醋酸脱水非均相共沸精馏过程模拟及控制

论文摘要

本文以醋酸脱水非均相共沸精馏过程为研究背景,利用流程模拟软件Aspen plus和Aspen Dynamic对非均相共沸精馏过程中的模拟计算、多稳态分析和控制等关键问题进行了研究。首先通过剩余曲线图分析了醋酸脱水的可操作区域。通过对无杂质系统和含杂质系统的模拟计算,对比分析了两系统的温度分布、组成分布和两液相分布的差别,进而分析杂质对精馏过程的影响。其次在稳态模型基础上通过相图分析和模拟计算研究不同进料情况下对水相回流的要求,并提出了一种水相回流的专家控制方法。再次对醋酸脱水系统进了灵敏性分析,研究了系统的多稳态现象。针对模拟过程中计算不容易收敛到所需稳态的问题,本文提出了一种非均相共沸精馏过程模拟方法。最后,本文为醋酸脱水系统设计了可行的控制方案,对灵敏板温度进行了压力补偿,利用塔顶蒸汽流量对酯补充流量进行控制。阶跃扰动测试结果表明,该控制方案具有较好的动态控制效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 非均相共沸精馏
• 1.2 非均相共沸精馏关键问题
• 1.2.1 共沸剂选择
• 1.2.2 热力学模型
• 1.2.3 多稳态
• 1.2.4 非均相共沸精馏塔的控制
• 1.2.5 其它相关问题
• 1.3 非均相共沸精馏研究方法
• 1.4 课题背景
• 1.5 醋酸脱水非均相共沸精馏研究现状
• 1.6 本文的研究方法及主要研究内容
• 第2章 醋酸脱水非均相共沸精馏过程模拟分析
• 2.1 热力学性质分析
• 2.1.1 基本物性分析
• 2.1.2 剩余曲线
• 2.1.3 醋酸脱水共沸精馏体系剩余曲线分析
• 2.2 醋酸脱水过程模拟
• 2.2.1 稳态模型建立
• 2.2.2 模拟计算结果及分析
• 2.3 小结
• 第3章 稳态过程水相回流研究
• 3.1 不同进料组成对水相回流的要求
• 3.1.1 相图分析
• 3.1.2 水相回流模拟及讨论
• 3.2 塔顶回流中PX含量对水相回流的影响
• 3.3 水相回流控制方法
• 3.3.1 控制方法介绍
• 3.3.2 实例介绍
• 3.4 小结
• 第4章 醋酸脱水非均相共沸精馏过程多稳态研究
• 4.1 模拟方法
• 4.2 多稳态模拟结果及分析
• 4.2.1 醋酸-水进料变化下的多稳态分析
• 4.2.2 水相回流变化下的多稳态分析
• 4.2.3 酯进料流量变化下的多稳态分析
• 4.2.4 稳态结果分析
• 4.3 动态过程多稳态分析
• 4.3.1 动态过程模型
• 4.3.2 动态脉冲测试结果及分析
• 4.4 多稳态分析在非均相共沸精馏过程模拟的应用
• 4.5 小结
• 第5章 醋酸脱水非均相共沸精馏过程控制
• 5.1 控制方案设计
• 5.1.1 灵敏板选择
• 5.1.2 具体控制方案
• 5.1.3 动态响应过程
• 5.2 压力补偿控制
• 5.2.1 温度-压力模型
• 5.2.2 动态响应过程
• 5.3 酯补充控制方法
• 5.4 小结
• 第6章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者在攻读硕士学位期间发表的论文