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《中国海洋大学》 2010年
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反应—分离系统能量集成的研究

金鑫  
【摘要】:在多组分精馏系统中,能耗占很大的比重,尤其是低温精馏,通常能耗占整个分离成本的50%-70%。因此节能的方法除了设计合理的精馏操作温度和压力以外,还应该考虑到精馏塔的冷凝器、再沸器与换热网络的匹配问题。在实际的化工生产过程中,预先确定了生产工艺条件,一部分物流需要被加热到一定温度,而另一部分物流则需要被冷却到一定温度。因此,如何有效地合理地组织这些冷、热物流以及这些冷、热物流的交换问题,就成了提高整个工艺流程及设备的关键问题。 反应过程和分离过程是化工装置的核心,其结构的优劣直接影响了整个装置的合理性和先进性。因此探讨反应-分离系统能量集成问题的理论和方法具有重要意义。放热反应的反应-分离系统可通过工艺设计实现能量集成的效果。本文对反应-分离系统工艺参数之间的相互影响进行研究。根据反应-分离过程的耦合性和能量匹配规律,以T-H图为基础,提出了一种反应-分离系统逐步优化的能量集成策略。利用Aspen Plus软件,以连续反应合成乙二醇丁醚醋酸酯和乙二醇乙醚醋酸酯的工艺流程为例,考察了该策略的实用性。具体内容如下: (1)利用Aspen Plus软件,对连续反应生产乙二醇丁醚醋酸酯以及乙二醇乙醚醋酸酯的的工艺流程进行设计,物性方法选择NRTL方程,建立了乙二醇丁醚醋酸酯和乙二醇乙醚醋酸酯的生产工艺流程。并且利用DSTWU模块计算反应的理论板数、最小回流比,确定各个精馏塔的实际塔板数和回流比。为后续的模拟操作参数的初步设定奠定了基础。 (2)以T-H图为基础,不断调整冷热物流参数及操作条件,优化换热网络,提出了反应-分离系统能量集成的逐步优化策略以实现精馏塔与换热网络的热集成的目的。该策略分为以下三个步骤: i.构造系统冷、热物流组合曲线及系统总组合曲线。根据给定的条件,在Aspen Plus的模拟下初步设定体系的操作参数,计算后在T-H图上标绘各物流,构造冷、热物流的组合曲线及总组合曲线。 ⅱ.系统能量集成分析。调整组合曲线的位置,提高热物流曲线的高温段温度,或者降低冷物流曲线的低温段温度,使冷、热物流曲线具有更好的匹配性,以减少额外添加的冷、热公用工程能耗。 ⅲ.工艺条件优化。根据调整后的温度重新设计过程的操作压力。由反应-分离系统各个工艺参数之间的联系,不断调整工艺参数,以达到能量集成的目的。重复上述步骤直至系统的公用工程能耗不再减小,则该操作条件为系统最优的操作参数。 (3)分别以乙二醇丁醚醋酸酯和乙二醇乙醚醋酸酯的的反应-分离过程为例,考察了反应-分离系统逐步优化的能量集成策略的实用性。通过Aspen Plus的模拟计算确定了初步的操作参数,并考察了反应进料摩尔配比和反应转化率对系统总的热负荷的影响,确定了当反应进料的醇酸摩尔配比为1:1,转化率为90%时,系统总的热负荷能耗为最小。利用模拟出的数据,构建出系统的冷、热物流组合曲线及系统总组合曲线。利用逐步优化能量集成的三步策略,对系统的总组合曲线进行分析,以分离塔的操作压力为变量,考察了不同操作压力对系统的冷、热公用工程的影响。分别得出了使系统总的公用工程负荷最少的最优操作参数。通过工艺条件的调整,乙二醇丁醚醋酸酯生产工艺总的公用工程能耗由156.3kW降低至101.4kW,系统额外添加的公用工程能耗减少了三分之一以上,而乙二醇乙醚醋酸酯的生产工艺总的公用工程能耗也由102.7kW降低至94.5kW。验证了本文提出的逐步优化的能量集成策略是非常有效的。提高了全系统的能量利用效率,达到了系统精馏塔与换热网络能力集成的目的。证明了用本文所提出的反应-分离系统逐步优化的能量集成策略,来解决反应-分离系统能量集成问题,是非常有效的。对复杂反应-分离系统的能量集成提供了一种较为有效的研究策略。
【学位授予单位】:中国海洋大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TQ028.3

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【引证文献】
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1 焦甜甜;TDI光气化反应精馏过程的模拟与分析[D];中国海洋大学;2012年
【参考文献】
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1 李峰,何静,张保国,孙鹏,段雪,王作新;锆基催化剂合成醇醚醋酸酯的非等温反应动力学[J];北京化工大学学报(自然科学版);1996年04期
