發(fā)布時(shí)間：2020-07-10 18:37

【摘要】：Kaibel塔可在單個(gè)塔體內(nèi)實(shí)現(xiàn)四元混合物的高純度分離。本文使用Kaibel塔分離五組分烴類物系和四組分醇類物系,分離要求分別為98.5mol%、99.0mol%、99.5mol%。通過(guò)熱力學(xué)分析使用Aspen Plus建立穩(wěn)態(tài)模擬的兩塔模型(包括預(yù)分餾塔和主塔),對(duì)分離流程以年度總費(fèi)用(Total Annual Cost,TAC)最低為優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)優(yōu)化流程,在此基礎(chǔ)上使用流程模擬軟件Aspen Dynamics進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制研究。首先,以Kaibel塔分離烴類物系為研究對(duì)象,先對(duì)分離要求為98.5mol%的流程提出了溫度控制結(jié)構(gòu),控制結(jié)果表明該控制結(jié)構(gòu)可以處理±15%的流量和組成擾動(dòng)。然后提升分離要求為99.0mol%,分析此控制方案是否依然可行。擾動(dòng)結(jié)果顯示除了正辛烷的純度有少量偏差外,總體控制結(jié)果良好,但存在穩(wěn)定時(shí)間變長(zhǎng),波動(dòng)峰變大的問(wèn)題,通過(guò)添加L/F的比例控制結(jié)構(gòu)改善了上述問(wèn)題。最后對(duì)分離要求為99.5mol%的流程用上述方案進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析。擾動(dòng)結(jié)果顯示存在正庚烷、正辛烷的產(chǎn)品純度偏差較大的問(wèn)題。通過(guò)添加組分控制器控制液相分配比來(lái)控制預(yù)分餾塔頂部的正辛烷雜質(zhì),同時(shí)在兩股側(cè)線上使用CC-TC的串級(jí)控制結(jié)構(gòu),擾動(dòng)結(jié)果顯示達(dá)到了較好的控制效果。論文隨后對(duì)Kaibel塔分離醇類物系進(jìn)行模擬研究。對(duì)分離要求為98.5mol%的流程使用溫度控制結(jié)構(gòu),擾動(dòng)結(jié)果顯示控制結(jié)構(gòu)可以處理±10%的流量和組成擾動(dòng),但下側(cè)線中正丙醇純度略低于設(shè)計(jì)要求。提高分離要求至99.0mol%,使用上述控制方案,分析控制結(jié)果顯示除兩股側(cè)線中乙醇、正丙醇純度會(huì)略低于設(shè)計(jì)要求外其它組分都能達(dá)到分離要求,通過(guò)添加組分控制器CCP控制流向預(yù)分餾塔底部的流量來(lái)控制預(yù)分餾塔流向主塔物流中乙醇的雜質(zhì)改善了上述問(wèn)題。最后對(duì)分離要求為99.5mol%的流程進(jìn)行優(yōu)化,使用此控制方案對(duì)控制結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)兩股側(cè)線中乙醇、正丙醇純度出現(xiàn)較大偏差的問(wèn)題,為解決這一問(wèn)題改進(jìn)了控制方案,通過(guò)添加組分-溫度串級(jí)控制結(jié)構(gòu)控制預(yù)分餾塔頂部的正丙醇雜質(zhì),同時(shí)使用L/F的比例控制結(jié)構(gòu),基本解決了上述問(wèn)題。對(duì)Kaibel塔分離烴類物系和醇類物系的控制方案分析,兩個(gè)流程的主體控制思路有相近之處,由于物系性質(zhì)的不同,其控制結(jié)構(gòu)也有所區(qū)別。本文為Kaibel塔分離其它物系在控制方法上提供了經(jīng)驗(yàn)。
【學(xué)位授予單位】：青島科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TQ053.5
【圖文】：

DWC 研究的不斷深入，結(jié)合已發(fā)表的 DWC 各個(gè)變量C 穩(wěn)態(tài)設(shè)計(jì)的問(wèn)題逐漸得到解決。計(jì)算方法和分離原理上與熱耦合精餾塔是大致相同的uk 塔是相同的。DWC 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是在精餾塔塔體內(nèi)離成主塔和預(yù)分餾塔兩個(gè)區(qū)域。圖 1-1WC 的原理圖。塔這一端，另一端為主塔，在主塔的塔頂塔底以及一的混合物 A、B、C 經(jīng)預(yù)分餾塔初步分離后，分為 A合物。輕組分向上，重組分向下。在塔的上端將 A、端將 B、C 的混合物分離，從而在塔頂?shù)玫疆a(chǎn)品 A，品 B，在塔底得到產(chǎn)品 C。與此同時(shí)在主塔又有液相塔的塔頂和塔底，以此為預(yù)分餾塔提供液相回流量和一個(gè)精餾塔內(nèi)就可以實(shí)現(xiàn)三個(gè)組分混合物的分離，這分離三組分，就省了一個(gè)精餾塔及其占地面積和此精可以很大程度的節(jié)省資金以及能源。

b DWC 兩塔等效模型圖 1-1 實(shí)際的 DWC 原理圖和 DWC 兩塔等效模型Figure 1-1 Practical implementation of the DWC and two-colunm equivalent structure（1）分壁式精餾塔基本結(jié)構(gòu)分壁式精餾塔是熱耦精餾的特殊類型之一,圖為采用分離三元物系的一般流程。分壁式精餾塔是在普通精餾塔內(nèi)部設(shè)置一塊豎直隔板稱為壁,將塔分成上段公共精餾段、下段公共提餾段及隔板兩側(cè)的進(jìn)料段和側(cè)線出料段,共 4 部分。進(jìn)料段一般的在隔壁塔左側(cè),亦可稱為預(yù)分塔或副塔；側(cè)線出料段一般在進(jìn)料的另一側(cè)，一般的把隔板的右側(cè)稱為主塔。（2）分離原理分壁式精餾塔的分離原理如圖 1-1 所示,A、B、C 依次為輕組分、中間組分和重組分，作為混合原料液進(jìn)入分壁式精餾塔中，進(jìn)料段起到預(yù)分餾塔的作用,在其中主要完成輕、重組分的分離；在公共精餾段內(nèi)實(shí)現(xiàn)輕組分 A 和中間組分 B的分離，并提供液相回流；在公共提餾段內(nèi)實(shí)現(xiàn)中間組分 B 和重組分 C 的分離,并提供氣相回流;在側(cè)線出料段餾出高純度的中間組分 B。（3）隔壁塔優(yōu)點(diǎn)

9b KDWC 兩塔等效模型圖 1-2 實(shí)際的 KDWC 原理圖和 KDWC 兩塔等效模型gure 1-2 Practical implementation of the KDWC and two-colunm structure

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 葉青;錢春鍵;裘兆蓉;;隔壁精餾塔分離芳烴混合物的模擬研究[J];石油化工;2007年11期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 鄒雄;多組分熱耦合精餾分離系統(tǒng)綜合方法研究[D];大連理工大學(xué);2018年

本文編號(hào)：2749301