本文關(guān)鍵詞：特殊精餾分離乙腈—正丙醇共沸物系的工藝設(shè)計(jì)與控制研究

  更多相關(guān)文章： 共沸物分離 萃取精餾 隔壁塔 變壓精餾 設(shè)計(jì)與控制

【摘要】：乙腈-正丙醇常壓下形成共沸物系,普通精餾工藝難以達(dá)到分離要求分離。本文利用化工流程模擬軟件Aspen Plus和Aspen Dynamics,以全年經(jīng)濟(jì)總費(fèi)用(TAC)最低為目標(biāo)函數(shù),設(shè)計(jì)并優(yōu)化了雙塔萃取精餾(EDC)、萃取精餾隔壁塔(EDWDC)和變壓精餾(PSD)的特殊精餾工藝分離流程并得到三種工藝下的最優(yōu)設(shè)備參數(shù)。對(duì)最優(yōu)工藝流程進(jìn)行控制分析,得出最有效的控制方案。雙塔萃取精餾采用序貫迭代優(yōu)化搜索法,得出最佳的工藝設(shè)備參數(shù)。根據(jù)基礎(chǔ)控制方案表現(xiàn)出的產(chǎn)品純度和溫度恢復(fù)周期長(zhǎng),偏差大,靈敏性低等問(wèn)題提出再沸器負(fù)荷與進(jìn)料量(QR/F)和回流量與進(jìn)料量(R/F)的比例控制,實(shí)現(xiàn)了塔頂乙腈和正丙醇產(chǎn)品純度的穩(wěn)定,但兩塔的溫度波動(dòng)較大。之后提出了協(xié)同溫度控制萃取劑回收塔靈敏板溫度和壓力補(bǔ)償溫度控制萃取精餾塔靈敏板溫度的方案,實(shí)現(xiàn)了萃取精餾精餾塔溫度的穩(wěn)定控制。萃取精餾隔壁塔(EDWC)在雙塔萃取精餾的基礎(chǔ)上,提出了雙循環(huán)迭代優(yōu)化搜索法。針對(duì)控制研究采用組成控制方案,乙腈純度穩(wěn)定,正丙醇純度和主塔溫度偏差較大。據(jù)此提出了側(cè)線(xiàn)采出量與再沸器負(fù)荷比值的(VR/QR)前饋方案,以側(cè)線(xiàn)輕組分純度調(diào)節(jié)VR/QR比值,對(duì)側(cè)線(xiàn)采出的雜質(zhì)和塔頂產(chǎn)品純度實(shí)現(xiàn)了有效的控制。最后根據(jù)主塔溫度的偏差,提出溫度組成串級(jí)控制方案,實(shí)現(xiàn)了隔壁塔的溫度、純度穩(wěn)定的控制效果。依據(jù)共沸物的壓力敏感性提出了變壓精餾工藝的可行性,采用“逐級(jí)遞進(jìn)”的序貫搜索法,分析了部分熱集成的節(jié)能優(yōu)勢(shì),相比無(wú)熱集成變壓精餾降低了13.2%。根據(jù)基礎(chǔ)控制的缺陷提出了輔助再沸器與負(fù)荷比值的(Qx/F)的前饋控制,實(shí)現(xiàn)了塔底產(chǎn)品采出以及乙腈純度的有效控制。依據(jù)塔壓浮動(dòng)及正丙醇產(chǎn)品純度偏差,提出了壓力補(bǔ)償及溫度組成串級(jí)控制方案,實(shí)現(xiàn)了溫度的平穩(wěn)恢復(fù)和正丙醇產(chǎn)品純度的穩(wěn)定控制。以雙塔萃取精餾工藝為基礎(chǔ),萃取精餾隔壁塔TAC降低了7.94%,部分熱集成變壓精餾降低了28.9%。對(duì)比控制方案,變壓精餾塔出現(xiàn)了壓力浮動(dòng),恢復(fù)周期長(zhǎng)等特點(diǎn);萃取精餾隔壁塔的組成控制表現(xiàn)出一定的偏差和滯后性;雙塔萃取精餾恢復(fù)周期短,易控制,溫度與組成響應(yīng)速度快,實(shí)現(xiàn)了最佳的控制效果。
【關(guān)鍵詞】：共沸物分離 萃取精餾 隔壁塔 變壓精餾 設(shè)計(jì)與控制
【學(xué)位授予單位】：青島科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TQ028.31
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 前言9-11
• 1 緒論11-25
• 1.1 課題的研究背景11
• 1.2 共沸物分離技術(shù)及精餾控制分析11-14
• 1.2.1 共沸物形成機(jī)理11-12
• 1.2.2 精餾控制原理12-13
• 1.2.3 精餾塔被控變量分析13-14
• 1.3 特殊精餾法14-19
• 1.3.1 萃取精餾14-16
• 1.3.2 共沸精餾16-17
• 1.3.3 變壓精餾17-19
• 1.3.4 其它特殊精餾分離方法19
• 1.4 精餾過(guò)程的節(jié)能19-21
• 1.5 精餾動(dòng)態(tài)控制與分析21-22
• 1.6 本課題的研究?jī)?nèi)容和意義22-25
• 1.6.1 研究?jī)?nèi)容22-23
• 1.6.2 研究意義23-25
• 2 萃取精餾分離乙腈-正丙醇物系的設(shè)計(jì)優(yōu)化與控制分析25-59
