共沸隔壁塔的模擬、優(yōu)化與控制.pdf

1、過(guò)程集成與強(qiáng)化是化學(xué)工程的重要研究領(lǐng)域,隔壁塔由塔殼與塔內(nèi)的垂直隔板構(gòu)成,通過(guò)汽液相物流的耦合實(shí)現(xiàn)能量的交換,單塔即可分離三元混合物,是精餾過(guò)程集成強(qiáng)化的典型代表;共沸精餾法是石油化工行業(yè)中用來(lái)分離共沸或近沸混合物的主要方法之一,加入系統(tǒng)的挾帶劑與待分離組分形成最低共沸物從塔頂蒸出,在塔底得到高純度的產(chǎn)品,使用共沸精餾法可降低分離難度,但能耗較大。
　　 本文將隔壁塔技術(shù)與共沸精餾原理相結(jié)合,以異丙醇脫水過(guò)程為例,對(duì)共沸隔壁塔進(jìn)

2、行了研究。共沸隔壁塔結(jié)合了隔壁塔與共沸精餾的優(yōu)勢(shì),是一種高度強(qiáng)化的新型分離設(shè)備,能夠在保證產(chǎn)品純度和產(chǎn)量的同時(shí)降低能量消耗,節(jié)省操作費(fèi)用和設(shè)備投資,提高化工過(guò)程經(jīng)濟(jì)性。
　　 在研究過(guò)程中,首先根據(jù)剩余曲線圖設(shè)計(jì)了三塔流程、雙塔流程和雙塔改進(jìn)流程三種常規(guī)共沸精餾流程,分別分析其特點(diǎn),將穩(wěn)定性較強(qiáng)的雙塔改進(jìn)流程轉(zhuǎn)化為共沸隔壁塔,并在Aspen Plus中模擬。結(jié)果表明使用隔壁塔分離共沸物系是可行的,異丙醇和水產(chǎn)品的摩爾純度均在99

3、.9％以上。
　　 在穩(wěn)態(tài)模擬基礎(chǔ)上計(jì)算共沸隔壁塔的全年總費(fèi)用,考察共沸隔壁塔主塔理論板數(shù)、側(cè)線提餾塔理論板數(shù)、側(cè)線提餾塔進(jìn)料位置、液相分配比、耦合物流位置等條件對(duì)全年總費(fèi)用的影響,以全年總費(fèi)用最小為目標(biāo)函數(shù)確定最優(yōu)操作條件,并與常規(guī)共沸精餾三種流程進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果表明在完成同樣生產(chǎn)任務(wù)的情況下,共沸隔壁塔在能量消耗、設(shè)備投資、操作費(fèi)用等方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)。
　　 在最優(yōu)操作條件基礎(chǔ)上進(jìn)行共沸隔壁塔控制策略的研究,為系統(tǒng)設(shè)