熱泵精餾過程的建模與控制研究.pdf

1、精餾過程是流程工業(yè)里面最重要的單元操作之一，同時也消耗了大量的能源。為了提高精餾過程能源利用的效率，人們提出了熱耦合、熱集成、熱泵等節(jié)能措施。熱泵精餾過程回收塔頂蒸汽的熱量，通過壓縮機(jī)壓縮提高能量的品位，用于加熱塔釜物料，從而節(jié)省了塔釜加熱蒸汽，達(dá)到提高能源利用效率的效果。精餾過程本身就是一個比較復(fù)雜的多變量耦合過程，加入熱泵后耦合更加嚴(yán)重，不穩(wěn)定性增強(qiáng)，控制的難度變大。此外，精餾過程加入熱泵以后，系統(tǒng)變得的復(fù)雜，操縱變量變多。在這種情

2、況下，為過程確定合適的控制結(jié)構(gòu)和工作條件從而達(dá)到操作優(yōu)化，依靠啟發(fā)式的方式進(jìn)行選擇已經(jīng)變得比較困難。本文在熱泵精餾模型化的基礎(chǔ)上，分析了塔頂蒸汽壓縮型熱泵精餾過程的特性，并研究了過程控制與優(yōu)化的一些問題。本文的主要內(nèi)容可以概括如下：1.綜述了精餾過程節(jié)能的方法和原理，重點闡述了熱泵精餾過程節(jié)能的原理以及熱泵精餾過程的各種結(jié)構(gòu)。闡述了復(fù)雜多變量工業(yè)對象控制結(jié)構(gòu)設(shè)計的問題。回顧和分析了熱泵精餾過程設(shè)計、控制和優(yōu)化方面已有的研究工作。

3、 2.對塔頂蒸汽壓縮型熱泵精餾過程，建立了嚴(yán)格的動態(tài)機(jī)理模型，并在MATLAB上實現(xiàn)了仿真求解，分析了系統(tǒng)工作點隨操作條件變化的偏移情況。 3.通過與傳統(tǒng)精餾過程的比較，研究熱泵精餾過程與傳統(tǒng)精餾過程在系統(tǒng)穩(wěn)定性，抗干擾性等方面的差異。 4.在動態(tài)機(jī)理模型的基礎(chǔ)上，應(yīng)用自優(yōu)化控制的思想，為熱泵精餾過程選擇了合適的被控變量，進(jìn)而確定了相應(yīng)的控制結(jié)構(gòu)和操作條件，在此基礎(chǔ)上，考慮控制系統(tǒng)的動態(tài)性能以擴(kuò)展自優(yōu)化控制的內(nèi)容。