酯交換法生產(chǎn)乙二醇二乙酸酯工藝的設(shè)計與控制.pdf

1、本文運用 Aspen Plus軟件對乙酸甲酯與乙二醇的酯交換反應(yīng)工藝流程進行了穩(wěn)態(tài)工藝優(yōu)化，然后運用Aspen Dynamics軟件對該工藝流程進行了動態(tài)控制結(jié)構(gòu)的設(shè)計。
　　穩(wěn)態(tài)部分，首先對傳統(tǒng)的雙塔反應(yīng)精餾工藝流程進行了改進。傳統(tǒng)的雙塔反應(yīng)精餾工藝流程由一個反應(yīng)精餾塔和一個常壓塔組成，而改進后的該反應(yīng)精餾工藝流程由一個反應(yīng)精餾塔、一個加壓塔和一個常壓塔組成。為了達到節(jié)約能耗和降低全年總費用的目的，該反應(yīng)精餾工藝流程采用了差壓熱

2、耦合技術(shù)，即將加壓塔塔頂冷凝器的熱負荷作為常壓塔塔底再沸器的熱源。其次選用擬均相模型擬合了實驗測得的反應(yīng)動力學數(shù)據(jù)以供模擬研究所需。然后討論了進料方式、理論板數(shù)和回流比對乙酸甲酯轉(zhuǎn)化率的影響，并以全年總費用為目標函數(shù)，對該反應(yīng)精餾工藝流程進行了工藝參數(shù)的優(yōu)化。最后對該反應(yīng)精餾工藝流程和傳統(tǒng)的雙塔反應(yīng)精餾工藝流程進行了比較，結(jié)果表明該反應(yīng)精餾流程可以節(jié)約能耗66.09％和降低全年總費用60.61%。
　　動態(tài)部分，首先通過計算確定了

3、該反應(yīng)精餾工藝流程中各設(shè)備的物理尺寸。其次，采用奇異值分解分析法確定了該反應(yīng)精餾工藝流程中各個塔合適的控溫板。然后針對該反應(yīng)精餾工藝流程建立了基本控制結(jié)構(gòu)，通過添加流量干擾和組成干擾來探究基本控制結(jié)構(gòu)的動態(tài)控制性能。由于基本控制結(jié)構(gòu)的動態(tài)響應(yīng)并不理想，故在基本控制結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，提出了三種方案對該反應(yīng)精餾工藝流程的控制結(jié)構(gòu)進行改進?？刂平Y(jié)構(gòu) CS1通過流量前饋補償?shù)姆绞皆鰪娏烁鱾€塔之間的聯(lián)系，但是實際控制效果并不是很理想；控制結(jié)構(gòu) CS2

4、引進了組分溫度串級控制，但是在系統(tǒng)恢復到穩(wěn)定狀態(tài)后，產(chǎn)物乙二醇二乙酸酯和甲醇的純度仍有不能滿足設(shè)計要求的情況存在，由此可知組分控制并不是對任何流程都是有效的；在控制結(jié)構(gòu) CS3中，溫度控制器和塔底再沸器熱負荷與進料流量的比值（QR/F）進行了串級控制，盡管系統(tǒng)在恢復到穩(wěn)定狀態(tài)的過程中有所波動，但是在系統(tǒng)恢復穩(wěn)定后，產(chǎn)物乙二醇二乙酸酯和甲醇的純度均能滿足設(shè)計要求，且系統(tǒng)恢復到穩(wěn)定狀態(tài)的時間較快，因此控制結(jié)構(gòu)CS3適用于該反應(yīng)精餾工藝流程中