变压精馏分离正庚烷—异丁醇共沸物的工艺优化与控制策略

发布时间：2017-04-25 07:03

  本文关键词：变压精馏分离正庚烷—异丁醇共沸物的工艺优化与控制策略，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：正庚烷和异丁醇在低压范围内表现为最低共沸,在高压范围内表现为最高共沸。本文根据正庚烷和异丁醇在不同压力下的共沸特性,以处理量为100kmol/h、组成为20mol%正庚烷和80mol%异丁醇的混合物为例,研究了塔顶物流循环变压精馏和塔底物流循环变压精馏两种工艺。以年度总费用(TAC)为费用模型,采用序贯迭代法对塔顶物流循环变压精馏与塔底物流循环变压精馏进行了优化,两者最小TAC分别为653,127.9$/y和897,690.9$/y。在无热集成最优工艺基础上,进一步研究了部分热集成工艺和完全热集成工艺。塔顶物流循环变压精馏部分热集成工艺和完全热集成工艺的TAC分别为575,622.8$/y和553,701.0$/y。塔底物流循环变压精馏部分热集成工艺和完全热集成工艺的TAC分别为814,621.8$/y和837,844.0$/y。基于两种变压精馏的稳态模拟,考察了塔顶物流循环变压精馏的无热集成工艺和完全热集成工艺的动态控制以及塔底物流循环变压精馏的无热集成工艺和部分热集成工艺的动态控制。通过在进料中添加流量和组成扰动检验控制结构的控制效果,发现:QR1/F比例控制在很大程度上提高了塔顶物流循环变压精馏无热集成工艺的抗干扰能力;压力补偿温度控制结构能有效处理塔顶物流循环变压精馏完全热集成工艺的进料扰动。对于塔底物流循环变压精馏工艺的控制,高压塔塔底物流循环增加了塔釜液位的控制难度,采用串级控制能实现塔釜液位稳定控制,研究发现:在低压塔灵敏板处采用压力补偿温度控制器能很好地控制塔底物流循环变压精馏无热集成工艺的产品纯度;压力补偿温度控制结构加组成控制器能有效处理塔底物流循环变压精馏部分热集成工艺中进料扰动。对于两种变压精馏的控制,采用热集成会使控制结构变得复杂。
【关键词】：正庚烷 异丁醇 变压精馏 优化 热集成 动态控制
【学位授予单位】：青岛科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ028.31
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 符号说明8-10
• 前言10-12
• 1 绪论12-22
• 1.1 二元共沸体系及其分离工艺12-14
• 1.1.1 二元共沸体系及其t-x-y相图12-13
• 1.1.2 二元共沸体系的分离工艺13-14
• 1.2 变压精馏稳态工艺14-17
• 1.3 变压精馏工艺优化17-18
• 1.4 变压精馏动态控制18-19
• 1.5 课题的研究内容和意义19-22
• 1.5.1 研究内容19
• 1.5.2 研究意义19-22
• 2 稳态工艺设计与经济优化模型22-34
• 2.1 t-x-y相图及工艺可行性22-27
• 2.1.1 t-x-y相图22-24
• 2.1.2 压敏特性及工艺可行性24-25
• 2.1.3 变压精馏的操作原理25-27
• 2.2 费用模型27-29
• 2.3 序贯迭代法优化程序29-32
• 2.3.1 产品纯度设计规定29
• 2.3.2 序贯迭代优化原理29-31
• 2.3.3 Visual Basic优化工具31-32
• 2.4 本章小结32-34
• 3 变压精馏工艺优化34-48
• 3.1 塔顶物流循环变压精馏34-41
• 3.1.1 无热集成变压精馏34-39
• 3.1.2 部分热集成变压精馏39
• 3.1.3 完全热集成变压精馏39-41
• 3.2 塔底物流循环变压精馏41-47
• 3.2.1 无热集成变压精馏42-45
• 3.2.2 部分热集成变压精馏45-46
• 3.2.3 完全热集成变压精馏46-47
• 3.3 本章小结47-48
• 4 变压精馏动态控制策略48-74
• 4.1 动态基本配置48-50
• 4.1.1 辅助设备尺寸48-49
• 4.1.2 温度灵敏板选择方法49
• 4.1.3 控制器调谐方法与控制方案49-50
• 4.2 塔顶物流循环变压精馏的控制50-65
• 4.2.1 无热集成变压精馏控制50-57
• 4.2.2 完全热集成变压精馏控制57-65
• 4.3 塔底物流循环变压精馏控制65-73
• 4.3.1 灵敏板选择65-66
• 4.3.2 无热集成变压精馏控制66-70
• 4.3.3 部分集成变压精馏控制70-73
• 4.4 本章小结73-74
• 结论与展望74-76
• 参考文献76-84
• 致谢84-86
• 攻读学位期间发表的学术论文目录86-88

【参考文献】

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 宗丽丽;甲醇—乙腈—苯三元混合体系分离过程研究[D];河北工业大学;2013年

  本文关键词：变压精馏分离正庚烷—异丁醇共沸物的工艺优化与控制策略，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：325836