Kaibel型隔壁塔产品质量控制特性研究
发布时间：2020-07-10 18:37
【摘要】：Kaibel塔可在单个塔体内实现四元混合物的高纯度分离。本文使用Kaibel塔分离五组分烃类物系和四组分醇类物系,分离要求分别为98.5mol%、99.0mol%、99.5mol%。通过热力学分析使用Aspen Plus建立稳态模拟的两塔模型(包括预分馏塔和主塔),对分离流程以年度总费用(Total Annual Cost,TAC)最低为优化目标函数优化流程,在此基础上使用流程模拟软件Aspen Dynamics进行动态控制研究。首先,以Kaibel塔分离烃类物系为研究对象,先对分离要求为98.5mol%的流程提出了温度控制结构,控制结果表明该控制结构可以处理±15%的流量和组成扰动。然后提升分离要求为99.0mol%,分析此控制方案是否依然可行。扰动结果显示除了正辛烷的纯度有少量偏差外,总体控制结果良好,但存在稳定时间变长,波动峰变大的问题,通过添加L/F的比例控制结构改善了上述问题。最后对分离要求为99.5mol%的流程用上述方案进行动态分析。扰动结果显示存在正庚烷、正辛烷的产品纯度偏差较大的问题。通过添加组分控制器控制液相分配比来控制预分馏塔顶部的正辛烷杂质,同时在两股侧线上使用CC-TC的串级控制结构,扰动结果显示达到了较好的控制效果。论文随后对Kaibel塔分离醇类物系进行模拟研究。对分离要求为98.5mol%的流程使用温度控制结构,扰动结果显示控制结构可以处理±10%的流量和组成扰动,但下侧线中正丙醇纯度略低于设计要求。提高分离要求至99.0mol%,使用上述控制方案,分析控制结果显示除两股侧线中乙醇、正丙醇纯度会略低于设计要求外其它组分都能达到分离要求,通过添加组分控制器CCP控制流向预分馏塔底部的流量来控制预分馏塔流向主塔物流中乙醇的杂质改善了上述问题。最后对分离要求为99.5mol%的流程进行优化,使用此控制方案对控制结果分析发现两股侧线中乙醇、正丙醇纯度出现较大偏差的问题,为解决这一问题改进了控制方案,通过添加组分-温度串级控制结构控制预分馏塔顶部的正丙醇杂质,同时使用L/F的比例控制结构,基本解决了上述问题。对Kaibel塔分离烃类物系和醇类物系的控制方案分析,两个流程的主体控制思路有相近之处,由于物系性质的不同,其控制结构也有所区别。本文为Kaibel塔分离其它物系在控制方法上提供了经验。
【学位授予单位】：青岛科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TQ053.5
【图文】：
DWC 研究的不断深入，结合已发表的 DWC 各个变量C 稳态设计的问题逐渐得到解决。计算方法和分离原理上与热耦合精馏塔是大致相同的uk 塔是相同的。DWC 的内部结构是在精馏塔塔体内离成主塔和预分馏塔两个区域。图 1-1WC 的原理图。塔这一端，另一端为主塔，在主塔的塔顶塔底以及一的混合物 A、B、C 经预分馏塔初步分离后，分为 A合物。轻组分向上，重组分向下。在塔的上端将 A、端将 B、C 的混合物分离，从而在塔顶得到产品 A，品 B，在塔底得到产品 C。与此同时在主塔又有液相塔的塔顶和塔底，以此为预分馏塔提供液相回流量和一个精馏塔内就可以实现三个组分混合物的分离，这分离三组分，就省了一个精馏塔及其占地面积和此精可以很大程度的节省资金以及能源。
