分批精馏优化及带有中间贮罐和侧线出料间歇精馏

论文摘要

间歇精馏是精细化学品分离与提纯广泛采用的一种单元操作。间歇精馏的优化和新塔型的开发是间歇精馏研究中的重要问题。本文主要进行了带有过渡段循环的间歇精馏过程的优化,开发了带有中间贮罐与侧线出料的间歇精馏过程,并对其操作特性进行了研究。采用改进的模拟退火算法对带有过渡段循环的三元理想物系间歇精馏过程进行了优化计算,分别得到了不同的控制变量和不同的目标函数下的优化操作条件,并与文献结果进行了比较,优化计算结果均优于文献结果。研究了不同的控制变量和不同的目标函数对间歇精馏过程优化的影响。获得了带有过渡段循环的三元理想物系间歇精馏过程优化操作特性。提出带有中间贮罐和侧线出料的间歇精馏过程,建立了带有中间贮罐和侧线出料的间歇精馏恒摩尔持液模型,采用两点隐含法求解。通过模拟计算对带有中间贮罐和侧线出料的间歇精馏过程和传统的带有中间贮罐的间歇精馏过程进行了比较,带有中间贮罐和侧线出料的间歇精馏过程能节省精馏时间,具有较大的负荷因子。此外,还研究了塔顶回流比、侧线回流比、侧线出料位置以及再沸比等操作参数对带有中间贮罐和侧线出料的间歇精馏过程的影响。采用甲醇-乙醇-丙醇-丁醇四元物系进行了带有中间贮罐和侧线出料的间歇精馏实验,并与模拟计算结果进行了比较,实验结果与模拟计算结果吻合较好。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 间歇精馏新塔型
• 1.2 间歇精馏模拟进展
• 1.3 间歇精馏过程的优化
• 1.3.1 优化操作的目标函数
• 1.3.2 优化操作的控制变量
• 1.3.3 优化问题的求解
• 1.3.4 综合优化问题
• 1.3.5 模拟退火算法简介
• 1.4 本文的工作
• 第二章 带有过渡段循环的间歇精馏过程的优化
• 2.1 间歇精馏数学模型和操作过程
• 2.1.1 模型的基本假设
• 2.1.2 数学模型
• 2.1.3 数学模型的求解
• 2.1.4 间歇精馏操作过程
• 2.2 优化方法
• 2.2.1 优化操作的目标函数
• 2.2.2 优化操作的控制变量
• 2.3 不同控制变量的优化
• 2.4 不同目标函数的优化
• 2.5 小结
• 第三章 带有中间贮罐和侧线出料的间歇精馏模拟
• 3.1 数学模型的建立
• 3.1.1 基本假设
• 3.1.2 模型的建立
• 3.2 模型的求解
• 3.3 子程序计算流程
• 3.4 操作步骤
• 3.5 模拟计算结果与讨论
• 3.6 带有中间贮罐及侧线出料的间歇精馏过程的影响因素
• 3.6.1 回流比的影响
• 3.6.2 侧线出料位置的影响
• 3.6.3 再沸比的影响
• 3.7 小结
• 第四章 实验部分
• 4.1 实验装置和操作过程
• 4.1.1 实验装置及流程
• 4.2 实验物系及分析方法
• 4.3 基础实验
• 4.3.1 填料层持液量和上升蒸汽量的测定
• 4.3.2 填料层理论板数的测定
• 4.4 实验步骤及实验结果
• 4.4.1 实验步骤
• 4.4.2 实验数据
• 4.5 实验结果和模拟计算结果比较
• 结论
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 附录
• 符号说明
• 致谢