正丙醇分离实验的计算机模拟与数据采集系统的实现

发布时间：2016-09-25 20:33

  本文关键词：化工过程模拟技术进展与趋势，由笔耕文化传播整理发布。

《华中师范大学》 2008年

乙醇—正丙醇分离实验的计算机模拟与数据采集系统的实现

刘雪莲  

【摘要】： 本文以乙醇-正丙醇精馏分离为研究对象,进行了实验研究和计算机模拟,并通过工控MCGS组态软件实现了对精馏实验实时在线显示、数据采集与控制。 实验研究结果表明:在加热电压为130伏时,当进料流量为1.51/h,进料量中乙醇的百分含量为0.25,回流比为4时,分离效果最佳,可得到塔顶组成乙醇摩尔分率为0.86;通过MATLAB软件用作图法求解精馏塔理论塔板数,计算了塔板效率,其塔板效率为0.90。 用ASPEN PLUS软件对精馏过程进行了模拟研究,模拟过程中用WILS-2物性方法,选择RADFRAC精馏模块建立精馏过程的模拟模型;考查了精馏过程中回流比、进料总流量、进料中乙醇的百分含量等操作变量对塔顶馏出液中乙醇的摩尔分率的影响,其模拟结果与实验数据基本吻合。同时利用Aspen Plus对精馏塔的进料位置、回流比、馏出比等操作变量进行灵敏度分析,找出参数变化规律,得到了实验中不能测得的塔内温度、气相流率与组成、液相流率与组成等随塔板数的变化,从而对化工分离操作起到了指导作用。 MCGS是目前工业过程中常用的工控软件之一,本论文利用该软件对精馏分离实验系统的控制界面进行了组态,实现了流量、温度、回流比、加热电压以及实验后的数据处理等功能的控制与实时在线显示,实际运行结果表明,通过MCGS开发的数据采集与控制系统用户界面友好,功能完备,操作方便,能完成实验现场的监控功能,有利于及时、准确并方便地进行实验数据的采集与分析。

【关键词】：
【学位授予单位】：华中师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TQ202
【目录】：

