萃取精馏过程流程集成节能策略的研究

【摘要】：萃取精馏作为一种分离近沸点混合物及其他低相对挥发度混合物的技术，在石油化学工业中得到广泛的应用。随着萃取剂选取方法的发展，萃取塔结构及工艺流程的改进和提高，萃取精馏技术的应用范围不断扩大。在选定萃取剂及萃取精馏塔结构不便改动的情况下，改变萃取精馏流程成为萃取精馏过程降低能耗的必要手段。热集成技术是通过对不同级别不同量的热流进行合理匹配来降低能耗的方法。然而，在许多实际的分离过程中，由于受到过程背景及操作条件的制约，并不是所有的精馏过程都能通过这一技术使能耗最小。萃取精馏过程中，将复杂塔和热集成技术合成萃取精馏流程集成技术，会使整个过程形成一个集成系统，可以实现流程集约和节约能耗的目的。本文从流程集成的角度出发，对萃取精馏过程的节能策略进行研究。 具体分析了萃取精馏过程的特点，将该过程简化后的数学模型用松弛法与N-R法相结合的算法进行求解，利用了松弛法稳定性好与N-R法收敛快的特点。对C_5组分萃取精馏过程中脱炔烃塔系进行模拟计算，结果表明该法适用于非理想性较强的物系。 从流程的角度出发，分析了二级萃取精馏普通流程的能耗，提出了萃取精馏流程集成问题的逐层深入求解策略，即首先进行非热集成普通萃取精馏流程的模拟，然后对普通萃取精馏系统进行热集成，最后进行带热集成的萃取精馏系统的流程集成；制定了萃取精馏过程流程集成的六条调优规则，给出了萃取精馏流程集成的调优步骤，即将方案中对萃取精馏系统经济性最不利的单元进行改进并模拟，直到满足调优目标为止。 最后以乙腈(ACN)萃取精馏分离C_5馏分为例，运用本文提出的萃取精馏流程集成的节能策略，进行流程的集成。在调优规则的指导下，按照调优步骤将总公用工程费用作为调优目标对流程逐步改进，同时进行热集成，并得到一个带有热集成的最优方案，该方案比初始流程热集成前和热集成后分别节省总公用工程费用达47.85％和11.65％。 【关键词】：萃取精馏 热集成 流程集成 节能策略
【学位授予单位】：青岛科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TQ028.31
【目录】：

• 符号说明9-11
• 前言11-12
• 1 文献综述12-28
• 1.1 过程系统工程12-17
• 1.1.1 过程系统综合的研究12-14
• 1.1.2 过程系统模拟的研究14-16
• 1.1.3 过程系统集成的研究16-17
• 1.2 分离过程综合17-20
• 1.2.1 分离过程综合的发展17-18
• 1.2.2 精馏系统综合18-20
• 1.3 精馏过程的节能技术20-25
• 1.3.1 不改变流程的节能技术20-21
• 1.3.2 改变流程的节能技术21-25
• 1.4 萃取精馏的节能研究25-27
• 1.4.1 萃取剂的选择26
• 1.4.2 萃取精馏塔塔板结构的设计26
• 1.4.3 萃取精馏工艺流程的研究26-27
• 1.5 本文研究内容27-28
• 2 萃取精馏过程的模拟与优化28-53
• 2.1 萃取精馏的特点28-33
• 2.1.1 萃取精馏的流程28
• 2.1.2 萃取精馏塔的特点28-33
• 2.2 萃取精馏过程热力学模型33-39
• 2.2.1 萃取精馏物系34-35
• 2.2.2 萃取精馏的汽液平衡模型35-39
• 2.3 萃取精馏过程的数学模型及求解39-48
• 2.3.1 数学模型的建立39-42
• 2.3.2 三对角矩阵的求解42-45
• 2.3.3 萃取精馏计算的求解45-48
• 2.4 萃取精馏塔的模拟优化48-49
• 2.4.1 精馏塔模拟优化的目标48
• 2.4.2 精馏塔的控制变量48-49
• 2.4.3 萃取精馏塔模拟优化的实现49
• 2.5 实例研究49-52
• 2.6 本章小结52-53
• 3 萃取精馏流程集成节能策略的研究53-63
• 3.1 萃取精馏流程的能耗53-55
• 3.2 萃取精馏流程集成节能策略55-56
• 3.3 萃取精馏过程流程集成节能的调优方法56-61
• 3.3.1 萃取精馏流程集成节能的调优步骤57-58
• 3.3.2 萃取精馏流程集成节能的调优规则58-60
• 3.3.3 萃取精馏流程集成节能的调优目标60-61
• 3.4 萃取精馏流程集成的约束条件61-62
• 3.5 本章小结62-63
• 4 C_5组分萃取精馏流程集成的研究63-79
• 4.1 问题描述63-64
• 4.2 普通流程的热集成方案64-68
• 4.2.1 普通萃取精馏流程模拟结果64-65
• 4.2.2 普通萃取精馏流程热集成结果65-68
• 4.3 流程集成调优68-77
• 4.3.1 调优方案168-71
• 4.3.2 调优方案271-73
• 4.3.3 调优方案373-77
• 4.4 方案比较77-78
• 4.5 本章小结78-79
• 结论79-80
• 参考文献80-85
• 攻读学位期间发表的学术论文目录85-86
• 致谢86-87
• 独创性声明87
• 使用授权的说明87

