四氢呋喃回收系统的模拟与节能优化

摘要

四氢呋喃(英文名Tetra hydro furan,简称THF)是一种性能优良、应用广泛的溶剂,可以从直接酯化法生产聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)的副产物中得到。通过对聚对苯二甲酸丁二醇酯(英文名poly butylene terephthalate,简称PBT)装置副产的四氢呋喃进行回收精制,可以提高企业的经济效益。本文主要对四氢呋喃回收系统进行了深入研究,应用Aspen Plus软件对该系统进行了准确可靠的流程模拟,在此基础上对现有装置的操作参数进行了优化;以原有精馏过程为基础,提出了节能效果显著的双效流程和热泵多效流程。本文具体内容有以下几点:
　　第一章,对四氢呋喃、PBT树脂、Aspen Plus软件、现有流程及精馏过程热集成等进行了简要的介绍,讨论了本文的研究背景和意义。
　　第二章,应用Aspen Plus流程模拟软件,选取UNIFAC热力学活度系数模型,准确可靠地对四氢呋喃回收系统进行了流程模拟,并在此基础上得到了三个塔的较优回流比分别为0.7、2和0.8。通过分析四氢呋喃—水共沸体系的组成与压力的关系,以及二氢呋喃(DHF)、共沸物、四氢呋喃的泡点随压力的变化,最终得出了高压塔即T-102的最低操作压力为700kPa,为便于设备的检修维护,降低对热源要求或者提高传热过程的效率,现有的塔压840kPa可以进一步降低,但应保持在700kPa以上。应用有效能损失分布图对三个塔进料热状况等操作条件进行了优化。结果表明,通过优化进料的热状况,可以有效降低精馏塔中有效能的损失,降低再沸器负荷,提高能量的利用率。同时也证明了有效能损失分布图是一种行之有效的分析工具,通过有效能损失分布图,可以直观地看出精馏过程中的不合理环节,从而为进一步改进指明方向。
　　第三章,应用多效精馏、热泵精馏等精馏过程热集成技术,对现有装置进行了改进,提出热集成程度较高的新流程。合理利用高压塔与预脱水塔之间的压差,构成双效精馏流程,可以比原有流程节能33.51％;以双效精馏流程为基础,在系统中加入热泵,构成热泵多效精馏流程,可以比原流程节能50.94%。此外,两个流程还可以大幅节约循环冷却水的用量。

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第一章 文献综述

§1.1引言

§1.2 四氢呋喃的生产工艺

§1.3 PBT树脂联产THF

§1.4 流程模拟技术及ASPEN PLUS软件介绍

§1.5精馏过程的节能

§1.6本文研究的主要内容

第二章 工艺流程模拟与分析

§2.1系统简述

§2.2四氢呋喃—水体系的分析

§2.3物性模型的选用

§2.4流程模拟及可靠性验证

§2.5流程的分析与研究

§2.6本章小结

第三章 THF回收系统的节能改造与优化

§3.1前言

§3.2双效精馏流程

§3.3热泵多效精馏流程

§3.4本章小结

第四章 结 论

参考文献

致谢

攻读学位期间所取得的科研成果