隔壁塔分離混合醇的穩(wěn)態(tài)設(shè)計(jì)和動(dòng)態(tài)控制研究.pdf

1、低碳醇作為重要的化工產(chǎn)品和潛在的替代燃料具有較大應(yīng)用潛力。合成氣制低碳醇是煤間接液化和清潔利用的重要手段之一，對(duì)其產(chǎn)物的分離是該技術(shù)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的重點(diǎn)。
　　本文以課題組前期研究為基礎(chǔ)，進(jìn)料中甲醇265kg/h，乙醇255.8 kg/h，正丙醇197.4kg/h，正丁醇110.3 kg/h，要求產(chǎn)品純度均為0.99。采用先脫水后分離得到單醇的策略，利用普通精餾分離甲醇，再利用分隔壁塔分離乙醇-正丙醇-正丁醇的工藝流程?；谀M軟件A

2、spen Plus和Aspen Dynamic s對(duì)該過(guò)程的穩(wěn)態(tài)設(shè)計(jì)和動(dòng)態(tài)控制做了全面研究。通過(guò)軟件自帶函數(shù)和全年總費(fèi)用法（TAC）得到了分隔壁塔最優(yōu)操作參數(shù)，并找到了最佳熱集成方式和操作壓力；在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的基礎(chǔ)上，添加流量變化±5％的恒定擾動(dòng)，對(duì)比考察了4種控制結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)效果。主要結(jié)論如下：
　　（1）通過(guò)軟件自帶函數(shù)對(duì)隔壁塔分離的穩(wěn)態(tài)過(guò)程進(jìn)行計(jì)算和調(diào)優(yōu)，在滿足分離要求的情況下對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。研究發(fā)現(xiàn)4個(gè)參數(shù)存在最佳范圍，

3、其中液相分配比LR最佳范圍為0.38-0.42，氣相分配比VR最佳范圍為0.6-0.63，最佳進(jìn)料位置與初餾塔塔板數(shù)的比約為0.33，最佳出料位置與主塔塔板數(shù)的比為0.5；固定上述4個(gè)參數(shù)后，通過(guò)TAC法求出主塔塔板數(shù)為54塊，初餾塔塔板數(shù)為27塊，側(cè)線抽出位置為第12塊，分隔壁塔回流比為2.17。在此條件下，全年總費(fèi)用174478美元。
　　（2）以節(jié)能為目標(biāo)，研究了不同的熱集成方式，發(fā)現(xiàn)兩塔最優(yōu)方式為逆流型，最優(yōu)壓力組合方式為

4、低壓（前效壓力，0.3atm）-常壓（后效壓力，1atm）。相對(duì)于傳統(tǒng)兩塔流程，整個(gè)過(guò)程耗能265.2kW，總節(jié)能效率為51.4%。
　?。?）采用塔頂冷凝器負(fù)荷QC控制主塔塔頂壓力，并且考慮塔板存在滯后效應(yīng)，得出以下4種控制結(jié)構(gòu)：LQR/DSB、LB/DSQR、DB/LSQR、DQR/LSB，來(lái)分析其抗干擾性能。在忽略液相分配量LL控制初餾塔壓力的情況下發(fā)現(xiàn)純度控制不理想，原因是初餾塔塔頂壓力的不可控。在添加LL控制初餾塔壓力后