环氧丙烷又称氧化丙烯,作为重要的有机化工原料是丙烯的第三大衍生物产品。近年来我国环氧丙烷需求量增大,而国内环氧丙烷生产能力偏低,满足不了国内的市场需求,主要靠进口聚醚多元醇和丙二醇等环氧丙烷下游产品弥补。因此开发国内环氧丙烷生产技术势在必行。锦州化工集团采用日本旭硝子公司的氯醇化生产技术,环氧丙烷生产能力为12万吨/年,产量居全国第一。整个生产过程分为氯醇化、皂化和精制三个阶段,而精制工序是环氧丙烷生产的重要环节之一。该工序中精馏塔安全、稳定、高效的运行直接关系企业的经济效益。 随着计算机技术的飞速发展,精馏过程的模型化与仿真已成为化工工艺设计和操作分析的主要工具。对精馏塔进行严格动态数学模型的建立和仿真,不仅可以研究在各种工况下精馏过程的变化情况,还能为先进的优化控制方案的选取奠定基础,进而为提高精馏过程生产效益做出贡献。 本文以锦州化工集团有限责任公司环氧丙烷生产过程中精制工序改造的需要为背景,首先对环氧丙烷生产过程动态数学模型所需要的基本数学理论和化工反应动态学理论进行了分析;其次,针对分离反应的工作情况,以连续精馏塔为例讨论了精馏过程的内在机理,建立了精馏塔的动态仿真数学模型;然后,将该模型应用于实际连续多相精馏塔,并编程进行了仿真,通过改变精馏塔进料流量、进料组成、加热蒸汽量和回流比等操作变量对该塔进行扰动实验,得到了一系列精馏塔组分浓度变化的过渡过程曲线,对该塔的动态特性进行了实验分析。实验结果表明,该模型能够比较准确地预测精馏塔在各种干扰和操作条件下的动态行为,其稳态结果与实际情况基本一致。因此,本模型对于精馏过程的控制系统分析和设计具有较高的实际应用价值和理论指导意义。