雙反應(yīng)段反應(yīng)精餾塔的綜合設(shè)計(jì)與控制研究.pdf

1、反應(yīng)精餾技術(shù)是一種極其有效的過程強(qiáng)化技術(shù)，它將反應(yīng)操作和分離操作集成在同一個(gè)塔器中，能夠克服可逆反應(yīng)中化學(xué)平衡的限制，并極大程度地降低系統(tǒng)的能量消耗和設(shè)備投資成本，具有非?？捎^的經(jīng)濟(jì)效益。經(jīng)過多年的研究，反應(yīng)精餾塔在化工領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛的運(yùn)用，如簡單反應(yīng)、并行反應(yīng)和連續(xù)兩步反應(yīng)等。已有的研究多采用單反應(yīng)段反應(yīng)精餾塔實(shí)現(xiàn)連續(xù)兩步反應(yīng)的分離，這使得兩步反應(yīng)在單元操作中難以協(xié)調(diào)，容易造成轉(zhuǎn)化率和選擇性偏低的問題，導(dǎo)致系統(tǒng)的能耗和設(shè)備投資很高

2、。為了解決這個(gè)難題，本文提出了一種雙反應(yīng)段反應(yīng)精餾塔結(jié)構(gòu)，兩個(gè)反應(yīng)段的安排將有助于協(xié)調(diào)兩個(gè)反應(yīng)之間的關(guān)系，從而提高系統(tǒng)的熱力學(xué)效率。本文的具體工作安排如下:
　　針對理想物系的連續(xù)兩步可逆反應(yīng)，利用數(shù)學(xué)軟件Mathematica對該體系進(jìn)行建模以及仿真研究，在雙反應(yīng)段反應(yīng)精餾塔穩(wěn)態(tài)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上研究其動(dòng)態(tài)特性，采用相對增益矩陣對系統(tǒng)的輸入輸出變量進(jìn)行分析以確定合理的控制結(jié)構(gòu)，分析其在出現(xiàn)不同干擾的情況下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，并與單反應(yīng)段反

3、應(yīng)精餾塔的控制效果進(jìn)行比較。結(jié)果表明，在加入流量干擾和設(shè)定值干擾的情況下，雙反應(yīng)段結(jié)構(gòu)具有更好的動(dòng)態(tài)控制效果，能更加快速平穩(wěn)地達(dá)到穩(wěn)態(tài)設(shè)定值，從動(dòng)態(tài)的角度明確了雙反應(yīng)段反應(yīng)精餾塔的可行性。
　　此外在實(shí)際反應(yīng)物系的研究中，通常會(huì)存在共沸、液液分相等多種復(fù)雜情況，以采用甲酸作為夾帶劑的環(huán)己烯兩步法制備環(huán)己醇為例，文中對雙反應(yīng)段反應(yīng)精餾系統(tǒng)進(jìn)行了進(jìn)一步的綜合設(shè)計(jì)與分析。該反應(yīng)體系采用化工流程軟件Aspen Plus建模，以最小年度總費(fèi)