反應(yīng)精餾合成甲基叔戊基醚的節(jié)能優(yōu)化與控制研究.pdf

1、本文基于甲基叔戊基醚(TAME)反應(yīng)精餾工藝過程為背景,研究了醚化反應(yīng)精餾工藝過程產(chǎn)品品質(zhì)和能耗與其關(guān)鍵調(diào)控參數(shù)的關(guān)聯(lián)理論,以此研究建立醚化反應(yīng)精餾工藝過程參數(shù)、產(chǎn)品品質(zhì)和能耗的控制策略和控制系統(tǒng),通過過程工藝優(yōu)化和能耗高效利用的熱集成研究,提出醚化反應(yīng)精餾工藝過程高效節(jié)能的關(guān)鍵技術(shù),為醚化反應(yīng)精餾工藝過程系統(tǒng)的優(yōu)化、控制和節(jié)能減排提供了技術(shù)支撐。主要研究結(jié)論如下:
　　運用Aspen Plus軟件模擬建立了反應(yīng)精餾合成甲基叔戊基

2、醚(TAME)的工藝流程圖,研究了該工藝過程中工藝參數(shù)回流比、再沸比、進料流股C5-FEED、MEOH-F以及MEOH-S進料流量以及預(yù)反應(yīng)器溫度對產(chǎn)品純度、產(chǎn)量和系統(tǒng)能耗的影響規(guī)律,總結(jié)獲得了在保證反應(yīng)精餾工藝過程產(chǎn)品品質(zhì)條件下,系統(tǒng)能耗最優(yōu)的工藝過程參數(shù)的優(yōu)化組合,對比分析表明醚化反應(yīng)精餾工藝過程系統(tǒng)能耗由優(yōu)化前初始條件下總能耗35533.78 kw降至為優(yōu)化后的31836.18 kw,過程優(yōu)化可使醚化反應(yīng)精餾工藝過程節(jié)能效率高達1

3、0.4％。
　　通過對反應(yīng)精餾最優(yōu)參數(shù)組合下工藝過程進行靈敏度分析,明晰了其工藝過程產(chǎn)品品質(zhì)和能耗的關(guān)鍵調(diào)控參數(shù):C5-FEED、MEOH-F、MEOH-S的流量、預(yù)反應(yīng)器的反應(yīng)溫度和液位、反應(yīng)精餾塔的反應(yīng)精餾溫度以及再沸器與冷凝器的液位,并以此建立產(chǎn)品品質(zhì)和能耗與過程工藝參數(shù)的關(guān)聯(lián)理論。根據(jù)產(chǎn)品品質(zhì)和系統(tǒng)能耗與關(guān)鍵調(diào)控參數(shù)的關(guān)聯(lián)理論,提出通過控制各關(guān)鍵調(diào)控參數(shù)的PID控制方案和控制策略。通過整定控制系統(tǒng)的PID參數(shù),運用Aspe

4、n Plus動力學(xué)模擬研究了部分關(guān)鍵調(diào)控參數(shù)階躍干擾對過程工藝參數(shù)、產(chǎn)品品質(zhì)和能耗控制效果的影響,表明本文的控制系統(tǒng)能有效實現(xiàn)醚化反應(yīng)精餾工藝過程的過程工藝參數(shù)、產(chǎn)品純度、產(chǎn)品產(chǎn)量和系統(tǒng)能耗的有效控制,并具有良好抗外界干擾的性能。
　　通過對反應(yīng)精餾工藝過程的能耗的分析,提出通過將塔頂蒸汽冷凝潛熱預(yù)熱 C5-FEED、MEOH-F、MEOH-S進料的冷凝潛熱高效利用的熱集成新工藝,可使系統(tǒng)的總能耗進一步由工藝過程優(yōu)化后的31836

5、.18 kw降低至28780.9 kw,節(jié)能效率高達9.6%,通過過程工藝參數(shù)優(yōu)化和塔頂蒸汽冷凝潛熱高效利用熱集成,可使傳統(tǒng)醚化反應(yīng)精餾工藝系統(tǒng)總節(jié)能效率高達19%,具有明顯的節(jié)能經(jīng)濟效益。
　　提出了塔頂蒸汽冷凝潛熱高效利用的醚化反應(yīng)精餾熱集成新工藝的控制策略和控制方案,并運用 Aspen Plus動力學(xué)模擬研究了的醚化反應(yīng)精餾熱集成新工藝控制系統(tǒng)抗外界干擾的性能。研究表明醚化反應(yīng)精餾熱集成新工藝控制系統(tǒng)具有良好的工藝過程參數(shù)、