2 王克峰,尹洪超,袁一;遗传算法最优同步综合换热网络[J];大连理工大学学报;1997年01期
3 徐颖,徐晓宁,曹军,金俏;乙二醇乙醚乙酸酯最新研究进展[J];抚顺石油学院学报;2001年04期
4 李萍,华贲;过程系统综合集成优化法的研究进展[J];广东化工;2005年01期
5 赵文,周传光,孙淑燕,韩方煜,李成岳;反应-分离循环系统最佳工艺条件的确定[J];高校化学工程学报;1999年03期
6 周传光,赵文,韩方煜,高健;反应精馏过程图解法设计策略研究[J];高校化学工程学报;2001年04期
7 王克峰,姚平经,袁一,于福东,施光燕;遗传算法在过程综合混合整数非线性规划中的应用[J];高校化学工程学报;1997年04期
8 胡蔚秋,严默林;环氧乙烷一步合成乙二醇单烷基醚乙酸酯[J];高校化学工程学报;1998年03期
9 李有润,陈丙珍;化工能量系统集成[J];化工进展;1996年03期
10 杨友麒;可持续发展时代的过程系统集成[J];化工进展;1999年03期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 周芒;乙二醇乙醚醋酸酯的生产工艺研究[D];南京工业大学;2006年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 戴斌;乔旭;;丙二醇醚酯类溶剂的生产及发展[J];安徽化工;2007年03期
2 鄢烈祥,麻德贤;解换热网络同步综合问题的列队竞争算法[J];北京化工大学学报(自然科学版);2000年01期
3 李群生;刘阳;;氯乙烯精馏过程的ASPEN PLUS模拟分析[J];北京化工大学学报(自然科学版);2009年01期
4 郑叶琳;;专科词典释义例话[J];编辑学刊;2007年06期
5 马莉;江晓禹;;环氧树脂对玻璃纤维/水泥复合材料界面性能的影响[J];玻璃钢/复合材料;2012年01期
6 赵华,何聪芬,兰社益,董银卯;天然防腐剂那他霉素的抑菌效果试验[J];北京工商大学学报(自然科学版);2005年04期
7 韩春媚;李慧颖;杜晓明;李发生;;化工污染场地土壤不饱和区典型氯代烃化合物的垂向分布特征[J];北京师范大学学报(自然科学版);2009年Z1期
8 韩刚;宋昊;张建辉;;应用PRO/Ⅱ软件模拟焦化污油加工装置[J];承德石油高等专科学校学报;2012年02期
9 李素英;钱海燕;叶旭初;;液相沉淀法制备超细白炭黑的改性研究[J];材料导报;2007年S3期
10 马莉;江晓禹;裴永琪;;玻璃纤维单丝拔出实验及其有限元模拟[J];材料导报;2011年20期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王艳迪;关欣;向勇涛;郭志波;;换热网络超结构建构方案分析[A];中国化工学会2011年年会暨第四届全国石油和化工行业节能节水减排技术论坛论文集[C];2011年
2 刘咏;耿静;卢志强;;嗅觉实验法的质量控制方法初步研究[A];恶臭污染管理与防治技术进展[C];2009年
3 刘春花;李少萍;;原油常减压蒸馏的模拟与分析[A];上海市化学化工学会2007年度学术年会论文摘要集[C];2007年
4 张俊峰;罗雄麟;;换热网络合成问题的分析[A];第九届全国化学工艺学术年会论文集[C];2005年
5 杨艳;方晨昭;仇汝臣;王英龙;;换热器网络最优综合的进展及在石油化工中的应用前景[A];中国化工学会2003年石油化工学术年会论文集[C];2003年
6 刘雪飞;李柏春;王辉;张仂;;催化精馏合成醋酸甲酯过程模拟[A];第十届全国信息技术化工应用年会论文集[C];2005年
7 陈怀忠;何仁初;;炼油化工企业的节能应用进展[A];2006年石油和化工行业节能技术研讨会会议论文集[C];2006年
8 王永杰;徐恒启;张木;;柱撑黏土催化合成乙二醇乙醚乙酸酯[A];中国化工学会2008年石油化工学术年会暨北京化工研究院建院50周年学术报告会论文集[C];2008年
9 严丽娣;霍兆义;尹洪超;;粒子群算法最优同步综合换热网络[A];中国化工学会2009年年会暨第三届全国石油和化工行业节能节水减排技术论坛会议论文集(上)[C];2009年
10 钱胜;冯红霞;;常见钠、钾化合物应用揭密[A];中国化学会第三届关注中国西部地区中学化学教学发展论坛论文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 唐萍;CSMB集成反应分离装备技术研究[D];浙江大学;2011年
2 夏翔鸣;基于能级分析和场协同原理的歧化系统节能技术研究[D];华东理工大学;2011年
3 边海军;液化天然气冷能利用技术研究及其过程分析[D];华南理工大学;2011年
