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反应精馏应用于内部热耦合精馏以及差压热耦合精馏技术的模拟研究

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论文说明:符号说明

第1章 绪论

1.1 前言

1.2 精馏技术的发展

1.3 精馏过程的节能思路

1.4 热耦合精馏技术

1.5 内部热耦合精馏技术的研究进展

1.5.1 内部热耦合精馏塔国内外研究现状

1.5.2 内部热耦合精馏塔的节能分析

1.6 反应精馏技术的研究进展

1.6.1 反应精馏的研究进展

1.6.2 反应精馏技术计算模型及方法

1.6.3 乙酸甲酯合成反应精馏过程

1.7 差压热耦合精馏塔的研究现状

1.8 内部热耦合反应精馏技术的研究现状

1.9 小结

第2章 内部热耦合精馏塔的模拟研究

2.1 内部热耦合精馏塔的基本结构

2.2 内部热耦合精馏塔的设计

2.2.1 内部热耦合精馏塔自由度分析

2.2.2 内部热耦合精馏塔的模拟与设计

2.3 小结

第3章 内部热耦合反应精馏塔的模拟研究

3.1 引言

3.2 热力学与反应动力学方程的选择

3.2.1 热力学状态方程的选择

3.2.2 反应精馏数学模型的选择

3.3 内部热耦合反应精馏塔的建模

3.3.1 常规反应精馏流程

3.3.2 内部热耦合反应精馏塔流程

3.4 内部热耦合反应精馏塔的单变量分析

3.4.1 模拟条件的初始化

3.4.2 醇酸进料比的影响

3.4.3 回流比的影响

3.4.4 乙酸进料位置的影响

3.4.5 甲醇进料位置的影响

3.4.6 催化剂的进料位置

3.4.7 压缩比的影响

3.4.8 塔内板间换热量的影响

3.4.9 物流进塔温度的影响

3.4.10 单变量分析结果

3.5 小结

第4章 差压热耦合反应精馏塔的模拟研究

4.1 差压热耦合精馏塔的基本结构

4.2 差压热耦合反应精馏塔的建模

4.2.1 热力学方程和数学模型的选择

4.2.2 差压热耦合反应精馏塔的建模

4.3 差压热耦合反应精馏塔的单变量分析

4.3.1 模拟条件的初始化

4.3.2 压缩比的影响

4.3.3 回流比的影响

4.3.4 反应段高度的影响

4.3.5 单变量分析结果

4.4 小结

第5章 热耦合反应精馏塔的性能评价与优势分析

5.1 热耦合精馏塔在节能减排上的优势

5.1.1 节能减排的概念

5.1.2 热耦合精馏塔在节能减排上的优势

5.2 热耦合精馏塔的热力学效率

5.2.1 热力学效率的概念

5.2.2 内部热耦合反应精馏过程的热力学效率分析比较

5.3 结论

结论

参考文献

攻读硕士学位期间取得的学术成果

致谢

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摘要

精馏作为化工行业中主要的分离手段,虽然相对其它分离技术有着很多的优势,但却掩盖不了其能耗过高的弊端。反应精馏与热耦合精馏是过程强化与集成的重要体现,而反应精馏和热耦合的结合,便构成了新型的热耦合反应精馏塔。内部热耦合反应精馏和差压热耦合反应精馏分别将反应精馏与两种热耦合精馏技术相结合,是反应与分离同时进行、高度强化的复杂分离技术,可以进一步提高反应转化率和选择性、降低能耗。若能加快此两项技术的开发和工业化应用步伐,对于推动我国石油、化工行业的发展,建设资源节约型社会具有重要理论意义和实际意义。
   本文以丙烯丙烷分离体系为例,阐述了内部热耦合精馏塔模型的建立过程,分析了此新型系统的自由度,并使用Aspen Plus软件成功建立了分离体系模型,利用模拟结果对在节能降耗方面内部热耦合精馏塔优于常规精馏塔的原因进行了分析阐述。
   以乙酸甲酯的合成体系为例,将其应用于内部热耦合反应精馏塔以及差压热耦合反应精馏塔,利用Aspen Plus软件成功建立了模型,并通过模拟结果分析了两种热耦合反应精馏流程在节能降耗方面优于常规反应精馏流程的原因。分别对压缩机压缩比、醇酸进料比、回流比、乙酸进料位置、甲醇进料位置、催化剂浓硫酸进料位置、主塔两塔段塔内板间换热量、各物流进料温度以及反应段高度进行了单变量分析,进一步确定了各个变量的最佳值。
   在单变量获得初值的基础上,分别对两种热耦合反应精馏流程的能耗、CO2排放量以及热力学效率方面与常规反应精馏流程进行了全面的性能分析与比较。通过比较发现,热耦合精馏技术不仅在节能减排上有很大优势,其热力学效率还有明显提高,充分说明了热耦合精馏技术在反应精馏应用上的巨大潜力。

著录项

  • 作者

    宁亚南;

  • 作者单位

    中国石油大学(华东);

  • 授予单位 中国石油大学(华东);
  • 学科 化学工程与技术
  • 授予学位 硕士
  • 导师姓名 刘雪暖,孙兰义;
  • 年度 2011
  • 页码
  • 总页数
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 中文
  • 中图分类 TQ051.81;
  • 关键词

    精馏塔; 反应精馏; 节能减排; 热力学效率;

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