異丙醇和二異丙醚是非常重要的溶劑及精細(xì)化工原料。二異丙醚和異丙醇在常壓下會(huì)形成最低共沸物,普通精餾不能有效的分離二者的混合物。本文采用以乙二醇單甲醚為萃取劑的萃取精餾（ED）以及變壓精餾（PSD）兩種方法分離二異丙醚-異丙醇共沸體系。借助化工流程模擬軟件Aspen Plus對兩種工藝流程進(jìn)行嚴(yán)格的穩(wěn)態(tài)模擬,提出了全局經(jīng)濟(jì)優(yōu)化和局部經(jīng)濟(jì)優(yōu)化二者相結(jié)合的優(yōu)化方案,并建立優(yōu)化迭代流程以獲得經(jīng)濟(jì)最佳的工藝參數(shù)。完全熱集成變壓精餾工藝比萃取精餾工藝節(jié)約5.75%的費(fèi)用投入和7.97%的能量消耗。針對兩種工藝的經(jīng)濟(jì)最優(yōu)工藝流程,借助化工動(dòng)態(tài)模擬軟件Aspen Dynamics建立不同的控制結(jié)構(gòu)并且檢驗(yàn)各自的動(dòng)態(tài)控制性能。在完全熱集成變壓精餾最優(yōu)穩(wěn)態(tài)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,提出了兩種基于PI控制器的控制結(jié)構(gòu)CS1和CS2。動(dòng)態(tài)模擬結(jié)果表明,當(dāng)系統(tǒng)引入擾動(dòng)后,由于過程中高壓塔存在壓力效應(yīng),而且控溫板溫度穩(wěn)定在設(shè)定值,導(dǎo)致二異丙醚產(chǎn)品純度存在比較大的穩(wěn)態(tài)余差。所以,在基本控制結(jié)構(gòu)CS1的基礎(chǔ)上引入QR1/F控制策略和壓力補(bǔ)償溫度控制策略,設(shè)計(jì)出一種改進(jìn)的控制結(jié)構(gòu)CS2。從動(dòng)態(tài)響應(yīng)結(jié)果可以得到,針對相同的進(jìn)料組成和... 

【文章來源】：天津大學(xué)天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

萃取精餾的流程

162.1.3 變壓精餾工藝流程圖2-3給出了變壓精餾分離二異丙醚-異丙醇的工藝流程。圖 2-3 變壓精餾工藝流程Figure. 2-3 Distillation sequence of the PSD process.在本研究模擬過程中，設(shè)定循環(huán)流股 D2為撕裂流，模擬運(yùn)算前，首先要通過質(zhì)量守恒定律，估算循環(huán)物流的組成和流量，以降低流程收斂的難度，計(jì)算過程如下：高壓塔 C1:1 D12D22B2D x Dx Bx（2-1）122D D B（2-2）低壓塔 C2：F2 D21D11B1Fz Dx Dx Bx（2-3）211F D D B（2-4）整個(gè)流程：12F B B（2-5） = 1 1+ 2 2（2-6）由以上式子可以推出：()()()()12211221BBDDBFDBxxxxxzxxDF （2-7）221221DBDBxxxxDD （2-8）因?yàn)樗a(chǎn)品 B1和 B2分別為 99.5wt%的二異丙醚和異丙醇產(chǎn)品，因此可近似認(rèn)為 xB1=1,xB2=0，公式（2-7）和公式（2-8）可以簡化為：21211DD

NT218 20 22 20 20 20ID1(m) 1.82 1.815 1.81 1.809 1.821 1.83ID2(m) 1.626 1.619 1.614 1.612 1.627 1.638QR1(kW) 3018.24 2995.3 2978.9 2977.2 3016.26 3045.64QR2(kW) 1631.1 1612.8 1599.74 1598.48 1629.27 1652.19TAC($106/annum) 1.93465 1.93402 1.93676 1.93689 1.93257 1.93565優(yōu)化后的最佳工藝流程圖如圖 2-5 所示。從圖中可以看出對于高壓塔：第13 塊板為循環(huán)物流進(jìn)料位，第 6 塊板為新鮮物流進(jìn)料位，總理論板數(shù)為 38，塔徑為 1.8m，操作壓力為 1000 kPa，回流比為 1.05，再沸器熱負(fù)荷為2785.80kW，冷凝器熱負(fù)荷為 1299.40kW，塔釜采出量為 75.57kmol/h。對于低壓塔：第13 塊板為物流進(jìn)料位置，總理論板數(shù)為 18，塔徑為 1.51m，操作壓力為 100 kPa，回流比為 2，再沸器熱負(fù)荷為1299.40 kW，冷凝器熱負(fù)荷為 1980.90 kW，塔釜采出量為 24.43kmol/h。此時(shí)兩塔之間的循環(huán)物流流量為 77.68kmol/h。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號：3405444