本文關鍵詞：雙反應段反應精餾塔動態(tài)特性的研究：合成棕櫚酸異丙酯

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【摘要】：反應精餾技術是將反應與分離過程耦合在同一裝置內的創(chuàng)新性技術,相比與傳統(tǒng)的精餾系統(tǒng),它簡化工藝流程的同時也節(jié)省了投資以及降低能耗。反應精餾技術以其顯著的優(yōu)勢成為目前化工行業(yè)研究的熱點,各應用實例也進一步證實了它經濟和能耗上強大的優(yōu)勢。因此,反應精餾技術的研究及其工業(yè)化的推廣具有重要意義。按相對揮發(fā)度排序,反應物為最輕和最重組分,生成物為次輕和次重組分的四元反應體系屬于最難分離的反應體系。由于反應物不會聚集在塔中部,因此傳統(tǒng)雙端出料反應精餾塔無法適用于最難分離的反應物系。為了解決這一問題,本文對新型的雙反應段反應精餾塔(RDC-TRS)進行研究。該結構巧妙的將反應段分別置于塔頂和塔底,創(chuàng)造性的為反應物充分反應提供了可能。然而,對于有熱效應的反應體系,該結構不可避免的會存在塔頂或塔底的逆耦合,進而影響系統(tǒng)的動態(tài)性能。棕櫚酸異丙酯(IPP)是化工生產中的一種重要原料,在化妝品領域有著廣泛的運用。合成IPP的四元吸熱反應體系屬于典型的最難分離的反應體系。本文基于此實例,在RDC-TRS精餾塔穩(wěn)態(tài)性能最優(yōu)的基礎上設計了兩點溫度控制方案,分別從嚴格控制塔頂回流罐液位、改變頂部反應段塔板數以及改變底部反應段塔板數來研究影響該結構動態(tài)性能的因素。結果表明嚴格控制回流罐液位、合理選取頂部反應段塔板數以及減少底部反應段塔板數有利于改善系統(tǒng)的動態(tài)性能,為實現穩(wěn)態(tài)設計與動態(tài)控制的折衷提供依據。Thotla和Mahajan從強化了內部物質以及能量耦合的角度設計了另一種新型的過程強化單反應段反應精餾塔(RDC-ISRS)。根據RDC-TRS與RDC-ISRS面對進料流量擾動和進料組分擾動時目標產物的動態(tài)響應,分析和比較了二者的穩(wěn)態(tài)性能與動態(tài)性能。結果表明RDC-ISRS具有更好的動態(tài)性能,而RDC-TRS卻更節(jié)能,為RDC-TRS提供了進一步的研究方向。
【關鍵詞】：反應精餾塔 雙反應段 過程強化 單反應段 動態(tài)特性
【學位授予單位】：北京化工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TQ053.5
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-15
• 第一章 緒論15-19
• 1.1 課題背景15-16
• 1.2 研究的目的與意義16-17
• 1.3 論文結構17-19
• 第二章 反應精餾塔的發(fā)展及應用19-25
• 2.1 反應精餾塔的歷史發(fā)展19-20
• 2.2 反應精餾塔的建模20-21
• 2.3 反應精餾塔的綜合與設計21-22
• 2.4 反應精餾塔的動態(tài)特性及控制22-23
• 2.5 反應精餾塔的工業(yè)應用23-24
• 2.6 本章小結24-25
• 第三章 RDC-TRS的提出及其模型化25-35
• 3.2 反應精餾體系分類和RDC-TRS的提出及其原理25-29
• 3.2.1 設計方法28
• 3.2.2 設計指標28-29
• 3.3 RDC-TRS的模型化29-34
• 3.3.1 穩(wěn)態(tài)數學模型29-32
• 3.3.2 動態(tài)數學模型32-34
• 3.4 本章小結34-35
• 第四章 基于合成IPP對RDC-TRS動態(tài)特性的研究35-61
• 4.1 IPP酯化系統(tǒng)35-37
• 4.2 兩點溫度控制策略的設計37-41
• 4.2.1 過程變量分析37-38
• 4.2.2 溫度靈敏板的選擇38-39
• 4.2.3 RGA分析39-40
• 4.2.4 控制器設計40-41
• 4.3 回流罐液位控制器增益與RDC-TRS動態(tài)相應的關系41-46
• 4.3.1 問題描述以及動態(tài)控制方案的設計41-42
• 4.3.2 進料流量干擾性能分析42-45
• 4.3.3 進料組分干擾性能分析45-46
• 4.4 頂部反應段塔板數與RDC-TRS動態(tài)特性的關系46-53
• 4.4.1 問題描述46-48
• 4.4.2 進料流量干擾性能分析48-50
• 4.4.3 進料組分干擾性能分析50-53
• 4.5 底部反應段塔板數與RDC-TRS動態(tài)特性的關系53-59
• 4.5.1 問題描述53-55
• 4.5.2 進料流量干擾性能分析55-56
• 4.5.3 進料組分干擾性能分析56-59
• 4.6 本章小結59-61
• 第五章 基于合成IPP對RDC-TRS與RDC-ISRS動態(tài)性能的比較61-71
• 5.1 RDC-ISRS綜合與設計以及穩(wěn)態(tài)描述61-63
• 5.2 兩點溫度控制策略的設計63-65
• 5.3 RDC-ISRS與RDC-TRS動態(tài)性能分析65-69
• 5.3.1 進料流量干擾性能分析65-67
• 5.3.2 進料組分干擾性能分析67-69
• 5.4 本章小結69-71
• 第六章 結論與展望71-73
• 6.1 結論71-72
• 6.2 展望72-73
• 參考文獻73-79
• 致謝79-81
• 研究成果及發(fā)表的學術論文81-83
• 導師與作者簡介83-84
• 附件84-85

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本文編號：676170