萘催化加氫生成四氫萘和十氫萘,均為高價值產(chǎn)物,用傳統(tǒng)分離方法分離這些產(chǎn)物必然消耗很大能耗;分壁塔作為節(jié)能潛力巨大的化工過程強化設備,能夠以較低的能耗將多組分混合物實現(xiàn)高純度分離。本文設計能夠分離反式十氫萘-順式十氫萘-四氫萘-萘四元混合物的 Kaibel 分壁塔（Kaibel Divided-wall column,KDWC）和 Petlyuk 分壁塔（Petlyuk Divided-wall column,PDWC）分離萘及其加氫產(chǎn)物。首先,用最小蒸汽量法對分壁塔的KDWC和PDWC兩種模型進行簡捷計算并得到最小蒸汽量圖,發(fā)現(xiàn)KDWC各個區(qū)域所需蒸汽量均比PDWC所需蒸汽量多。隨后,對兩種分壁塔模型進行了嚴格模擬,由于嚴格模擬的多塔模型很難收斂,為此研究并詳細闡述了 PDWC和KDWC的建立過程,通過逐步建立、逐步收斂和從三塔或雙塔模型中尋找撕裂流股初值的策略建立KDWC四塔模型和PDWC八塔模型;建立KDWC雙塔模型和PDWC三塔模型時,將塔頂采出和液相進料這一過程視為經(jīng)過冷凝器得到、將塔釜采出和蒸汽進料這一過程視為經(jīng)過再沸器得到。以年度總投資（TAC）為目標對KDWC和PDWC進... 

【文章來源】：華東理工大學上海市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．２完全熱耦合精餾塔??Ｆｉｇ．?１．２?Ｆｕｌｌｙ?ｔｈｅｒｍａｌｌｙ?ｃｏｕｐｌｅｄ?ｃｏｌｕｍｎ?ａｎｄ?ｄｉｖｉｄｅｄ?ｗａｌｌ?ｃｏｌｕｍｎ．??

華東理工大學碩士學位論文?第５頁??在滿足產(chǎn)品純度的前提下所需的最小蒸汽量，這樣可以得到最小蒸汽量圖（Ｖｍｉｎ／Ｆ－Ｄ／Ｆ）??來直觀看出分壁塔各區(qū)域分離難度。最小蒸汽量法計算簡單有效，所需條件少，僅需要??進料狀態(tài)和進料組及規(guī)定的產(chǎn)品規(guī)格。??迄今為止，對ＤＷＣ進行模擬計算最好的方法就是借助過程模擬軟件如Ａｓｐｅｎ等，??但當今所有的模擬軟件沒有分壁塔模型，所以需要用多塔模型來模擬分壁塔ＤＷＣ。在??進行嚴格計算時，ＤＷＣ通常有雙塔模型和四塔模型，雙塔模型如圖１．２所示，雙塔模??型建立簡單，在Ａｓｐｅｎ模塊中僅需要一個吸收塔和兩個精餾塔，并且雙塔模型容易收斂，??雙塔之間的耦合流股可由Ｓｋｏｇｅｓｔａｄ等人［２５］的簡捷計算方法得到，但雙塔模型適合穩(wěn)態(tài)??研宄，無法進行動態(tài)模擬。四塔模型如圖１．４所示，由一個吸收塔模塊和三個精餾塔模??塊組成，四塔模型耦合流股較多，初值設置困難，收斂困難；ＫＤＷＣ四塔模型有一個??液相分配器和一個氣相分配器，可通過調節(jié)液相分配器的分液比和氣相分配器的分氣比??對再沸器負荷進行優(yōu)化，四塔模型適合進行分壁塔動態(tài)模擬的研究。??Ｏ＇’！０：＇??—?１??｜??＾－ｐｒｃ??９???Ｃ－ｐｒｅ?ｄｉ２｜?遲??ｆ????Ｕ?Ｓ２??Ｃ＾Ｄｍａｌ３???Ｊ??Ｉ?｜Ｃ－ｍａｉ３??ＩｆｃｐＰ１?｜—〇??Ｌ—參」Ｗｍ？丨??圖１．４?ＫＤＷＣ四塔模型??Ｆｉｇ．?１．４?Ｆｏｕｒ－ｃｏｌｕｍｎ?ｍｏｄｅｌ?ｏｆ?ＫＤＷＣ??１．２．２?ＤＷＣ分離四組分的穩(wěn)態(tài)設計及優(yōu)化??Ｓｋｏｇｅｓｔａｄ和Ｓｏｔｕｄｅｈ等人［＆２７１提出的最小蒸汽量法也適用于計算分離四組

