發(fā)布時(shí)間：2024-03-21 00:42

　　本文采用Fick定律描述傳質(zhì)過程、Arrhenius方程描述擴(kuò)散系數(shù),建立用于乙酸酯化生產(chǎn)乙酸乙酯過程中粗酯滲透汽化分離計(jì)算過程的數(shù)學(xué)模型,在gPROMS軟件中采用聯(lián)立方程法對(duì)模型進(jìn)行求解。在實(shí)際應(yīng)用中采用單級(jí)膜組件較難達(dá)到分離要求,采用膜組件串聯(lián)流程分離粗酯,以乙酸乙酯產(chǎn)品摩爾分?jǐn)?shù)0.990為分離要求,以膜系統(tǒng)年度總費(fèi)用最小為目標(biāo)函數(shù),優(yōu)化膜系統(tǒng)的膜組件級(jí)數(shù)和單級(jí)膜組件面積�？疾爝M(jìn)料條件包括進(jìn)料流率、溫度和組成對(duì)最優(yōu)膜系統(tǒng)的影響,指導(dǎo)不同進(jìn)料條件下的優(yōu)化設(shè)計(jì)。結(jié)果表明:采用3級(jí)單級(jí)膜面積為260 m²的膜組件時(shí),膜系統(tǒng)總費(fèi)用較低。隨著進(jìn)料流率的增大,最優(yōu)單級(jí)膜面積增大,當(dāng)膜面積超過370 m²時(shí)最優(yōu)膜組件級(jí)數(shù)由3級(jí)增加為4級(jí);隨著進(jìn)料溫度的升高,最優(yōu)單級(jí)膜面積減小,最優(yōu)膜組件級(jí)數(shù)不變;隨著進(jìn)料組成中乙酸乙酯含量升高,最優(yōu)單級(jí)膜面積減小,當(dāng)采用2級(jí)膜組件完成分離任務(wù)時(shí)單級(jí)膜組件面積小于370 m²,最優(yōu)膜組件級(jí)數(shù)減少為2級(jí)。

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【部分圖文】：

圖8進(jìn)料組成對(duì)最優(yōu)膜系統(tǒng)的影響

圖7進(jìn)料溫度對(duì)最優(yōu)膜系統(tǒng)的影響4結(jié)論

圖1串聯(lián)膜組件流程

實(shí)際應(yīng)用中使用單級(jí)膜組件一般難以達(dá)到分離要求,需要采用多級(jí)膜組件。多級(jí)膜組件排列采用如圖1所示串聯(lián)流程。滲透汽化過程中存在相變,需要消耗部分能量,滯留相溫度會(huì)下降。在串聯(lián)排列方式中,滯留相溫度不斷下降,嚴(yán)重影響膜組件的分離性能。在串聯(lián)流程中設(shè)置級(jí)間加熱器補(bǔ)充消耗的能量。本文規(guī)定串....

圖3計(jì)算流程

本文采用gPROMS軟件[12]建立滲透汽化的數(shù)學(xué)模型并進(jìn)行求解,該軟件的求解方法是基于聯(lián)立方程的方法,計(jì)算流程如圖3所示。在“Models”模塊中輸入滲透汽化模型方程組,在“Process”模塊中輸入操作條件,在本文中為膜組件的操作條件和參數(shù)。物性數(shù)據(jù)的計(jì)算本文通過cape-o....

圖4膜組件級(jí)數(shù)對(duì)膜系統(tǒng)的影響

在分離任務(wù)一定的前提下,膜組件可采用級(jí)數(shù)多、單級(jí)膜面積小的串聯(lián)方式或級(jí)數(shù)少、單級(jí)膜面積大的串聯(lián)方式,膜組件級(jí)數(shù)優(yōu)化結(jié)果如圖4所示。由圖4(a)可以看出:隨著膜組件級(jí)數(shù)從2增加到7,單級(jí)膜組件面積從429m2減小到110m2,但是總膜組件面積(A總)先從858m2下降到760....

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