4 修乃云;全局系统能量集成方法研究[D];大连理工大学;2000年
5 薛东峰;废物最小化为目标的质量集成方法研究[D];大连理工大学;2001年
6 高瑛;废物最小化的过程集成方法研究[D];大连理工大学;2001年
7 李现勇;煤基多联产系统中动力生产过程的分析[D];中国科学院研究生院(工程热物理研究所);2003年
8 胡永有;催化重整流程模拟及优化研究[D];浙江大学;2004年
9 安维中;基于随机优化的复杂精馏系统综合研究[D];天津大学;2003年
10 徐冬梅;用水网络优化设计的研究[D];中国海洋大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 杜海明;合成乳酸正丁酯的固体酸催化剂及催化精馏工艺研究[D];北京服装学院;2010年
2 刘璐;基于支持向量机的精馏塔故障诊断研究[D];华东理工大学;2011年
3 周捷;萃取与溶剂回收联合装置的开发研究[D];华东理工大学;2011年
4 叶柳青;醋酸脱水共沸精馏过程的动态模拟与先进控制研究[D];华东理工大学;2011年
5 谢会;列队竞争算法求解多组分质量交换网络[D];武汉理工大学;2010年
6 胡利勤;乙氧基化法合成甲基丙烯酸聚乙二醇酯类大分子单体[D];江南大学;2011年
7 张中杰;环氧烷烃插入乙酸乙酯的选择性的研究[D];江南大学;2011年
8 贾永强;基于MES平台的生产过程监控系统研究与实现[D];北京交通大学;2011年
9 程利辉;低温甲醇洗流程仿真及热力学优化研究[D];武汉理工大学;2011年
10 张潇元;CO_2零排放的SOFC复合动力系统研究[D];华北电力大学(北京);2011年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 雷培德,李端阳,汪静,陈献忠;化工过程模拟技术及HYSIM模拟系统在化工生产中的应用[J];湖北化工;2002年06期
2 李文波,毛鹏生,王长英,俞裕国;化工流程模拟技术的现状与发展[J];化工时刊;1998年06期
3 马文婵,谭心舜;TDI光化过程的研究与比较[J];化工时刊;2004年02期
4 杨友麒;化工过程模拟[J];化工进展;1996年03期
5 王健红,陈晓春,魏杰,姚飞,高利军;化工装置动态模拟与优化工艺软件平台[J];化工进展;1997年04期
6 谢扬,沈庆扬;ASPEN PLUS化工模拟系统在精馏过程中的应用[J];化工生产与技术;1999年03期
7 于学敏,李自明,王金泉,巩玉珍,张秀岚;异丙苯液相氧化反应动力学研究[J];化工学报;1984年02期
8 马文婵,郗彦朝,安占起;甲苯二异氰酸酯光化工艺的研究比较[J];河北化工;2005年02期
9 罗善子;化学反应器的研究现状及展望[J];黑龙江石油化工;2000年02期
10 焦子华,周传光,赵文;稳态反应精馏过程的数学模型及算法研究进展[J];化学工业与工程;2004年04期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 姚云;喷射器内气液流动与混合性能的研究[D];青岛科技大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前8条
1 翟坤明;二水硫酸钙在铝酸钠溶液中的脱硅实验及动力学研究[D];北京化工大学;2011年
2 张永智;沧州大化5万吨TDI项目分析与评价[D];天津大学;2004年
3 王绪根;3,4-二氯苯基异氰酸酯连续化生产工艺研发[D];青岛科技大学;2005年
4 宋富财;反应精馏的模拟与优化[D];天津大学;2004年
5 何东;布朗工艺合成氨过程模拟[D];重庆大学;2007年
6 单廷亮;基于拟二元反应精馏设计方法的研究[D];中国海洋大学;2007年
7 双建永;TDI分离工艺的模拟及控制系统优化研究[D];天津大学;2009年
8 王洪敏;反应精馏生产二乙氧基甲烷的工艺研究[D];青岛科技大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张保国,何静,段雪,孙鹏,王作新;稀土盐催化合成乙二醇乙醚醋酸酯[J];北京化工学院学报(自然科学版);1994年04期
2 卢冠忠,江娴,王筠松;SO_4~(2-)/Ti-Al-O固体超强酸的酸强度及催化性能[J];催化学报;1995年01期
3 常铮,郭灿雄,段雪,张密林;磁性超细固体酸催化剂SO_4~(2-)-ZrO_2/Fe_3O_4的组装及表征[J];催化学报;2003年01期
4 曹崇江,陈长林,徐南平;镓掺杂SO_4~(2-)/ZrO_2的制备及其对正丁烷异构化反应的催化性能[J];催化学报;2003年06期
