【摘要】：在化工生產(chǎn)過程中,復(fù)雜物系的分離是十分常見的,其中精餾過程作為最主要的分離手段是石化行業(yè)最常使用的一門工藝。然而精餾過程常常伴隨著巨大的能量消耗,這導(dǎo)致其在實(shí)際生產(chǎn)過程中存在著諸多束縛。由于精餾過程能量消耗巨大,學(xué)者們以提高精餾設(shè)備熱效率為目標(biāo),提出了多種方案改進(jìn)精餾塔的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)與操作方式。其中隔離壁精餾塔(Dividing Wall Distillation Column:DWDC)設(shè)計(jì)方案的提出,為實(shí)現(xiàn)精餾過程熱效率的提高做出了巨大的貢獻(xiàn)。作為完全熱耦合結(jié)構(gòu)的DWDC不僅能夠減少設(shè)備投資費(fèi)用而且能夠大幅度的降低能耗,這使得隔離壁精餾塔在化工生產(chǎn)過程中具有無可比擬的優(yōu)勢。然而實(shí)現(xiàn)隔離壁精餾塔熱耦合的四股氣液流為DWDC帶來諸多優(yōu)勢的同時(shí),也為DWDC的設(shè)計(jì)與操作帶來了諸多的困難。當(dāng)DWDC按照常規(guī)設(shè)計(jì)方式設(shè)計(jì)時(shí),DWDC操作區(qū)域是受到嚴(yán)格限制的,即使是在極端操作條件下也無法大幅度提高三種產(chǎn)物的濃度.本課題組相關(guān)學(xué)者根據(jù)該問題的形成機(jī)理,在三年前提出了相應(yīng)的解決措施,即過設(shè)計(jì)方案,通過有序改變DWDC內(nèi)部塔板數(shù)目,擴(kuò)大DWDC的操作區(qū)域,從穩(wěn)態(tài)角度解決了 DWDC操作域受限的問題。但是研究僅停留在穩(wěn)態(tài)基礎(chǔ)上,并未對過設(shè)計(jì)方案的動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行分析,而動(dòng)態(tài)性能往往真正決定著化工設(shè)備在實(shí)際生產(chǎn)中的表現(xiàn)。為了填補(bǔ)過設(shè)計(jì)方案動(dòng)態(tài)性能分析的空白,本文從分離三元理想物系,三元實(shí)際物系兩大方面出發(fā),對過設(shè)計(jì)方案進(jìn)行動(dòng)態(tài)性能評估。首先復(fù)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)研究過程中的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu),從而在該結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上獲得動(dòng)態(tài)模型。結(jié)合控制系統(tǒng)相關(guān)知識(shí),在動(dòng)態(tài)模型基礎(chǔ)上完成控制回路搭建。最終,從開閉環(huán)動(dòng)態(tài)性能兩方面對過設(shè)計(jì)改良方案和初始設(shè)計(jì)方案進(jìn)行比較分析。在完成多個(gè)分離案例分析比較之后,能夠得出結(jié)論,過設(shè)計(jì)方案確實(shí)能夠提高系統(tǒng)控制靈活性,改善DWDC動(dòng)態(tài)性能。鑒于過設(shè)計(jì)方案同時(shí)具有擴(kuò)展DWDC操作區(qū)域和提高DWDC動(dòng)態(tài)性能的優(yōu)點(diǎn),過設(shè)計(jì)方案應(yīng)被視為DWDC設(shè)計(jì)過程中避不開少的環(huán)節(jié)。
【圖文】：

——？Ｂ逡逑圖１－２間接分離序列逡逑Ｆｉｇ．邋１－２邋ｉｎｄｉｒｅｃｔ邋ｓｐｌｉｔ邋ｓｅｑｕｅｎｃｅ逡逑其特點(diǎn)是首先實(shí)現(xiàn)的是Ｃ組分的提純，再對ＡＢ混合進(jìn)行分離，最終獲得Ａ組逡逑分與Ｂ組分。從以上兩種典型的常規(guī)精餾序列中可以發(fā)現(xiàn)，常規(guī)精餾序列需要兩個(gè)塔逡逑結(jié)構(gòu)，兩個(gè)再沸器，兩個(gè)冷凝器，投資費(fèi)用巨大，與此同時(shí)，能量為單方向流動(dòng)利用逡逑率較低。如前文所述，為了改變這種情況，學(xué)者們采用了熱耦合概念，提出了側(cè)線提逡逑餾塔如圖ｌ－３（ａ）與側(cè)線精餾塔如圖ｌ－３（ｂ）的改進(jìn)結(jié)構(gòu)。其中側(cè)線提餾塔對應(yīng)直接精餾逡逑序列，ＡＢ兩種組分較難分離的情況下更為適用。而測線精餾塔則對應(yīng)間接精餾序列，，逡逑其更適用于ＢＣ產(chǎn)物更難分離的場合。逡逑—＂ＡＢ逡逑？？邋＾逡逑邐＞邋Ｂ邐ＢＣ邋，Ｊ［逡逑邐？Ｃ邐邐？0逡逑（ａ）邐（ｂ）逡逑圖１－３熱耦合精餾塔：（ａ）側(cè)線提餾塔，（ｂ）側(cè)線精餾塔逡逑Ｆｉｇ．１－３邋Ｔｈｅｒｍａｌｌｙ邋ｃｏｕｐｌｅｄ邋ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ邋ｃｏｌｕｍｎ：邋（ａ）邋ｓｉｄｅ邋ｓｔｒｉｐｐｅｒ

（ａ）邐（ｂ）逡逑圖１－３熱耦合精餾塔：（ａ）側(cè)線提餾塔，（ｂ）側(cè)線精餾塔逡逑Ｆｉｇ．１－３邋Ｔｈｅｒｍａｌｌｙ邋ｃｏｕｐｌｅｄ邋ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ邋ｃｏｌｕｍｎ：邋（ａ）邋ｓｉｄｅ邋ｓｔｒｉｐｐｅｒ，邋（ｂ）邋ｓｉｄｅ邋ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ逡逑熱耦合精餾塔相較于傳統(tǒng)精餾序列減少了一個(gè)再沸器或者一個(gè)冷凝器。缺少再沸逡逑器時(shí)，由氣態(tài)分離為提餾塔段提供能量。缺少冷凝器時(shí)，則由液態(tài)分離為精餾塔段提逡逑７逡逑
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TQ053.5

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本文編號(hào)：2565344