双反应段反应精馏塔动态特性的研究：合成棕榈酸异丙酯

发布时间：2017-08-15 04:09

  本文关键词：双反应段反应精馏塔动态特性的研究：合成棕榈酸异丙酯

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【摘要】：反应精馏技术是将反应与分离过程耦合在同一装置内的创新性技术,相比与传统的精馏系统,它简化工艺流程的同时也节省了投资以及降低能耗。反应精馏技术以其显著的优势成为目前化工行业研究的热点,各应用实例也进一步证实了它经济和能耗上强大的优势。因此,反应精馏技术的研究及其工业化的推广具有重要意义。按相对挥发度排序,反应物为最轻和最重组分,生成物为次轻和次重组分的四元反应体系属于最难分离的反应体系。由于反应物不会聚集在塔中部,因此传统双端出料反应精馏塔无法适用于最难分离的反应物系。为了解决这一问题,本文对新型的双反应段反应精馏塔(RDC-TRS)进行研究。该结构巧妙的将反应段分别置于塔顶和塔底,创造性的为反应物充分反应提供了可能。然而,对于有热效应的反应体系,该结构不可避免的会存在塔顶或塔底的逆耦合,进而影响系统的动态性能。棕榈酸异丙酯(IPP)是化工生产中的一种重要原料,在化妆品领域有着广泛的运用。合成IPP的四元吸热反应体系属于典型的最难分离的反应体系。本文基于此实例,在RDC-TRS精馏塔稳态性能最优的基础上设计了两点温度控制方案,分别从严格控制塔顶回流罐液位、改变顶部反应段塔板数以及改变底部反应段塔板数来研究影响该结构动态性能的因素。结果表明严格控制回流罐液位、合理选取顶部反应段塔板数以及减少底部反应段塔板数有利于改善系统的动态性能,为实现稳态设计与动态控制的折衷提供依据。Thotla和Mahajan从强化了内部物质以及能量耦合的角度设计了另一种新型的过程强化单反应段反应精馏塔(RDC-ISRS)。根据RDC-TRS与RDC-ISRS面对进料流量扰动和进料组分扰动时目标产物的动态响应,分析和比较了二者的稳态性能与动态性能。结果表明RDC-ISRS具有更好的动态性能,而RDC-TRS却更节能,为RDC-TRS提供了进一步的研究方向。
【关键词】：反应精馏塔 双反应段 过程强化 单反应段 动态特性
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ053.5
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-15
• 第一章 绪论15-19
• 1.1 课题背景15-16
• 1.2 研究的目的与意义16-17
• 1.3 论文结构17-19
• 第二章 反应精馏塔的发展及应用19-25
• 2.1 反应精馏塔的历史发展19-20
• 2.2 反应精馏塔的建模20-21
• 2.3 反应精馏塔的综合与设计21-22
• 2.4 反应精馏塔的动态特性及控制22-23
• 2.5 反应精馏塔的工业应用23-24
• 2.6 本章小结24-25
• 第三章 RDC-TRS的提出及其模型化25-35
• 3.2 反应精馏体系分类和RDC-TRS的提出及其原理25-29
• 3.2.1 设计方法28
• 3.2.2 设计指标28-29
• 3.3 RDC-TRS的模型化29-34
• 3.3.1 稳态数学模型29-32
• 3.3.2 动态数学模型32-34
• 3.4 本章小结34-35
• 第四章 基于合成IPP对RDC-TRS动态特性的研究35-61
• 4.1 IPP酯化系统35-37
• 4.2 两点温度控制策略的设计37-41
• 4.2.1 过程变量分析37-38
• 4.2.2 温度灵敏板的选择38-39
• 4.2.3 RGA分析39-40
• 4.2.4 控制器设计40-41
• 4.3 回流罐液位控制器增益与RDC-TRS动态相应的关系41-46
• 4.3.1 问题描述以及动态控制方案的设计41-42
• 4.3.2 进料流量干扰性能分析42-45
• 4.3.3 进料组分干扰性能分析45-46
• 4.4 顶部反应段塔板数与RDC-TRS动态特性的关系46-53
• 4.4.1 问题描述46-48
• 4.4.2 进料流量干扰性能分析48-50
• 4.4.3 进料组分干扰性能分析50-53
• 4.5 底部反应段塔板数与RDC-TRS动态特性的关系53-59
• 4.5.1 问题描述53-55
• 4.5.2 进料流量干扰性能分析55-56
• 4.5.3 进料组分干扰性能分析56-59
• 4.6 本章小结59-61
• 第五章 基于合成IPP对RDC-TRS与RDC-ISRS动态性能的比较61-71
• 5.1 RDC-ISRS综合与设计以及稳态描述61-63
• 5.2 两点温度控制策略的设计63-65
• 5.3 RDC-ISRS与RDC-TRS动态性能分析65-69
• 5.3.1 进料流量干扰性能分析65-67
• 5.3.2 进料组分干扰性能分析67-69
• 5.4 本章小结69-71
• 第六章 结论与展望71-73
• 6.1 结论71-72
• 6.2 展望72-73
• 参考文献73-79
• 致谢79-81
• 研究成果及发表的学术论文81-83
• 导师与作者简介83-84
• 附件84-85

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本文编号：676170