隔離壁精餾塔的雙溫差控制.pdf

1、精餾作為在化工和石油行業(yè)中應(yīng)用最廣泛的分離技術(shù)，其耗能非常巨大。近年來隨著能源危機導(dǎo)致價格的持續(xù)上漲以及人們對環(huán)境污染問題的日益關(guān)注使得精餾過程節(jié)能技術(shù)的研究具有了極其重大的現(xiàn)實意義。從近年來的眾多精餾節(jié)能方法來看，熱耦合技術(shù)具有能耗小、成本低以及熱力學(xué)效率高等優(yōu)點。對于多元組分的分離，分隔壁精餾(DWDC)技術(shù)不僅是一種節(jié)能、經(jīng)濟的新工藝，并且是完全熱耦合精餾塔的一種特殊類型，在熱力學(xué)上等效于完全熱耦合精餾塔。
　　 對于三元

2、混合物的分離，DWDC要比常規(guī)兩塔精餾塔序列少一個精餾塔，一個中間冷凝器和一個中間再沸器，因此不僅能節(jié)省設(shè)備投資達(dá)30％以上，而且能夠利用物質(zhì)與能量間的耦合節(jié)能達(dá)30％-70％。但是由于DWDC比常規(guī)精餾塔耦合性和相關(guān)性以及可操作性等方面更加復(fù)雜，使得DWDC的操作與控制一直是制約其大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用的重要原因。為了實現(xiàn)DWDC的可控性，使得DWDC能夠廣泛的應(yīng)用于實際生產(chǎn)中。本文提出了一種新型控制策略—雙溫差控制(DTDC)方案，該方案

3、包括四個雙溫差控制回路，其中兩個雙溫差控制回路位于主塔精餾段，提餾段旨在保證塔頂、塔底產(chǎn)品質(zhì)量，另外兩個雙溫差控制回路分別位于預(yù)分離塔段，其中參考板溫度測量點分別分布在進料位置的上下兩側(cè)保證進料混合物在預(yù)分離塔能夠初步分離，且防止重組分進入主塔精餾段和輕組分進入主塔提餾段影響側(cè)線產(chǎn)品質(zhì)量，和主塔側(cè)線采出段，兩個參考板溫度測量點分布在側(cè)線出料位置的上下兩側(cè)來防止重組分及輕組分進入側(cè)線出料影響側(cè)線產(chǎn)品質(zhì)量，同時保證側(cè)線產(chǎn)品的質(zhì)量。應(yīng)用Asp

4、en Dynamic模擬軟件以理想三元混合物A、B和C，實際三元混合物苯、甲苯和鄰二甲苯以及實際三元混合物乙醇、丙醇和丁醇的分離為例建立動態(tài)模型，對DTDC控制策略進行了可控性分析，并與傳統(tǒng)的溫度控制(TC)和溫差控制(TDC)方案進行閉環(huán)動態(tài)響應(yīng)下的比較。考察了在DTDC和TDC控制方案下面對典型擾動DWDC的動態(tài)行為。閉環(huán)仿真結(jié)果證明了DTDC方案具備可行性與強魯棒性，具體表現(xiàn)為不僅能夠在節(jié)能的條件下克服進料組分較大干擾保證DWDC

5、穩(wěn)定運行，而且能夠保證產(chǎn)品的質(zhì)量要求。為了進一步驗證DTDC的控制性能，分別從產(chǎn)品純度相對穩(wěn)態(tài)偏差(RE)與控制策略性能指標(biāo)絕對值誤差積分(IAE)兩方面對DTDC與TDC進行了比較，結(jié)果表明無論是任何進料組分的干擾，DTDC方案在保證產(chǎn)品純度和克服干擾方面都要優(yōu)于TC和TDC方案。盡管與TDC方案相比而言DTDC方案有較高的投資費用而且工程力度要大，但是DTDC方案大大提高系統(tǒng)的控制效果，不僅具有通用性，且完全可以替代昂貴的在線儀器分