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

甲苯-乙醇共沸体系的萃取精馏模拟与优化    侯涛;高晓新;

萃取精馏分离C_4的流程优化    雷志刚,周荣琪,段占庭

化工过程模拟    杨友麒

绿色过程系统工程进展    杨友麒,石磊

智能法合成最优换热网络    高维平,于为人,韩方煜

分离五组分含复杂精馏塔流程的研究    荣本光,利梅,胡仰栋,韩方煜,郭天民

化工过程能量综合的经济调优法    华贲,吴国东,陈仲言,刘琦,袁一

多组分复杂精馏流程的简捷设计法    荣本光,利梅胡,仰栋,韩方煜,郭天民

复合塔在环己烯萃取精馏中的应用    吴济民

人工智能法合成热集成精馏流程    韩方煜,荣本光

多效精馏流程的优化设计计算    王葳，高维平

基于随机优化的复杂精馏系统综合研究    安维中

超临界流体CO_2萃取南瓜籽油的初步研究    周继亮,钟宏

平流双效精馏流程模拟与优化设计    肖丰;高维平;杨家军;

PVC单体废液的回收利用研究    孙传庆,王国卫,魏国英,王芳

气相吸附静态吸附量的测定方法    张辉;刘应书;贾彦翔;李虎;党璐璐;王海鸿;

基于容量法的高压静态吸附仪的研制与应用    张辉;刘应书;李永玲;李虎;贾彦翔;刘文海;

薄膜生长过程的分子尺度模拟    张平则,张高会,崔彩娥,缪强,潘俊德

多组分传质过程模拟研究进展    王维德;晋正茂;朱维军;

泥炭预处理吸附垃圾渗滤液中的COD    商平;杨智;郝永俊;纪明耀;

超临界CO_2萃取烟草中烟碱    刘亚娟;王志祥;林文;戴琳;

减三线生产润滑油基础油优化工艺条件的研究    戴庆鑫;陈树群;李少萍;

换热网络超结构建构方案分析    王艳迪;关欣;向勇涛;郭志波;

利用过程技术提升异氰酸酯工艺水平及新技术开发    郑世清;杨霞;

反渗透技术在冶金分离工程的应用研究    刘平;马少健;

乙酸废液萃取回收乙酸及工程设计分析    王海涛;傅忠君;王倩倩;

过程工业企业的再生产投资决策的初步策略研究    曾敏刚;尹清华;华贲;解新安;周章玉;贾小平;

乙腈法抽提丁二烯流程集成节能的研究    方自真;韩方煜;

过程技术在异氰酸酯工艺开发中的应用    杨霞;李玉刚;郑世清;

一种新型过滤机的应用    毛海舫;潘仙华;钱惠根;

甘油法制备环氧氯丙烷工艺过程研究    岳群

共沸精馏提纯乙酰丙酮过程中水相后处理工艺的研究    杨志东

泛（火用）分析方法及其应用研究    蒋爱华

煤气化过程高浓度酚氨污水化工处理流程开发、模拟与工业实施    余振江

合成气为核心的能源化工系统的系统分析和生命周期评价    刘敬尧

多烘缸造纸机干燥部能量系统分析建模与优化研究    李玉刚

高温电加热过程模拟与优化的研究    李勇刚

间歇萃取精馏过程强化研究    冯惠生

基于统计学和解耦算法的丙酮—丁醇蒸馏系统优化研究    王洪海

低温精馏分离~(13)C的耦合传递理论与试验研究    李虎林

氨合成系统模拟与优化研究    张荣

青梅核仁油提取工艺及理化特性的研究    吴群中

常减压流程装置模拟与操作优化    李向阳

筛板精馏塔传质性能的研究    姜元涛

分壁式精馏塔的模拟和实验研究    汪丹峰

一种新型浮阀塔板传质效率的研究    祁建伟

混合碳五工艺分离过程的研究    雷树宽

醋酸脱水共沸精馏过程的动态模拟与先进控制研究    叶柳青

一卡通系统的设计与实现    胡昌伟

精馏过程的二层多目标优化控制策略研究    葛娟娟

恒沸精馏法分离回收阿维菌素生产残液中的甲苯和乙醇    戴君裕,叶德勇

萃取精馏溶剂选择的研究进展    宋海华,孙伟,王秀丽,王明涛

分批萃取精馏新模拟方法    胡晖;邬慧雄;

乙醇-水-离子液体伪二元体系常压汽液平衡数据的测定与关联    李肖华;李卫坤;宋旭东;计建炳;