第６頁?華東理工大學碩士學位論文??得到四塔模型的計算初值—根據(jù)雙塔模型計算所得初值計算四塔模型。ＰＤＷＣ比ＫＤＷＣ??復雜得多，ＰＤＷＣ有三塔模型和八塔模型，三塔模型如圖１．５所示，如不考慮隔板之間??的傳熱問題，其在熱力學上與圖１．３ｂ相等，但三塔模型不能進行動態(tài)模擬，可通過三塔??模型來建立八塔模型，八塔模型有三個液相分配器和三個氣相分配器，適合進行動態(tài)模??擬，還可通過分液比和分氣比對再沸器負荷進行優(yōu)化，但八塔模型收斂困難，與ＫＤＷＣ??設計思路類似，ＰＤＷＣ模型設計思路如下：用Ｔｒｍｎｔａｆｙｌｌｏｕ等人［２２］的計算方法求得回流??比和理論板數(shù)，得到建立三塔模型所需初值—用Ｓｋｏｇｅｓｔａｄ等人［２５＿２７］的思路計算三塔模??型至收斂并得到四塔模型的計算初值—根據(jù)三塔模型計算所得初值計算八塔模型。??ｒ－０ｒ－??圖１．５?ＰＤＷＣ三塔模型??Ｆｉｇ．?１．５?Ｔｈｒｅｅ－ｃｏｌｕｍｎ?ｍｏｄｅｌ?ｏｆ?ＰＤＷＣ??Ｎｇｕｙｅｎ等人［２８］為實現(xiàn)脫丁烷和脫異丁烷的高效一體化，研宄并創(chuàng)新了分壁塔的應??用，提出一種新的熱集成方式，采用頂部蒸汽再壓縮熱泵或者部分底部閃蒸熱泵的分隔??壁。Ｆａｎｇ等人［２９］在研宄ＰＤＷＣ時考慮隔板之間的傳熱效應，提出了一種新的ＤＷＣ模??型，在預分離段和中間塔之間引入虛擬中間換熱器，使虛擬中間換熱器之間的傳熱過程??產(chǎn)生熱顆合效應，熱稱合效應可通過確定傳熱區(qū)域和相應的傳熱算法來確定，這種模型??能進一步降低能耗，而且還擴大了可操作區(qū)域，降低了分液比和分氣比波動對最小能耗??的影響。??Ｒｉｃｈａｒｄ等人［３（）］認為ＤＷＣ難以模擬因為塔內的物料平衡方程、平衡方程和熱力學

【參考文獻】：
期刊論文
[1]探究煤焦油加工技術進展和發(fā)展措施[J]. 趙社庫.  石化技術. 2019(10)
[2]Kaibel分壁精餾塔分離四元醇動態(tài)控制[J]. 何桂春,伍祥,潘慧,張英,薄德臣,凌昊.  石油化工. 2019(05)
[3]Kaibel分壁精餾塔分離醇類四元混合物實驗研究[J]. 華濤,伍祥,何桂春,凌昊.  現(xiàn)代化工. 2018(10)
[4]Kaibel分壁精餾塔的壓力補償-溫度控制[J]. 邱潔,華濤,何桂春,伍祥,沈海濤,凌昊.  化工學報. 2018(11)
[5]Kaibel分壁精餾塔分離芳烴的穩(wěn)態(tài)和動態(tài)模擬[J]. 藺錫鈺,吳昊,沈本賢,凌昊.  化工學報. 2015(04)
[6]加氫法生產(chǎn)十氫萘的工藝研究[J]. 趙甲,于海斌,孫國方,高鵬,曲曉龍,張景成,鄭修新,李佳.  精細石油化工. 2015(01)
[7]萘、四氫萘和十氫萘的加氫或脫氫反應與催化劑的研究進展[J]. 李賀,殷長龍,趙雪萍,李秀崢,柳云騏,劉晨光.  石油化工. 2014(08)
[8]十氫萘的超臨界裂解性能分析[J]. 邢燕,王勤,方文軍.  浙江大學學報(理學版). 2014(02)
[9]精餾過程節(jié)能技術[J]. 岳金彩,閆飛,鄒亮,楊霞.  節(jié)能技術. 2008(01)
[10]世界過程工業(yè)的最大軟件供應商艾斯苯（AspenTech）公司[J]. 楊友麒.  現(xiàn)代化工. 2000(05)

碩士論文
[1]工業(yè)萘兩步催化加氫制十氫萘的研究[D]. 宋會.大連理工大學 2015



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