【摘 要】
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乙腈和乙醇是重要的有机溶剂,在乙醇氨氧化法和氢化氧化法生产乙腈的过程中会产生乙腈/乙醇/水三元四共沸物,对其回收利用从经济和环境效益角度具有重要作用。常规精馏很难实现高纯度的分离,采用双分壁塔萃取精馏的工艺集成设计具有节能高效的优势。本文以三塔萃取精馏分离该三元四共沸混合物为基础,在忽略跨壁传热的基础上,在Aspen Plus中采用热力学等效模型完成稳态流程模拟与优化,并以TAC最小的稳态工艺在A
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乙腈和乙醇是重要的有机溶剂,在乙醇氨氧化法和氢化氧化法生产乙腈的过程中会产生乙腈/乙醇/水三元四共沸物,对其回收利用从经济和环境效益角度具有重要作用。常规精馏很难实现高纯度的分离,采用双分壁塔萃取精馏的工艺集成设计具有节能高效的优势。本文以三塔萃取精馏分离该三元四共沸混合物为基础,在忽略跨壁传热的基础上,在Aspen Plus中采用热力学等效模型完成稳态流程模拟与优化,并以TAC最小的稳态工艺在Aspen Plus Dynamics中进行动态控制研究。本文采用双分壁塔萃取精馏工艺分离三元共沸混合物。通过改进的遗传算法以固定资产投资和年操作费用为目标函数对主要操作参数优化,基于最小TAC选择了最优的稳态工艺方案。主塔和两个整流塔的最优理论塔板数分别是56、34、12,回流比分别为RR1=1.83、RR2=3.08、RR3=0.35,冷凝器负荷分别为QC1=1.11 Mw、QC2=0.58 Mw、QC3=0.63 Mw,主塔的再沸器负荷为QR1=3.63 Mw、QR2=0 Mw、QR3=0Mw,塔顶采出的摩尔流量分别为D1=45.31 kmol/h、D2=13.10 kmol/h、D3=41.62kmol/h,三个塔的塔顶分别采出乙腈、乙醇和水且XACN=0.9997、XEt OH=0.9995、Xwater=0.9993,固定资产投资FCI=1.2516×10~6$,年操作费用AOC=1.1126×10~6$/year、总年度费用TAC=1.5298×10~6$/year。在最小TAC的工艺下,通过开环灵敏度分析和奇异值分解选定温度灵敏板,单点温度控制结构可以处理进料流量变化带来的浓度变化,但是在处理进料组成扰动时,不能很好的处理-10%的组分干扰;双温度控制方案的动态响应性能优于单点温度控制方案,特别是在处理进料流量的干扰时,能大大减少动态响应过程的稳态偏差;带有QR/F的前馈控制和组分/回流比的组合控制对该精馏工艺具有良好的抗干扰能力,可以稳定地控制±10%的进料流量和组成扰动。
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