本文關(guān)鍵詞：化工過程模擬技術(shù)進(jìn)展與趨勢，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《華中師范大學(xué)》 2008年

乙醇—正丙醇分離實(shí)驗(yàn)的計(jì)算機(jī)模擬與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

劉雪蓮  

【摘要】： 本文以乙醇-正丙醇精餾分離為研究對象,進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究和計(jì)算機(jī)模擬,并通過工控MCGS組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)了對精餾實(shí)驗(yàn)實(shí)時(shí)在線顯示、數(shù)據(jù)采集與控制。 實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明:在加熱電壓為130伏時(shí),當(dāng)進(jìn)料流量為1.51/h,進(jìn)料量中乙醇的百分含量為0.25,回流比為4時(shí),分離效果最佳,可得到塔頂組成乙醇摩爾分率為0.86;通過MATLAB軟件用作圖法求解精餾塔理論塔板數(shù),計(jì)算了塔板效率,其塔板效率為0.90。 用ASPEN PLUS軟件對精餾過程進(jìn)行了模擬研究,模擬過程中用WILS-2物性方法,選擇RADFRAC精餾模塊建立精餾過程的模擬模型;考查了精餾過程中回流比、進(jìn)料總流量、進(jìn)料中乙醇的百分含量等操作變量對塔頂餾出液中乙醇的摩爾分率的影響,其模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)基本吻合。同時(shí)利用Aspen Plus對精餾塔的進(jìn)料位置、回流比、餾出比等操作變量進(jìn)行靈敏度分析,找出參數(shù)變化規(guī)律,得到了實(shí)驗(yàn)中不能測得的塔內(nèi)溫度、氣相流率與組成、液相流率與組成等隨塔板數(shù)的變化,從而對化工分離操作起到了指導(dǎo)作用。 MCGS是目前工業(yè)過程中常用的工控軟件之一,本論文利用該軟件對精餾分離實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的控制界面進(jìn)行了組態(tài),實(shí)現(xiàn)了流量、溫度、回流比、加熱電壓以及實(shí)驗(yàn)后的數(shù)據(jù)處理等功能的控制與實(shí)時(shí)在線顯示,實(shí)際運(yùn)行結(jié)果表明,通過MCGS開發(fā)的數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)用戶界面友好,功能完備,操作方便,能完成實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場的監(jiān)控功能,有利于及時(shí)、準(zhǔn)確并方便地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集與分析。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：華中師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號】：TQ202
【目錄】：

中文摘要4-5

Abstract5-9

本論文主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)9-10

第一章 緒論10-16

1.1 化工過程模擬10-12

1.1.1 化工過程模擬系統(tǒng)的發(fā)展10-11

1.1.2 化工過程穩(wěn)態(tài)過程模擬11

1.1.3 穩(wěn)態(tài)模擬的基本方法11-12

1.2 數(shù)據(jù)采集概述12-14

1.2.1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)12-13

1.2.2 數(shù)據(jù)采集的任務(wù)13

1.2.3 數(shù)據(jù)采集的組成13-14

1.3 本論文的立題思想及相關(guān)工作14-16

1.3.1 立題思想14

1.3.2 本論文的研究工作14-16

第二章 連續(xù)精餾分離乙醇-正丙醇的實(shí)驗(yàn)研究16-32

2.1 精餾概述16-19

2.1.1 溶液的氣液平衡:16

2.1.2 理論塔板數(shù)的求法16-18

2.1.3 塔板效率18-19

2.2 實(shí)驗(yàn)原料19-20

2.3 實(shí)驗(yàn)裝置20-21

2.4 分析方法21-22

2.5 實(shí)驗(yàn)步驟22-23

2.5.1 實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備工作22

2.5.2 實(shí)驗(yàn)操作22-23

2.6 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理23-26

2.7 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論26-29

2.7.1 穩(wěn)定操作下,全回流和部分回流時(shí)各塔板溫度變化26

2.7.2 加熱電壓對各塔板溫度的影響26-27

2.7.3 進(jìn)料量的影響27-28

2.7.4 回流比的影響28

2.7.5 進(jìn)料中乙醇的百分含量的影響28-29

2.8 利用MATLAB確定精餾塔理論板層數(shù)29-31

2.9 本章小結(jié)31-32

第三章 應(yīng)用Aspen Plus軟件對精餾過程進(jìn)行模擬32-47

3.1 Aspen Plus軟件介紹32-33

3.2 Aspen Plus模擬軟件的模擬步驟33-34

3.3 Aspen Plus軟件對精餾過程的模擬34-38

3.3.1 物性分析34-36

3.3.2 模塊選取36-37

3.3.3 RADFRAC的基本設(shè)定37-38

3.4 模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)值的比較38-41

3.4.1 回流比38-39

3.4.2 進(jìn)料總流量39

3.4.3 進(jìn)料中乙醇的質(zhì)量百分含量39-40

3.4.4 塔板溫度隨塔高的變化40-41

3.5 靈敏度分析41-43

3.5.1 回流比分析41-42

3.5.2 餾出比分析42

3.5.3 進(jìn)料位置分析42-43

3.6 塔內(nèi)狀況模擬43-46

3.6.1 塔內(nèi)溫度分布43-44

3.6.2 塔內(nèi)汽液相流率44-45

3.6.3 塔內(nèi)各組分氣相摩爾分率組成45

3.6.4 塔內(nèi)各組分液相摩爾分率組成45-46

3.7 本章小結(jié)46-47

第四章 基于MCGS組態(tài)軟件的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)47-59

4.1 MCGS組態(tài)軟件概述47-49

4.1.1 MCGS組態(tài)軟件介紹47-48

4.1.2 MCGS組態(tài)軟件的組成部分48

4.1.3 MCGS組態(tài)過程實(shí)現(xiàn)的方法48-49

4.1.4 MCGS組態(tài)軟件的特點(diǎn)49

4.2 精餾實(shí)驗(yàn)監(jiān)控系統(tǒng)軟件的開發(fā)49-55

4.2.1 精餾實(shí)驗(yàn)監(jiān)控系統(tǒng)的主要任務(wù)49

4.2.2 建立新工程49-50

4.2.3.系統(tǒng)監(jiān)控界面設(shè)計(jì)50-52

4.2.4 定義數(shù)據(jù)變量52-53

4.2.5 動(dòng)畫連接53

4.2.6 設(shè)備連接53-55

4.2.7 運(yùn)行與調(diào)試55

4.3 數(shù)據(jù)采集的實(shí)現(xiàn)55-58

4.3.1 全回流操作數(shù)據(jù)采集及處理55-57

4.3.2 部分回流操作數(shù)據(jù)采集及處理57-58

4.4 本章小結(jié)58-59

第五章 全文總結(jié)與展望59-60

參考文獻(xiàn)60-63

附錄1.乙醇-正丙醇體系氣液平衡數(shù)據(jù)63-64

附錄2.折光指數(shù)與溶液濃度的關(guān)系64-65

附錄3.乙醇、正丙醇汽化熱和熱容數(shù)據(jù)65-66

附錄4.MATLAB圖解法確定精餾塔理論板層數(shù)編程66-71

在校期間發(fā)表的論文、科研成果71-72

致謝72

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【引證文獻(xiàn)】

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【相似文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：化工過程模擬技術(shù)進(jìn)展與趨勢，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：123257