用大气压力进行二甲基碳酸盐/甲醇分离的过程,有或没有热集成:设计和控制
Hong-Mei Wei1, Fu-Jie Wang1, Hong-Wei Yan1
1Department of Mechanical Engineering, North University of China, No.3 Xueyuan Road, Taiyuan 030051, Shanxi, China.
ACS omega
|June 19, 2023
概括
在二甲基碳酸盐 (DMC) /甲醇 (MeOH) 分离过程中热集成显著降低了年度总成本 (TAC). 然而,完全热集成带来了动态控制的挑战,需要先进的控制策略来实现稳定的运行和能源效率.
科学领域:
- 化学工程是化学工程的重要组成部分.
- 工艺系统工程 工艺系统工程
- 分离技术 分离技术
背景情况:
- 过程经济性和动态可控性对于使用压力波动蒸 (PSD) 工艺进行二甲基碳酸盐 (DMC) /甲醇 (MeOH) 分离至关重要.
- 热集成是提高化学分离过程中的能源效率的关键策略.
研究的目的:
- 通过PSD严格模拟和比较DMC/MeOH分离的经济设计和动态可控性,没有,部分和完全的热集成.
- 调查不同热集成级别的节能和动态性能之间的权衡.
- 为完全热集成系统提出先进的控制策略.
主要方法:
- 使用Aspen Plus和Aspen Dynamics进行了严格的稳定状态和动态模拟.
- 对三种热集成场景 (没有,部分,全部) 的年度总成本 (TAC) 和动态可控性指标的分析.
- 开发和模拟一个过程控制和温度控制 (PCTC) 方案,用于完全热集成系统的级联控制.
主要成果:
- 与没有热集成相比,完全和部分热集成带来了分别39.2%和36.2%的TAC节约,而不是热集成.
- 非热集成系统表现出良好的动态性能.
- 部分和完全的热集成引入了动态惩罚,部分系统显示了更强大的控制,除了精确的DMC度维护.
- 拟议的PCTC方案有效地保持了完全热集成PSD过程中的产品度.
- 发现大气压缩序列比大气压缩序列更节能.
结论:
- 热集成为DMC/MeOH分离提供了巨大的经济效益,但需要仔细考虑动态控制.
- 先进的控制策略对于管理完全热集成PSD过程的动态复杂性至关重要.
- 大气压 PSD 序列是工业应用中提高能源效率的首选.
