隔離壁精餾塔的綜合與設(shè)計.pdf

1、當(dāng)前社會節(jié)能減排已經(jīng)成為主流的趨勢，人們越來越關(guān)注工業(yè)生產(chǎn)中能量損耗的節(jié)省所帶來的經(jīng)濟(jì)效益，節(jié)能不僅具備了科研意義，同時也具備了現(xiàn)實意義。常規(guī)精餾塔作為傳統(tǒng)的分離手段，雖然目前依然是應(yīng)用最廣的分離設(shè)備，但是由于其分離過程中高能耗的缺點，越來越受到新型精餾設(shè)備的挑戰(zhàn)，其中隔離壁精餾塔就是這樣一個優(yōu)勢非常大的競爭者。隔離壁精餾塔是指在常規(guī)精餾塔的塔中安裝一塊垂直的隔離板從而把精餾塔分成預(yù)分塔和主塔兩部分而形成的一種復(fù)合精餾塔。
　　

2、 隔離壁精餾塔由于是單塔結(jié)構(gòu)，并且熱力學(xué)上等效于完全熱耦合精餾塔，使得它在節(jié)省設(shè)備投資和能源損耗方面都具有巨大優(yōu)勢。近年來對隔離壁精餾塔的研究也比較熱烈，目前主要的研究方向集中在兩個部分:穩(wěn)態(tài)設(shè)計和動態(tài)控制。穩(wěn)態(tài)設(shè)計主要指通過設(shè)計精餾塔的各變量包括:塔板數(shù)目、精餾塔結(jié)構(gòu)、進(jìn)料位置等來確定某種工況下最優(yōu)的精餾塔結(jié)構(gòu)，使其能夠達(dá)到節(jié)能和節(jié)省設(shè)備投資的雙重目標(biāo)。動態(tài)控制指通過設(shè)計控制系統(tǒng)從而使某種工況下的隔離壁精餾塔系統(tǒng)在各變量擾動下能夠具有

3、較好的控制效果。
　　 本文在穩(wěn)態(tài)設(shè)計方面提出一種通用性非常好的綜合設(shè)計方法，這種方法通過一種算法有規(guī)則地調(diào)整隔離壁精餾塔各塔段的塔板數(shù)目從而能夠充分挖掘隔離壁精餾塔節(jié)能和節(jié)省設(shè)備投資的潛力。并且這種方法具有簡單、計算量小并能同時處理離散和連續(xù)變量的優(yōu)點。本文中用兩個分離三元混合物的實際例子證明了這種方法的可行性和優(yōu)點。
　　 近年來對隔離壁精餾塔的動態(tài)控制方面研究還是比較少的。隔離壁精餾塔由于其內(nèi)部高度的物質(zhì)和能量耦合

4、，難以實現(xiàn)四點濃度控制，即存在所謂的設(shè)計與控制黑洞問題。這一問題自發(fā)現(xiàn)后一直無人解決。為了解決這一問題，我們提出了一種全新的綜合設(shè)計方法和控制策略。本文的研究中，我們對隔離壁精餾塔各段塔板數(shù)進(jìn)行調(diào)整來達(dá)到使黑洞消失的目的，并且能夠在控制中承受流量和組分?jǐn)_動，達(dá)到期望的產(chǎn)物濃度。我們分別選擇理想物系A(chǔ)、B和C與實際物系苯、甲苯、鄰二甲苯這兩個三元混合物分離系統(tǒng)進(jìn)行研究，通過運用本文提出的綜合設(shè)計方法結(jié)果證明黑洞完全消失。我們采取四點濃度控