b DWC 两塔等效模型图 1-1 实际的 DWC 原理图和 DWC 两塔等效模型Figure 1-1 Practical implementation of the DWC and two-colunm equivalent structure（1）分壁式精馏塔基本结构分壁式精馏塔是热耦精馏的特殊类型之一,图为采用分离三元物系的一般流程。分壁式精馏塔是在普通精馏塔内部设置一块竖直隔板称为壁,将塔分成上段公共精馏段、下段公共提馏段及隔板两侧的进料段和侧线出料段,共 4 部分。进料段一般的在隔壁塔左侧,亦可称为预分塔或副塔；侧线出料段一般在进料的另一侧，一般的把隔板的右侧称为主塔。（2）分离原理分壁式精馏塔的分离原理如图 1-1 所示,A、B、C 依次为轻组分、中间组分和重组分，作为混合原料液进入分壁式精馏塔中，进料段起到预分馏塔的作用,在其中主要完成轻、重组分的分离；在公共精馏段内实现轻组分 A 和中间组分 B的分离，并提供液相回流；在公共提馏段内实现中间组分 B 和重组分 C 的分离,并提供气相回流;在侧线出料段馏出高纯度的中间组分 B。（3）隔壁塔优点
9b KDWC 两塔等效模型图 1-2 实际的 KDWC 原理图和 KDWC 两塔等效模型gure 1-2 Practical implementation of the KDWC and two-colunm structure
本文编号：2749301
【学位授予单位】：青岛科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TQ053.5
【图文】：
DWC 研究的不断深入，结合已发表的 DWC 各个变量C 稳态设计的问题逐渐得到解决。计算方法和分离原理上与热耦合精馏塔是大致相同的uk 塔是相同的。DWC 的内部结构是在精馏塔塔体内离成主塔和预分馏塔两个区域。图 1-1WC 的原理图。塔这一端，另一端为主塔，在主塔的塔顶塔底以及一的混合物 A、B、C 经预分馏塔初步分离后，分为 A合物。轻组分向上，重组分向下。在塔的上端将 A、端将 B、C 的混合物分离，从而在塔顶得到产品 A，品 B，在塔底得到产品 C。与此同时在主塔又有液相塔的塔顶和塔底，以此为预分馏塔提供液相回流量和一个精馏塔内就可以实现三个组分混合物的分离，这分离三组分，就省了一个精馏塔及其占地面积和此精可以很大程度的节省资金以及能源。
b DWC 两塔等效模型图 1-1 实际的 DWC 原理图和 DWC 两塔等效模型Figure 1-1 Practical implementation of the DWC and two-colunm equivalent structure（1）分壁式精馏塔基本结构分壁式精馏塔是热耦精馏的特殊类型之一,图为采用分离三元物系的一般流程。分壁式精馏塔是在普通精馏塔内部设置一块竖直隔板称为壁,将塔分成上段公共精馏段、下段公共提馏段及隔板两侧的进料段和侧线出料段,共 4 部分。进料段一般的在隔壁塔左侧,亦可称为预分塔或副塔；侧线出料段一般在进料的另一侧，一般的把隔板的右侧称为主塔。（2）分离原理分壁式精馏塔的分离原理如图 1-1 所示,A、B、C 依次为轻组分、中间组分和重组分，作为混合原料液进入分壁式精馏塔中，进料段起到预分馏塔的作用,在其中主要完成轻、重组分的分离；在公共精馏段内实现轻组分 A 和中间组分 B的分离，并提供液相回流；在公共提馏段内实现中间组分 B 和重组分 C 的分离,并提供气相回流;在侧线出料段馏出高纯度的中间组分 B。（3）隔壁塔优点
9b KDWC 两塔等效模型图 1-2 实际的 KDWC 原理图和 KDWC 两塔等效模型gure 1-2 Practical implementation of the KDWC and two-colunm structure
【参考文献】
相关期刊论文 前1条
1 叶青;钱春键;裘兆蓉;;隔壁精馏塔分离芳烃混合物的模拟研究[J];石油化工;2007年11期
相关博士学位论文 前1条
1 邹雄;多组分热耦合精馏分离系统综合方法研究[D];大连理工大学;2018年
本文编号：2749301
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