外部熱耦合復(fù)合精餾塔的簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)對(duì)系統(tǒng)控制的影響.pdf

1、隨著能源危機(jī)的加劇和生態(tài)環(huán)境的惡化，節(jié)能減排已成為全世界各國(guó)的廣泛共識(shí)。精餾過(guò)程是石油化工工業(yè)過(guò)程主要的耗能單元，因此在節(jié)能研究方面有很大的潛力很大。基于熱耦合技術(shù)開(kāi)發(fā)的外部熱耦合復(fù)合精餾塔(Extemally Heat-Integrated Double Distillation Columns：EHIDDiC)的研究是這些研究中一個(gè)嶄新的探索。
　　 外部熱耦合復(fù)合精餾塔即通過(guò)兩個(gè)精餾塔的精餾段和提餾段之間的熱交換實(shí)現(xiàn)節(jié)能，

2、兩塔的壓差提供了熱交換的傳質(zhì)推動(dòng)力；同時(shí)，高壓精餾塔精餾段向低壓精餾塔提餾段傳遞的熱量為高壓精餾塔提供了向下的回流同時(shí)為低壓精餾塔提供了向上的氣流，從而節(jié)省了高壓精餾塔的冷凝器和低壓精餾塔的再沸器。
　　 根據(jù)耦合的精餾段和提餾段相對(duì)位置的不同，外部熱耦合復(fù)合精餾塔可分為對(duì)稱(chēng)型和非對(duì)稱(chēng)型兩種。進(jìn)一步的，為便利外部熱耦合復(fù)合精餾塔的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，可通過(guò)多個(gè)外部換熱器近似精餾段和提餾段之間的外部熱耦合得到簡(jiǎn)化型。高能效和穩(wěn)定的可操作性

3、時(shí)常難于同時(shí)具備，需要精心設(shè)計(jì)其穩(wěn)態(tài)操作條件和控制系統(tǒng)。從對(duì)稱(chēng)型到非對(duì)稱(chēng)型的過(guò)渡，以及為便利設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)以外部換熱器取代外部熱耦合的簡(jiǎn)化型，是否能在穩(wěn)態(tài)經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)態(tài)可控性?xún)煞矫鎸?shí)現(xiàn)雙贏是值得探討的。
　　 為此，本文以乙烯乙烷二元物系分離為對(duì)象，對(duì)三種構(gòu)型的外部熱耦合復(fù)合精餾塔建立了穩(wěn)態(tài)模型，通過(guò)穩(wěn)態(tài)仿真進(jìn)行穩(wěn)態(tài)特性的比較和開(kāi)環(huán)可控性分析。對(duì)三種構(gòu)型的外部熱耦合復(fù)合精餾塔建立了動(dòng)態(tài)模型，設(shè)計(jì)了一種四點(diǎn)濃度控制系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)三種構(gòu)型的

4、閉環(huán)動(dòng)態(tài)仿真對(duì)外部熱耦合復(fù)合精餾塔的動(dòng)態(tài)特性做了比較。三種構(gòu)型中，非對(duì)稱(chēng)型和簡(jiǎn)化型外部熱耦合復(fù)合精餾塔不僅在熱效率方面，而且在過(guò)程動(dòng)態(tài)性和可控性方面均優(yōu)于對(duì)稱(chēng)型。對(duì)比非對(duì)稱(chēng)型和簡(jiǎn)化型，兩者在過(guò)程設(shè)計(jì)和可控性分析方面顯示了類(lèi)似的特性。
　　 研究結(jié)果說(shuō)明，在外部熱耦合復(fù)合精餾塔的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)中，綜合考慮經(jīng)濟(jì)性和可控性，非對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)優(yōu)于對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)。并且，為便利精餾塔的設(shè)計(jì)和實(shí)際實(shí)現(xiàn)，以多個(gè)外部換熱器近似外部熱耦合結(jié)構(gòu)的想法是可行的。文中通過(guò)