丁醇发酵工艺全流程建模与模拟

发布时间：2020-05-19 13:55

【摘要】：针对生物法制丁醇工艺,我们完成了稳态与动态的建模与模拟。其中稳态模拟时采用合理的热力学方程和适当的假设和模型简化,其计算结果是值得信赖的；而动态模拟方面,我们完成精馏过程的动态模拟,关键参数与设计值吻合程度较好。该生物丁醇工艺由三部分组成。第一部分为反应部分,主要由两个发酵罐和一个微滤膜组成,其中两个发酵罐分为一级发酵罐和二级发酵罐；第二部分为渗透汽化部分,这个部分将较低浓度的ABE溶液浓缩成较高浓度的ABE溶液；第三部分为精馏部分,该部分将浓度较高的ABE溶液分离成丁醇、乙醇和丙酮产品,并排出废水。针对这样的工艺,我们运用准确的物性参数、NRTL热力学方程、平衡闪蒸模型和渗透汽化模型等工具,完成对整个流程工艺的稳态模拟,并对各部分的工艺参数进行分析；再在稳态模拟的基础上完成精馏部分的动态模拟。通过以上工作,我们了解了生物丁醇工艺中各部分的工艺性质,初步得到了较为详细的工艺参数,这些工艺参数将为实际工艺的设计与优化提供帮助。
【图文】：

曲线,理论板数,回流比

数wd与WS的影响。塔顶采出量为25.91cg/h,进料板数为第20块，全塔压力为微负压。根据模拟结果得出图4-17:-0.07。95 ‘ ?巧，W? “?… ：0.06媭、f// ... =：=：:￡!5 -。.-■ \ 4/ / ? -a-w..R=20 ?『r / 111::?？ I5 ‘ 产一D一 Wd,R=10 - 0.03 爹0.80 —-w-,R=15 .。.-ka.。10 70 1/ . ‘ 0.0020 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80N图4?17不同回流比下理论板数对物流的影响Fig.4-17 the influence of number of theoretical plates to logistics when reflux ratio is changing从上图中可以看出，随着理论板数的增加，分离效果在板数较少的阶段提升明显。当理论板数达到40至45块时，分离效果出现拐点。之后，随着理论板数增加，曲线趋于平滑，代表理论板数在这一阶段对分离效果影响不大，塔顶和塔爸溜出液中的丙酮含量趋于某一组极限值。同时，，从上图中可以看出，当回流比52

究系统中重要的工艺参数对整个系统的影响。值得指出的是，在计算中，忽略进料中少量的乙醇和丙酮杂质。丁醇精馆系统如图4-21:- ‘ - , ‘I-n I——分相器—丁醇产品塔——丁酵收塔1=^~ 11—^ 1 1—?—图4^21 丁醇精馆系统Fig.4-21 butanol distillation system首先考察丁醇产品塔中的工艺参数对其单塔的影响。由于在20*C和常压下，丁醇-水体系分相后油水相的组成如图4-17为：56
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TQ923

【参考文献】