• 2.1 流程設(shè)計(jì)25
• 2.2 物性方法選擇及萃取劑分析25-28
• 2.3 萃取劑選擇28-30
• 2.4 剩余曲線(xiàn)30
• 2.5 過(guò)程經(jīng)濟(jì)優(yōu)化30-36
• 2.5.1 流程設(shè)計(jì)規(guī)定30-31
• 2.5.2 萃取劑回收塔壓力選擇31
• 2.5.3 經(jīng)濟(jì)優(yōu)化31-33
• 2.5.4 過(guò)程優(yōu)化方法（序貫迭代搜索法）33
• 2.5.5 最優(yōu)工藝參數(shù)33-36
• 2.6 動(dòng)態(tài)控制與分析36-57
• 2.6.1 溫度靈敏板選擇37-39
• 2.6.2 固定回流比的控制結(jié)構(gòu)（CS1.1）39-44
• 2.6.3 帶有比例控制的控制結(jié)構(gòu)(CS1.2)44-49
• 2.6.4 改進(jìn)的溫度控制結(jié)構(gòu)(CS1.3)49-51
• 2.6.5 壓力補(bǔ)償溫度控制結(jié)構(gòu)(CS1.4)51-57
• 2.7 小結(jié)57-59
• 3 萃取精餾隔壁塔分離乙腈-正丙醇共沸物系設(shè)計(jì)優(yōu)化與控制研究59-85
• 3.1 萃取精餾隔壁塔流程分析59-60
• 3.2 萃取精餾隔壁塔的優(yōu)化60-64
• 3.2.1 萃取劑流率S及回流比的影響。60-62
• 3.2.2 側(cè)線(xiàn)采出值VR的影響62-64
• 3.3 全局經(jīng)濟(jì)優(yōu)化64-66
• 3.4 優(yōu)化結(jié)果66-68
• 3.5 隔壁塔動(dòng)態(tài)控制分析與研究68-83
• 3.5.1 帶有組成控制的隔壁塔控制方案（CS2.1）69-73
• 3.5.2 帶有VR/QR的改進(jìn)控制結(jié)構(gòu)（CS2.2）73-76
• 3.5.3 溫度組成串級(jí)控制方案（CS2.3）76-83
• 3.6 小結(jié)83-85
• 4 變壓精餾分離乙腈-正丙醇共沸物系設(shè)計(jì)優(yōu)化與控制研究85-105
• 4.1 變壓精餾可行性分析85
• 4.2 變壓精餾的壓力選擇85-86
• 4.3 變壓精餾流程分析86-87
• 4.4 變壓精餾工藝全局經(jīng)濟(jì)優(yōu)化87-92
• 4.4.1 無(wú)熱集成變壓精餾經(jīng)濟(jì)優(yōu)化87-90
• 4.4.2 熱集成變壓精餾經(jīng)濟(jì)優(yōu)化與分析90-92
• 4.5 ED、EDWC、PSD 穩(wěn)態(tài)工藝流程對(duì)比92-93
• 4.6 變壓精餾控制方案研究93-104
• 4.6.1 帶有QR/F前饋控制的部分熱集成變壓精餾控制方案（CS3.1）94-99
• 4.6.2 帶有壓力補(bǔ)償溫度控制的部分熱集成變壓精餾控制方案（CS3.2）99-104
• 4.7 小結(jié)104-105
• 結(jié)論105-106
• 展望106-107
• 參考文獻(xiàn)107-113
• 附錄113-115
• 致謝115-117
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄117-119

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前6條

1 湛世輝;王_g斐;馮霄;;苯乙烯裝置塔系熱集成[J];化工進(jìn)展;2015年06期

2 趙含雪;白鵬;高瑞昶;李瑩;李帥榮;;萃取精餾分離乙腈-正丙醇的研究[J];化學(xué)工業(yè)與工程;2014年06期

3 楊德明;杜鵬;葉夢(mèng)飛;高曉新;;加鹽萃取-精餾耦合分離甲醇-甲苯的工藝研究[J];化學(xué)工程;2014年05期

4 曾紅;姚舜;劉其松;朱堂峰;宋航;;乙腈-正丙醇-N,N-二甲基甲酰胺體系的等壓汽液平衡[J];高校化學(xué)工程學(xué)報(bào);2011年03期

5 何玉平,蔣安元;加鹽萃取精餾法分離乙腈和正丙醇的混合物[J];邵陽(yáng)學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2005年02期

6 王秀麗,孫偉,宋海華;萃取精餾溶劑的模糊綜合評(píng)判[J];天津大學(xué)學(xué)報(bào);2003年04期

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 李瑩;萃取精餾分離乙腈—正丙醇二元共沸物[D];天津大學(xué);2012年

，

本文編號(hào)：968422