中文摘要4-5

Abstract5-9

本论文主要创新点9-10

第一章 绪论10-16

1.1 化工过程模拟10-12

1.1.1 化工过程模拟系统的发展10-11

1.1.2 化工过程稳态过程模拟11

1.1.3 稳态模拟的基本方法11-12

1.2 数据采集概述12-14

1.2.1 数据采集系统12-13

1.2.2 数据采集的任务13

1.2.3 数据采集的组成13-14

1.3 本论文的立题思想及相关工作14-16

1.3.1 立题思想14

1.3.2 本论文的研究工作14-16

第二章 连续精馏分离乙醇-正丙醇的实验研究16-32

2.1 精馏概述16-19

2.1.1 溶液的气液平衡:16

2.1.2 理论塔板数的求法16-18

2.1.3 塔板效率18-19

2.2 实验原料19-20

2.3 实验装置20-21

2.4 分析方法21-22

2.5 实验步骤22-23

2.5.1 实验前准备工作22

2.5.2 实验操作22-23

2.6 实验数据处理23-26

2.7 实验结果与讨论26-29

2.7.1 稳定操作下,全回流和部分回流时各塔板温度变化26

2.7.2 加热电压对各塔板温度的影响26-27

2.7.3 进料量的影响27-28

2.7.4 回流比的影响28

2.7.5 进料中乙醇的百分含量的影响28-29

2.8 利用MATLAB确定精馏塔理论板层数29-31

2.9 本章小结31-32

第三章 应用Aspen Plus软件对精馏过程进行模拟32-47

3.1 Aspen Plus软件介绍32-33

3.2 Aspen Plus模拟软件的模拟步骤33-34

3.3 Aspen Plus软件对精馏过程的模拟34-38

3.3.1 物性分析34-36

3.3.2 模块选取36-37

3.3.3 RADFRAC的基本设定37-38

3.4 模拟结果与实验值的比较38-41

3.4.1 回流比38-39

3.4.2 进料总流量39

3.4.3 进料中乙醇的质量百分含量39-40

3.4.4 塔板温度随塔高的变化40-41

3.5 灵敏度分析41-43

3.5.1 回流比分析41-42

3.5.2 馏出比分析42

3.5.3 进料位置分析42-43

3.6 塔内状况模拟43-46

3.6.1 塔内温度分布43-44

3.6.2 塔内汽液相流率44-45

3.6.3 塔内各组分气相摩尔分率组成45

3.6.4 塔内各组分液相摩尔分率组成45-46

3.7 本章小结46-47

第四章 基于MCGS组态软件的数据采集系统的实现47-59

4.1 MCGS组态软件概述47-49

4.1.1 MCGS组态软件介绍47-48

4.1.2 MCGS组态软件的组成部分48

4.1.3 MCGS组态过程实现的方法48-49

4.1.4 MCGS组态软件的特点49

4.2 精馏实验监控系统软件的开发49-55

4.2.1 精馏实验监控系统的主要任务49

4.2.2 建立新工程49-50

4.2.3.系统监控界面设计50-52

4.2.4 定义数据变量52-53

4.2.5 动画连接53

4.2.6 设备连接53-55

4.2.7 运行与调试55

4.3 数据采集的实现55-58

4.3.1 全回流操作数据采集及处理55-57

4.3.2 部分回流操作数据采集及处理57-58

4.4 本章小结58-59

第五章 全文总结与展望59-60

参考文献60-63

附录1.乙醇-正丙醇体系气液平衡数据63-64

附录2.折光指数与溶液浓度的关系64-65

附录3.乙醇、正丙醇汽化热和热容数据65-66

附录4.MATLAB图解法确定精馏塔理论板层数编程66-71

在校期间发表的论文、科研成果71-72

致谢72

下载全文 更多同类文献

CAJ全文下载

(如何获取全文？ 欢迎：购买知网充值卡、在线充值、在线咨询)

CAJViewer阅读器支持CAJ、PDF文件格式

【引证文献】

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 姜杉;甲苯法己内酰胺氧化工段过程能量优化分析[D];大连理工大学;2013年

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 梁伟栋,郭浩;MCGS组态软件设计及其应用[J];广东自动化与信息工程;2005年01期

2 雷培德,李端阳,汪静,陈献忠;化工过程模拟技术及HYSIM模拟系统在化工生产中的应用[J];湖北化工;2002年06期

3 陆恩锡,张慧娟,尹清华;化工过程模拟及相关高新技术 (Ⅰ)化工过程稳态模拟[J];化工进展;1999年04期

4 谢扬,沈庆扬;ASPEN PLUS化工模拟系统在精馏过程中的应用[J];化工生产与技术;1999年03期

5 唐宏青;合成氨流程模拟与分析系统　SAPROSS（Ⅱ）（上）[J];化工设计;1995年01期

6 杨友麒;化工过程系统模拟新进展[J];化学工程;1992年02期

7 荣本光，利梅，韩方煜，郭天民;用序贯模块法模拟多组分完全复杂的精馏流程　（Ⅰ）模型与算法策略[J];计算机与应用化学;1996年03期

8 马兵智,孙志毅,赵志诚,毕友明;组态软件MCGS在锅炉液位控制中的应用[J];控制工程;2004年01期

9 谢安俊，刘世华，张华岩，陈斌;大型化工流程模拟软件─ASPEN　PIUS[J];石油与天然气化工;1995年04期

10 胡克林,罗金生;化工过程模拟技术进展与趋势[J];新疆工学院学报;1997年04期

中国硕士学位论文全文数据库 前3条

1 雷远波;磁电机数据采集系统的设计[D];重庆大学;2002年

2 缑小凡;自动化大坝安全监测及智能振弦压力数据采集系统[D];西北工业大学;2005年

3 齐向阳;基于Internet生产线控制系统的远程数据采集研究[D];河北工业大学;2005年

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 翟葵,朱军;抢占优先级业务量链路性能评价[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2005年02期

2 赵华中;;锅炉水循环系统的算法[J];安徽化工;2006年06期

3 沈菊红;;灰色新陈代谢模型在农民收入和消费预测中的应用[J];安徽农业科学;2010年29期

4 王珊珊;梁培生;张国政;;基于MCGS的蚕种催青环境远程监控系统[J];安徽农业科学;2011年15期

5 李超华;张吉辉;;离心泵出口管路设置对泵噪振的影响[J];安装;2008年06期

6 周志远,何丽萍,郭海彦;联合萃取法处理高浓度含酚废水[J];北方环境;2003年03期

7 郭海彦,夏尊江;煤气化洗涤废水中酚、氨的回收利用[J];北方环境;2004年01期

8 周苏萌,张辉;织物吸湿量与热阻的变化[J];北京服装学院学报;2005年01期

9 李菊叶;;基于PCI-9113A的化学车间温度采集系统[J];办公自动化;2011年04期

10 谷开峰;酸再生排放废气粉尘含量超标问题探讨及对策[J];宝钢技术;2005年03期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 曲蔚然;林岩;刘洛霞;;基于扫描反射镜的惯性稳像控制系统设计[A];微机电惯性技术的发展现状与趋势——惯性技术发展动态发展方向研讨会文集[C];2011年

