实现脱丁烷和脱异丁烷的高效一体化，研宄并创新了分壁塔的应??用，提出一种新的热集成方式，采用顶部蒸汽再压缩热泵或者部分底部闪蒸热泵的分隔??壁。Ｆａｎｇ等人［２９］在研宄ＰＤＷＣ时考虑隔板之间的传热效应，提出了一种新的ＤＷＣ模??型，在预分离段和中间塔之间引入虚拟中间换热器，使虚拟中间换热器之间的传热过程??产生热顆合效应，热稱合效应可通过确定传热区域和相应的传热算法来确定，这种模型??能进一步降低能耗，而且还扩大了可操作区域，降低了分液比和分气比波动对最小能耗??的影响。??Ｒｉｃｈａｒｄ等人［３（）］认为ＤＷＣ难以模拟因为塔内的物料平衡方程、平衡方程和热力学
【参考文献】：
期刊论文
[1]探究煤焦油加工技术进展和发展措施[J]. 赵社库. 石化技术. 2019(10)
[2]Kaibel分壁精馏塔分离四元醇动态控制[J]. 何桂春,伍祥,潘慧,张英,薄德臣,凌昊. 石油化工. 2019(05)
[3]Kaibel分壁精馏塔分离醇类四元混合物实验研究[J]. 华涛,伍祥,何桂春,凌昊. 现代化工. 2018(10)
[4]Kaibel分壁精馏塔的压力补偿-温度控制[J]. 邱洁,华涛,何桂春,伍祥,沈海涛,凌昊. 化工学报. 2018(11)
[5]Kaibel分壁精馏塔分离芳烃的稳态和动态模拟[J]. 蔺锡钰,吴昊,沈本贤,凌昊. 化工学报. 2015(04)
[6]加氢法生产十氢萘的工艺研究[J]. 赵甲,于海斌,孙国方,高鹏,曲晓龙,张景成,郑修新,李佳. 精细石油化工. 2015(01)
[7]萘、四氢萘和十氢萘的加氢或脱氢反应与催化剂的研究进展[J]. 李贺,殷长龙,赵雪萍,李秀峥,柳云骐,刘晨光. 石油化工. 2014(08)
[8]十氢萘的超临界裂解性能分析[J]. 邢燕,王勤,方文军. 浙江大学学报(理学版). 2014(02)
[9]精馏过程节能技术[J]. 岳金彩,闫飞,邹亮,杨霞. 节能技术. 2008(01)
[10]世界过程工业的最大软件供应商艾斯苯（AspenTech）公司[J]. 杨友麒. 现代化工. 2000(05)
硕士论文
[1]工业萘两步催化加氢制十氢萘的研究[D]. 宋会.大连理工大学 2015
本文编号：3539746
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxuehuagong/3539746.html
