本文關(guān)鍵詞：基于嚴(yán)格模型的間壁式精餾塔模擬與分析

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【摘要】：精餾是化工行業(yè)中最重要的分離方法,目前世界上已有超過40000座精餾塔設(shè)備。精餾過程雖然應(yīng)用廣泛,但其耗能巨大。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道,精餾操作耗資占工廠運(yùn)行投資的50%以上。因此,探索節(jié)能有效的精餾操作方式成為了學(xué)者們的研究重點(diǎn)。間壁式精餾塔不僅節(jié)能效果顯著,還大大減小了設(shè)備投資,因此受到了工業(yè)和學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注。間壁式精餾塔結(jié)構(gòu)復(fù)雜,自由度較多,其結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性為建立其準(zhǔn)確模型帶來了困難。目前商業(yè)流程模擬軟件中都沒有關(guān)于間壁式精餾塔的模型,大都利用兩塔、四塔或者循環(huán)泵模型近似模擬,且都不具備考慮間壁換熱的條件。鑒于此,本文先利用簡(jiǎn)捷算法對(duì)間壁式精餾塔進(jìn)行初步設(shè)計(jì),再建立了間壁式精餾塔的嚴(yán)格模型,并考慮了間壁換熱的影響,并在基于面向方程法的gPROMS軟件中實(shí)現(xiàn)模擬求解。為了與現(xiàn)有文獻(xiàn)進(jìn)行對(duì)比,本文以苯-甲苯-對(duì)二甲苯(BTX)體系的分離為例,對(duì)不考慮間壁換熱的間壁式精餾塔先進(jìn)行了模擬,結(jié)果與文獻(xiàn)基本近似。在此基礎(chǔ)上,本文先探討了氣、液分配比,預(yù)分餾塔頂中間組分回收率對(duì)熱負(fù)荷的影響；再討論了間壁兩端的氣液混合效應(yīng),并以總熱負(fù)荷最小為目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算。結(jié)果表明,氣、液相分配比對(duì)間壁式精餾塔的熱負(fù)荷影響重大,合理的氣、液相分配比可減小間壁兩端的氣液混合效應(yīng),從而減小熱力學(xué)不可逆性,減小熱負(fù)荷。同時(shí),本文還進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)間壁兩側(cè)是有傳熱推動(dòng)力的,理論上是有間壁換熱現(xiàn)象的存在的。繼而又對(duì)考慮了間壁換熱的間壁式精餾塔進(jìn)行模擬研究,在此基礎(chǔ)上探討了氣、液分配比對(duì)熱負(fù)荷的影響,并以總熱負(fù)荷最小為目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算;再對(duì)比分析相同條件下有、無間壁換熱的結(jié)果,對(duì)間壁換熱是否有利進(jìn)行了分析討論;進(jìn)而定性探討了傳熱系數(shù)對(duì)再沸器熱負(fù)荷的影響。上述結(jié)果表明：氣、液相分配比對(duì)考慮間壁換熱的間壁式精餾塔的熱負(fù)荷有著重要影響,合理的分配比可減小再沸器熱負(fù)荷。間壁換熱的存在是否有利與操作條件有關(guān)。當(dāng)操作條件的氣、液分配比更接近無換熱的最優(yōu)條件,則此時(shí)間壁換熱的存在是不利的,會(huì)明顯增加再沸器熱負(fù)荷；反之,則間壁換熱有利,能夠減少再沸器熱負(fù)荷。當(dāng)間壁換熱有利的時(shí)候,任意傳熱系數(shù)下進(jìn)行的換熱都可降低再沸器熱負(fù)荷;而間壁換熱不利的時(shí)候,隨著傳熱系數(shù)的增大,再沸器熱負(fù)荷也會(huì)顯著增加。
【關(guān)鍵詞】：間壁式精餾塔 間壁換熱 嚴(yán)格模型 氣液分配比
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ053.5
【目錄】：

• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集4-5
• 摘要5-7
• ABSTRACT7-14
• 第一章 緒論14-32
• 1.1 引言14-21
• 1.1.1 精餾過程14-16
• 1.1.2 精餾過程節(jié)能方法16-21
• 1.2 間壁式精餾塔21-29
• 1.2.1 完全熱耦合精餾塔22-23
• 1.2.2 間壁式精餾塔的結(jié)構(gòu)23-25
• 1.2.3 間壁式精餾塔的研究現(xiàn)狀25-26
• 1.2.4 間壁式精餾塔的模擬26-29
• 1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容29-32
• 1.3.1 主要研究?jī)?nèi)容29-30
• 1.3.2 本文的主要結(jié)構(gòu)30-32
• 第二章 間壁式精餾塔嚴(yán)格模擬32-46
• 2.1 簡(jiǎn)捷算法32-35
• 2.2 間壁式精餾塔嚴(yán)格模型35-43
• 2.2.1 基本方程組35-39
• 2.2.2 熱力學(xué)性質(zhì)方程組39
• 2.2.3 間壁換熱39
• 2.2.4 自由度分析39-43
• 2.3 gPROMS軟件簡(jiǎn)介43-44
• 2.4 本章小結(jié)44-46
• 第三章 不考慮間壁換熱的間壁式精餾塔的模擬與分析46-58
• 3.1 氣、液分配比對(duì)熱負(fù)荷的影響47-49
• 3.2 中間組分回收率對(duì)熱負(fù)荷的影響49-52
• 3.3 間壁兩端氣、液混合效應(yīng)52-55
• 3.4 以總熱負(fù)荷最小為目標(biāo)的結(jié)果優(yōu)化55-56
• 3.5 本章小節(jié)56-58
• 第四章 考慮間壁換熱的間壁式精餾塔模擬與分析58-72
• 4.1 存在間壁換熱的可能性58-61
• 4.2 氣、液分配比對(duì)熱負(fù)荷的影響61-63
• 4.3 總熱負(fù)荷最小為目標(biāo)函數(shù)的結(jié)果優(yōu)化63-64
• 4.4 間壁式精餾塔有、無換熱情況對(duì)比64-69
• 4.5 傳熱系數(shù)對(duì)熱負(fù)荷的影響69-71
• 4.6 本章小結(jié)71-72
• 第五章 結(jié)論與展望72-74
• 參考文獻(xiàn)74-78
• 致謝78-80
• 研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文80-82
• 作者和導(dǎo)師簡(jiǎn)介82-83
• 附件83-84

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 劉維康;魏壽彭;郭彥;楊樹林;;化學(xué)工程與石油化工節(jié)能[J];廣東化工;2014年05期

2 陸至羚;毛宏雷;李超;陳斌;王丹云;胡賢;;內(nèi)部熱耦合精餾塔節(jié)能特性研究[J];廣東化工;2013年19期

3 胡s，

本文編號(hào)：567950