气体分馏装置的流程模拟及多目标优化    刘涛;苏成利;

改进的物料分配图用于非清晰精馏过程合成    刘智勇,郭柱山

遗传算法在过程综合混合整数非线性规划中的应用    王克峰,姚平经,袁一,于福东,施光燕

非清晰精馏序列的两步合成法    刘智勇,胡琳娜,邹晋,许锡恩

高效导向筛板在醋酸甲酯精馏塔技术改造中的研究与应用    李群生

绿色化工技术的进展    闵恩泽,傅军

高粘度物料精馏的研究与应用    李群生,张泽廷,邱顺恩,刘永兴,吴远友

高效导向筛板及填料在乙酸乙烯-乙酸甲酯精馏技改中的研究与应用    宋春颖,李群生,张泽廷

新型高效填料塔技术在窄馏分己烷溶剂油分离中的应用    干爱华,姜斌,李鑫钢,刘明晖,王亚东,沈溢洲

苯部分加氢工艺生产环己醇    田爱国

能量集成蒸馏塔系列的合成    周理,何志敏,余国琮

热泵精馏流程构建策略及应用研究    李大伟;贾小平;项曙光;王浩;韩方煜;

能量集成蒸馏塔系列的合成    周理,何志敏,余国琮

常规塔序热集成方案在化工生产中的应用    李凤华，姚平经

常规塔序热集成方案在化工生产中的应用    李凤华

芳烃热集成精馏的模拟研究    杨德明,匡华

溶盐萃取精馏系统的特点及设计计算    李红利,孙健哲

间歇过程的热集成    崔明珠,冯霄,张文玲,张早校

萃取精馏过程的非平衡态热力学分析    雷志刚,李成岳,陈标华

具有热集成和水集成的甲醇精馏新工艺及其模拟    吴嘉,陈露

用于热集成精馏序列综合的改进模拟退火算法    安维中,袁希钢

乙腈法抽提丁二烯流程集成节能的研究    方自真;韩方煜;

聚氯乙烯装置热集成    冯霄;赵驰峰;孙亮;

润滑油加氢补充精制装置的热集成    石李胜;冯霄;蒋立本;

加盐萃取精馏分离酯水溶液的研究    杨金苗;李群生;

对水-异丁醇萃取精馏溶剂选择的预测    寇春霞;徐勇;刘峰;

热集成重整芳烃分离模拟    赵永祥;李鑫钢;赵金海;沈炜;

减压间歇萃取精馏分离乙酸乙酯-乙醇过程模拟    陈义洋;冯惠生;李文秀;张志刚;韩银成;

离子液体对乙腈-水体系汽液平衡的影响    尹伟超;崔现宝;吴添;张晓凯;

离子液体应用于乙酸乙酯-乙醇体系萃取精馏的流程模拟    李群生;张继国;王宝华;倪健;

含水四氢呋喃萃取精馏塔的动态模拟(英文)    王惠媛;许松林;

云深不知处    

Liquid Thinking：流畅思维灵转世界    

IBM:构建随需应变的企业门户    

如何节省一半的集成费用    本报记者 潘永花

IT管理急需变革    陈翔

BEA扩大集成产品系列    本报记者 康翔

山西10万吨顺酐项目采用环保工艺    记者　 王乐意

辽化扭亏有真经    王忠新

IBM软件：五种色彩 一个形象    本报记者　周蓉蓉

理念决定EAI的成败    麒麟远创软件(北京)有限公司 戴青海 博士

MC-PDM与ERP集成环境下设计流程分布式协同管理的关键技术研究    裘炅

工业水网络分析与合成方法的研究    廖祖维

工业甲醇纯化生产高纯甲醇的研究    刘范嘉

混合溶剂间歇萃取精馏的研究    张志刚

复合萃取精馏分离乙酸乙酯—乙醇—水混合液的研究    顾正桂

组织际流程柔性的评价与选择策略研究    张耕

分离过程质量分离剂的计算机辅助分子设计    张学岗

集装箱码头物流作业系统集成优化调度研究    魏众

分离过程溶剂的计算机辅助分子设计    杨晓光

基于Petri网的多式联运流程优化研究    王占中

萃取精馏过程流程集成节能策略的研究    于洪芹

热泵精馏流程构建策略及应用研究    李大伟

萃取精馏法提取高纯度丙醛的研究    宋浩

萃取精馏过程溶剂筛选的分子设计方法研究    王巧焕

萃取精馏制备高纯度甲缩醛的研究    唐克

萃取精馏分离乙醇—碳酸二甲酯共沸物的研究    肖颖

萃取精馏分离乙腈—正丙醇二元共沸物    李莹

萃取精馏分离甲醇和丙酮共沸物的研究    钟禄平

隔壁塔应用于萃取精馏及共沸精馏体系的研究    昌兴武

分级超结构法综合热集成的质量交换网络    李秀峰