具有回流段的间歇精馏过程研究

论文摘要

间歇精馏是常用的化工分离方法之一。近年来，人们对间歇精馏作了大量的工作，特别是开发了很多新型间歇精馏操作方式及新的塔型，还有新的间歇精馏计算模型及方法，均取得了很大的进步。但总的说来，绝大多数新型精馏方法都是针对具体的分离任务特点而开发设计的，通用性不是很好，而且设备比较复杂，设备投资大，操作控制困难。精馏过程的操作与研究中，回流控制是最重要的操作参数之一，提供回流的方式与精馏过程控制有很大的关系。目前的回流方式大多为外回流，其特点是直观、流量控制精确，但这种回流方式也有一些不足，如回流控制滞后大；实际控制回流比常常比所需的回流比要大，从而生产效率下降、能耗上升；外回流其回流液的温度常低于泡点温度，需增加加热回流液的能耗。内回流一般应用在石油化工等领域，虽可以对外回流的几个不足有所改善，但需要复杂的软件控制系统，全面推广阻力较大。为了克服这些不足，本文采用回流段提供内回流，该法将精馏塔精馏段上部改为回流段，回流段采用外部冷却，上升的蒸汽在精馏的同时，冷凝一部分作为回流，所提供的回流量大小由外部冷却介质自动控制。具有回流段的间歇精馏是把不稳定的间歇精馏控制问题转移到外部有较大缓冲能力的恒温槽温度及流量控制，稳定性大为提高，意义明确。本论文根据具有回流段的间歇精馏原理，以由小到大的设备演变为主线，考查此方法对一般物系的分离效果，控制难易程度，过程操作弹性，还有对此精馏方法较为简略的模拟计算。结果表明该新型回流方式，具有塔顶温度及产品质量稳定，塔内回流量内部自动调节、控制响应速度快、操作简便、能耗低、精馏过程效率高等优点。在间歇精馏、共沸精馏中有着良好的应用前景。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 符号说明
• 1 绪论
• 1.1 本文研究的目的及意义
• 1.2 本文研究的内容
• 1.2.1 具有回流段的间歇精馏方法
• 1.2.2 利用计算机对精馏过程进行模拟
• 1.2.3 具有回流段的间歇精馏过程
• 1.2.4 具有回流段的间歇精馏的操作弹性
• 2 文献综述
• 2.1 间歇精馏的一般概述
• 2.1.1 间歇精馏概论
• 2.1.2 间歇精馏影响因素
• 2.2 间歇精馏研究进展
• 2.3 精馏回流方式及控制现状
• 2.4 间歇精馏的计算机模拟的综述
• 3 具有回流段的间歇精馏方法及设备
• 3.1 具有回流段的间歇精馏方法
• 3.1.1 一般精馏及间歇精馏的原理
• 3.1.2 具有回流段的间歇精馏方法及原理
• 3.2 设备介绍
• 3.2.1 实验室用玻璃塔
• 3.2.2 小试钢管塔
• 3.2.3 中试精馏塔
• 4 具有回流段的间歇精馏过程
• 4.1 实验方案
• 4.2 实验药品及仪器
• 4.3 实验部分
• 4.3.1 分析方法
• 4.3.2 实验室用玻璃塔实验
• 4.3.3 小试精馏塔实验
• 4.3.4 中试塔实验
• 5 具有回流段精馏过程的模拟
• 5.1 物性模型与模拟计算框图
• 5.2 过程适宜回流比的探讨
• 5.3 利用计算机对精馏过程进行模拟
• 5.3.1 乙醇—水体系
• 5.3.2 乙醇—丙醇体系
• 5.3.3 丙醇—异丙醇体系
• 5.4 结果与讨论
• 6 具有回流段间歇精馏塔操作弹性
• 6.1 实验方案
• 6.2 实验操作及结果分析
• 6.2.1 回流段中冷却水温对精馏过程的影响
• 6.2.2 塔的操作弹性实验
• 6.2.3 加热负荷的干扰对精馏操作稳定性的影响
• 6.3 结论
• 7 结语
• 7.1 结论
• 7.2 问题与展望
• 参考文献
• 附录
• A-1 各体系折射率与浓度标准曲线
• A-2 利用小试塔测回流比的数据处理
• A-3 乙醇-水体系塔釜加热电压（加热负荷）与精馏时间的对比数据（小试塔）
• A-4 小试塔实物图
• A-5 中试塔实物图
• 致谢
• 攻读硕士学位期间的主要研究成果