2 樊旺日;;定量给料机在线校准技术的研究与实现[A];第二届水泥物料计量与自动给料技术交流会论文集[C];2010年

3 刘春花;李少萍;;原油常减压蒸馏的模拟与分析[A];上海市化学化工学会2007年度学术年会论文摘要集[C];2007年

4 孙涛;王庆利;毛明扬;;圆CFRP-钢管混凝土受弯构件滞回性能[A];第18届全国结构工程学术会议论文集第Ⅰ册[C];2009年

5 李颖;王成;周淑芬;李晓红;;超长群桩竖向承载力模型试验研究[A];中国交通土建工程学术论文集（2006）[C];2006年

6 宋杰;周学军;;压型钢板—混凝土组合楼板抗震性能试验研究[A];第六届全国现代结构工程学术研讨会论文集[C];2006年

7 陈志华;乔文涛;;大跨弦支梁结构索力监测方法探讨[A];庆祝刘锡良教授八十华诞暨第八届全国现代结构工程学术研讨会论文集[C];2008年

8 张涛;陈志华;梁绍强;张溯;田亚军;汤庆轩;;托梁拔柱节点性能研究[A];庆祝刘锡良教授八十华诞暨第八届全国现代结构工程学术研讨会论文集[C];2008年

9 李杨;窦建华;李刚;;基于ARM的心电信号监控系统设计[A];2011年全国通信安全学术会议论文集[C];2011年

10 张宇;侯立丹;杨慕升;王辉林;张国强;;矿灯在线检测系统的设计[A];第六届全国信息获取与处理学术会议论文集（3）[C];2008年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 曾智刚;波浪运动升沉补偿液压平台关键问题试验研究[D];华南理工大学;2010年

2 郑皎;生活垃圾流化床气化特性的实验研究与模型预测[D];浙江大学;2009年

3 刘海蛟;MCFB烟气净化系统的多种污染物协同脱除研究[D];浙江大学;2009年

4 汪贵平;纯电动汽车驱动与制动能量回收控制策略研究[D];长安大学;2009年

5 余振江;煤气化过程高浓度酚氨污水化工处理流程开发、模拟与工业实施[D];华南理工大学;2011年

6 陈娟;圆钢管混凝土T型相贯节点动力性能试验和理论研究[D];浙江大学;2011年

7 周懿;过程型机械系统计算机辅助方案设计技术研究[D];浙江大学;2011年

8 吴燕玲;基于遗传算法的锅炉受热面系统智能优化设计研究[D];浙江大学;2010年

9 钱曙珊;弦支穹顶结构铸钢节点的理论分析与试验研究[D];天津大学;2007年

10 毋英俊;连续折线索单元及节点研究[D];天津大学;2010年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 刘立辉;基于嵌入式系统平台的城市噪声分布地图[D];山东科技大学;2010年

2 朱凯;基于ARM和μC/OS-Ⅱ的数据采集器的研究与设计[D];山东科技大学;2010年

3 曹国峰;基于PC/104总线的GFSINS导航计算机系统研究[D];哈尔滨工程大学;2010年

4 吴岩;微惯性组合惯导系统设计与实现[D];哈尔滨工程大学;2010年

5 袁大伟;基于LabWindows/CVI的虚拟仪器系统的设计[D];哈尔滨工程大学;2010年

6 田文凯;多功能燃烧弹的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年

7 张荣泉;无线综合数据采集与处理系统的研究与设计[D];辽宁工程技术大学;2010年

8 薛娜;夏热冬冷地区夹心保温墙体抗震性能研究[D];长沙理工大学;2010年

9 金鑫;反应—分离系统能量集成的研究[D];中国海洋大学;2010年

10 王旭;基于弧长控制的摆动电弧焊缝跟踪传感器及偏差处理方法的研究[D];湘潭大学;2010年

【同被引文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 范卫东,李会泉,姚平经,袁一;化工过程系统用能诊断和调优的“夹点分析”法[J];高校化学工程学报;1997年02期

