本文關(guān)鍵詞：基于隔壁塔分離丙酮—乙醇—水體系的優(yōu)化及控制分析

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【摘要】：當(dāng)今社會,人們對化工節(jié)能的意識日益增強(qiáng),對化工分離過程強(qiáng)化節(jié)能及工藝集成節(jié)能方面的研究也越來越多。精餾分離過程是典型的高能耗過程,其多輸入多輸出的特點及參數(shù)之間的相互作用使得精餾系統(tǒng)整體優(yōu)化困難;而隔壁塔技術(shù)作為新型高效精餾分離設(shè)備,較難得到比較好的控制方案。本文針對丙酮、乙醇、丁醇發(fā)酵醪液分離后期的丙酮-乙醇塔系統(tǒng),利用隔壁塔替代原有的丙酮塔和乙醇塔,搭建隔壁塔新工藝,并對新工藝進(jìn)行了節(jié)能優(yōu)化與控制研究。原有工藝條件為:丙酮塔實際板數(shù)折合成理論板數(shù)為75塊,乙醇塔實際板數(shù)折合成理論板數(shù)為70塊;原始物料組成為乙醇21.8%(質(zhì)量分?jǐn)?shù),下同)、丙酮75%和水3.2%。利用流程模擬軟件對原工藝進(jìn)行了穩(wěn)態(tài)模擬,并根據(jù)模擬結(jié)果搭建了隔壁塔新工藝。利用響應(yīng)面優(yōu)化法,對隔壁塔新工藝進(jìn)行了整體優(yōu)化。選定好最優(yōu)的液相分配比和氣相分配比后,以T1理論板數(shù)、T2理論板數(shù)、T3理論板數(shù)、T4理論板數(shù)和T1進(jìn)料位置為參變量,建立了塔釜能耗與參變量之間的數(shù)學(xué)模型。對原有工藝及隔壁塔新工藝進(jìn)行了全年總費(fèi)用計算與對比,并進(jìn)行了設(shè)備核算及選型。經(jīng)對比,新工藝的年度總費(fèi)用節(jié)約41.10%,在冷公用工程和熱公用工程上分別節(jié)約能耗40.29%和52.21%。對隔壁塔新工藝進(jìn)行了動態(tài)模擬,搭建出一種較適宜的控制方案,通過添加進(jìn)料量和進(jìn)料組成的擾動的模擬結(jié)果可知,該方案能夠在很短的時間內(nèi)使系統(tǒng)恢復(fù),綜合性能較好。
【關(guān)鍵詞】：隔壁塔 控制方案 響應(yīng)面 全年總費(fèi)用
【學(xué)位授予單位】：河北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TQ028.3
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACTS5-10
• 第一章 緒論10-26
• 1.1 隔壁塔的介紹10-12
• 1.2 DWC的設(shè)計12-16
• 1.2.1 DWC的設(shè)計規(guī)則12-13
• 1.2.2 DWC設(shè)計的啟發(fā)式規(guī)則13-14
• 1.2.3 近似設(shè)計方法14
• 1.2.4 Vmin圖方法14-15
• 1.2.5 DWC的最佳設(shè)計15-16
• 1.2.6 設(shè)計指南和規(guī)則16
• 1.3 DWC的優(yōu)化方法16-17
• 1.4 國內(nèi)外DWC控制結(jié)構(gòu)的發(fā)展歷程17-24
• 1.4.1 三點控制結(jié)構(gòu)17-18
• 1.4.2 合理配對的三點控制結(jié)構(gòu)18
• 1.4.3 四點控制結(jié)構(gòu)18
• 1.4.4 嵌套回路的三點控制結(jié)構(gòu)18-19
• 1.4.5 液相分配在預(yù)分餾塔子系統(tǒng)的控制性能19-20
• 1.4.6 基于推理溫度測量的控制結(jié)構(gòu)20-22
• 1.4.7 避免頻繁測量擾動的前饋控制22
• 1.4.8 先進(jìn)控制技術(shù)22-24
• 1.4.9 國內(nèi)隔壁塔控制歷程的發(fā)展24
• 1.5 本文的工作內(nèi)容24-26
• 第二章 發(fā)酵醪液后續(xù)過程分離丙酮-乙醇-水的工藝26-30
• 2.1 物性分析26
• 2.2 熱力學(xué)方程的選取26-27
• 2.3 工藝流程27-28
• 2.4 本章小結(jié)28-30
• 第三章 丙酮、乙醇、水體系分離的隔壁塔流程設(shè)計30-36
• 3.1 流程簡介30-31
• 3.2 氣、液相分配比的優(yōu)化31-32
• 3.3 中心組合設(shè)計32-35
• 3.4 本章小結(jié)35-36
• 第四章 基于響應(yīng)面的流程優(yōu)化36-44
• 4.1 響應(yīng)面方法36-38
• 4.1.1 響應(yīng)面的原理36-37
• 4.1.2 響應(yīng)面函數(shù)的檢驗37-38
• 4.2 基于響應(yīng)面的T3塔釜能耗的數(shù)學(xué)模型38-42
• 4.3 基于響應(yīng)面建模的優(yōu)化結(jié)果42
• 4.4 本章小結(jié)42-44
• 第五章 兩種流程的設(shè)備核算44-50
• 5.1 塔器設(shè)備的核算44
• 5.2 換熱器的設(shè)計與核算44
• 5.3 設(shè)備費(fèi)用及安裝成本的估計44-47
• 5.3.1 容器和塔體的經(jīng)濟(jì)計算45-46
• 5.3.2 塔板的經(jīng)濟(jì)計算46
• 5.3.3 換熱器（管殼式）的經(jīng)濟(jì)計算46
• 5.3.4 公用工程和能量成本的經(jīng)濟(jì)計算46-47
• 5.3.5 化學(xué)試劑的費(fèi)用47
• 5.4 計算結(jié)果47-48
• 5.5 本章小結(jié)48-50
• 第六章 隔壁塔的控制方案50-70
• 6.1 穩(wěn)態(tài)模擬轉(zhuǎn)入動態(tài)模擬50-51
• 6.2 控制方案的設(shè)計51-53
• 6.3 控制方案的仿真53-68
• 6.3.1 進(jìn)料量的擾動53-59
• 6.3.2 進(jìn)料組成的擾動59-68
• 6.4 本章小結(jié)68-70
• 第七章 結(jié)論70-72
• 參考文獻(xiàn)72-80
• 攻讀學(xué)位期間所取得的相關(guān)科研成果80-82
• 致謝82

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前9條

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中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 王洪海;基于統(tǒng)計學(xué)和解耦算法的丙酮—丁醇蒸餾系統(tǒng)優(yōu)化研究[D];河北工業(yè)大學(xué);2010年

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本文編號：1035009