5 张保国,何静,段雪,孙鹏,李峰,王作新;乙二醇单乙醚醋酸酯合成用固体催化剂的筛选及催化作用分析[J];催化学报;1995年04期
6 徐颖,徐晓宁,曹军,金俏;乙二醇乙醚乙酸酯最新研究进展[J];抚顺石油学院学报;2001年04期
7 季山,廖世军,王乐夫,Vladim ir Linkov,Leslie Petrik;SO_4~(2-)/Zr-ZSM-5超强酸催化剂的制备和表征(英文)[J];分子催化;2002年05期
8 陈清林,朱雪飞,尹清华,华贲,王松平;考虑环境的能量转换系统环境经济建模与优化[J];工程热物理学报;2003年01期
9 宁艳梅;环氧乙烷的深加工应用[J];广东化工;1996年03期
10 王海涛;我国的环氧乙烷、乙二醇[J];广东化工;1996年04期
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1 赵文,周传光,韩方煜,李成岳;基于废料最少的反应-分离系统综合新策略[J];化工进展;1999年03期
2 ;催化新工艺促进乙二醇丁醚技术升级[J];化工经济技术信息;2007年12期
3 ;国内最大的乙二醇丁醚项目投产[J];粘接;2009年08期
4 罗修裕;;工作区空气中乙二醇丁醚的气相色谱测定[J];国外医学.卫生学分册;1988年01期
5 李乐;章亚东;王振兴;;二段减压间歇精馏分离环氧环己烷的研究[J];化工中间体;2008年04期
6 ;化工新型材料[J];新材料产业;2009年08期
7 王永杰;负载型杂多酸催化丁醇与环氧乙烷醚化反应[J];辽阳石油化工高等专科学校学报;2000年02期
8 ;科研产品[J];江苏化工;2007年06期
9 张月丽;;乙二醇丁醚国内市场调查[J];化学工业;2010年12期
10 郭登峰;刘红;刘准;曹惠庆;赵文;石兆君;;固体碱催化剂KF/Al_2O_3催化合成乙二醇丁醚[J];南京理工大学学报(自然科学版);2011年01期
中国重要会议论文全文数据库 前7条
1 张木;王永杰;李晨希;;杂多酸催化丁醇与环氧乙烷醚化反应[A];中国化工学会2008年石油化工学术年会暨北京化工研究院建院50周年学术报告会论文集[C];2008年
2 廖祖维;阳永荣;王靖岱;武锦涛;;概念设计法确定水分配网络最小用水量和废水处理量[A];第三届全国化学工程与生物化工年会论文摘要集(下)[C];2006年
3 吴大为;王如竹;吴静怡;;微型分布式冷热电联产系统的热力过程综合优化[A];第五届全国制冷空调新技术研讨会论文集[C];2008年
4 石荣莹;张蕾;周鸣方;;中国家居洗涤用品最新概况分析[A];第26届[2006]中国洗涤用品行业年会论文集[C];2006年
5 王姗;胡鹏举;唐二军;;环氧磷酸酯-丙烯酸酯乳液的制备研究[A];2010年全国高分子材料科学与工程研讨会学术论文集(下册)[C];2010年
6 韩苏琴;董淑香;干振卿;张和平;;水溶性防腐涂料在钢管方面的应用[A];第十四届中国(北方)钢管与管道技术交流会会议论文集[C];2011年
7 刘玉;王杰;陈小琴;;新型耐候性丙烯酸阳极电泳涂料的研制[A];第十五届全国涂料与涂装技术信息交流会暨商用车、工程机械、轨道交通涂装技术研讨会论文集[C];2012年
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1 陶炎;扬巴二期取消乙二醇丁醚装置[N];中国化工报;2011年
2 孟涛;绿色标志帮您识别绿色建材[N];中华建筑报;2002年
3 记者 姚耀富;扬巴公司扩能项目用水降三成[N];中国化工报;2008年
4 郑英;22个项目列入国家科技计划[N];江阴日报;2010年
5 罗勇彪;去年我市成立企业科协18家[N];江阴日报;2011年
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1 廖祖维;工业水网络分析与合成方法的研究[D];浙江大学;2008年
2 葛玉林;常减压蒸馏流程模拟与优化及换热网络综合[D];大连理工大学;2007年
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1 金鑫;反应—分离系统能量集成的研究[D];中国海洋大学;2010年
2 赵淑芳;燃料乙醇分离工艺的流程模拟及换热网络的最优综合[D];天津大学;2006年
3 王中博;乌石化常减压蒸馏装置换热网络模拟与分析[D];新疆大学;2010年
4 赵超;水溶性醇酸树脂制备的研究[D];哈尔滨理工大学;2010年
5 赵庆玲;常温固化环氧改性水性醇酸树脂的制备与性能研究[D];华南理工大学;2012年
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