2 雷培德,李端阳,汪静,陈献忠;化工过程模拟技术及HYSIM模拟系统在化工生产中的应用[J];湖北化工;2002年06期

3 崔小明;;国内外己内酰胺的供需现状及发展前景[J];合成技术及应用;2010年04期

4 杨友麒;化工过程模拟[J];化工进展;1996年03期

5 沈菊华;;国内外己内酰胺生产技术发展概况[J];化工科技市场;2008年01期

6 薛美盛;祁飞;吴刚;孙德敏;;精馏塔控制与节能优化研究综述[J];化工自动化及仪表;2006年06期

7 刘智勇;李志伟;霍磊;;夹点理论及其在换热网络中的优化分析[J];节能技术;2012年03期

8 仵浩;华贲;王春花;;石化企业低温热利用[J];计算机与应用化学;2007年10期

9 崔小明;;己内酰胺的国内外供需现状及发展前景[J];精细化工原料及中间体;2006年11期

10 崔文;;国内外己内酰胺的供需现状及发展前景[J];精细化工原料及中间体;2009年10期

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 林德宝;甲苯法己内酰胺精制工艺的研究[D];天津大学;2010年

2 于湛;甲苯氧化制苯甲酸反应系统动态模拟[D];北京化工大学;2003年

3 石泽;锦西石化南蒸馏装置节能改造[D];天津大学;2006年

4 郭志斌;基于有效能负荷分配法的调优策略[D];大连理工大学;2008年

5 林少炜;己内酰胺萃取精制过程研究[D];北京化工大学;2008年

6 韦海鸥;氯乙烯装置的节能研究[D];青岛科技大学;2008年

7 丁晓明;常减压蒸馏装置换热网络的模拟优化[D];中国石油大学;2009年

8 刘光辉;常减压换热网络用能优化[D];北京化工大学;2009年

9 肖丽红;流程模拟技术在常减压蒸馏中的应用[D];北京化工大学;2010年

10 袁芳;芳烃联合装置系统能量集成与应用研究[D];华南理工大学;2010年

【二级参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 张晓群,吕惠民;压力传感器的发展、现状与未来[J];半导体杂志;2000年01期

2 查卫翔,谭南林;ActiveX控件在基于B/S结构的远程监控中的应用[J];北方交通大学学报;2002年01期

3 王成耀,李秀山,庞伟;WindowsNT环境下基于多线程的面向对象应用系统设计[J];北京科技大学学报;1997年05期

4 邹勇军;大坝扬压力自动化观测系统[J];北京水利;1996年05期

5 邓铁六,白泰礼,马俊亭,徐乐年;单线圈电流型振弦式传感器[J];传感器技术;2000年04期

6 钱占军，李彤;振弦式压力传感器数据采集接口设计[J];测井技术;1994年06期

7 陈杰,顾长怡,黄佩伟;利用PSTN的数据采集系统的研究和实现[J];电讯技术;1999年03期

8 吕刚;大坝安全监测技术及自动化监测仪器、系统的发展[J];大坝观测与土工测试;2001年03期

9 吕刚;大坝安全监测技术及自动化监测仪器、系统的发展[J];大坝观测与土工测试;2001年05期

10 蒋小钢，辛松林;振弦式仪器及其长期稳定性[J];大坝观测与土工测试;1994年01期

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 孙志翱;金保升;李勇;周山明;;基于ASPEN PLUS软件的湿法烟气脱硫模型[J];洁净煤技术;2006年03期

2 颜清;彭小平;;恒馏出液组成间歇精馏回流比的控制和调节[J];计算机与应用化学;2008年10期

3 杨云;许祥军;;Aspen Plus在煤焦油复杂组分精馏中的应用[J];上海化工;2009年12期

4 张秋香;杨学园;熊丹柳;赵培;;从抽余油中分离甲基环戊烷[J];化工进展;2010年02期

5 刘保柱;;利用PRO/Ⅱ和Excel求解精馏塔最优回流比[J];计算机与应用化学;2006年11期

6 高明杰;孙晓艳;李春山;张香平;;煤焦油分离过程模拟与优化[J];计算机与应用化学;2011年06期

7 薛美盛;祁飞;张庆武;孙德敏;吴刚;;一种全新的精馏塔回流罐液位控制系统[J];化工自动化及仪表;2006年02期

8 王宇;黄海;陈旭东;曹仲义;赵东;杨祖荣;;小型精馏塔及其测控系统的开发研究[J];现代化工;2008年S1期

9 王照勇;金耀辉;何钱鑫;;板式精馏塔实验性能测试[J];化学工程师;2007年02期

10 李建伟;刘思明;张香平;;甲醇羰基合成甲基丙烯酸甲酯的模拟研究[J];现代化工;2011年S1期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 李群生;柳卫忠;常秋连;王宝华;;BH高效填料的原理及其在电子工业甲醇精馏中的应用[A];中国化工学会2009年年会暨第三届全国石油和化工行业节能节水减排技术论坛会议论文集（下）[C];2009年

2 张秋香;张祥林;熊丹柳;赵培;;普通精馏从芳烃抽余油中分离环戊烷[A];中国化工学会2009年年会暨第三届全国石油和化工行业节能节水减排技术论坛会议论文集（下）[C];2009年

3 何仁初;罗雄麟;;基于Matlab/Simulink的精馏塔仿真平台开发及应用[A];第九届全国化学工艺学术年会论文集[C];2005年

4 高志亮;康卫东;陈石;高鹏;;基于MATLAB神经网络对膨胀土潜势的分类和判别[A];2002年中国西北部重大工程地质问题论坛论文集[C];2002年

5 孙建宏;鱼振民;;基于Matlab的扁平型直线电机温度场分析[A];2004年全国直线电机学术年会论文集[C];2004年

6 郝钢;;Aspen Plus在LPG气体分离塔校核中的应用[A];2008年度海洋工程学术会议论文集[C];2008年

7 俞星明;孟海;钱学勤;;芳烃联合装置邻二甲苯精馏塔流程模拟与优化[A];2009中国过程系统工程年会暨中国mes年会论文集[C];2009年

8 时文飞;;基于MATLAB的高压变频器的建模与仿真[A];建筑电气设计与研究——湖北省/武汉市建筑电气专业委员会二○○九年年会论文集[C];2009年

9 王蓓蓓;李玉良;胡浩;;基于Matlab的煤矿井下运动目标检测的研究[A];煤矿机电一体化新技术2011学术年会论文集[C];2011年

10 于萍;刘胜;;干扰抑制状态反馈H~∞控制器的MATLAB设计方法[A];'2002系统仿真技术及其应用学术论文集（第四卷）[C];2002年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 上海大学通信与信息工程学院 杨高波;[N];计算机世界;2001年

2 张梦然;[N];科技日报;2010年

3 记者 常丽君;[N];科技日报;2010年

4 武汉理工大学计算机学院 徐静;[N];计算机世界;2001年

5 记者 张孟军;[N];科技日报;2005年

6 记者 何屹　刘霞;[N];科技日报;2008年

7 特约记者 张一峰;[N];中国石油报;2005年

8 特约记者 陈力 张一峰;[N];中国化工报;2000年

9 李宏乾;[N];中国化工报;2005年

10 中国科学院光电技术研究所（610209） 齐波 董能力;[N];计算机世界;2000年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 李树君;全旋流分离马铃薯淀粉试验研究及计算机模拟[D];中国农业大学;2002年

2 吕世军;C5馏分分离新工艺的基础研究和萃取剂的选择与优化研究[D];天津大学;2007年

3 张雪梅;多组元分批精馏过程和设计方法的研究[D];天津大学;2003年

4 杨力远;预分解窑煅烧过程计算机模拟[D];武汉理工大学;2004年

5 叶青;人造麝香DDHI分离技术的研究[D];南京理工大学;2007年

6 张景祥;凝聚过程中原子堆砌模式及其演化的计算机模拟[D];山东大学;2009年

7 李晓毅;受限高分子单链的计算机模拟[D];四川大学;2000年

8 李晓玲;Al_3Li相沉淀的原子层面计算机模拟[D];西北工业大学;2002年

9 刘振鸿;尼龙6固相聚合计算机模拟及其工业化应用研究[D];东华大学;2005年

10 杨坪;砂卵（砾）石层模拟注浆试验及渗透注浆机理研究[D];中南大学;2005年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 刘雪莲;乙醇—正丙醇分离实验的计算机模拟与数据采集系统的实现[D];华中师范大学;2008年

2 黄建平;醋酸乙烯精馏模拟、优化与能量利用[D];湘潭大学;2007年

3 李超群;正丙醇精制工艺的模拟研究与优化[D];天津大学;2007年

4 如斯坦木·库尔班;基于Excel Matlab AspenPlus对精馏工业过程的研究[D];新疆大学;2008年

5 曹玲;基于Excel、Matlab和Chemcad工程软件对蒸馏过程的研究[D];新疆大学;2006年

6 刘雨虹;重油催化裂化气体分馏装置的工艺模拟与优化[D];清华大学;2009年

7 马思思;基于人工神经网络的苯甲醚精馏塔模拟[D];天津大学;2007年

8 杜吉祥;汽车碰撞事故的计算机模拟再现技术的研究[D];合肥工业大学;2002年

9 李阳平;射频磁控溅射沉积薄膜的计算机模拟[D];西北工业大学;2002年

10 王吉星;高分子合成与性能预测的计算机模拟[D];河北工业大学;2004年

  本文关键词：化工过程模拟技术进展与趋势，由笔耕文化传播整理发布。

，

本文编号：123257