【摘 要】
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热泵和隔壁塔都是典型的精馏过程节能技术,两者结合所得到的热泵隔壁塔在节能性和经济性上均存在较大的优势。但由于热泵隔壁塔内部变量耦合化程度高,控制研究难度大,制约着
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热泵和隔壁塔都是典型的精馏过程节能技术,两者结合所得到的热泵隔壁塔在节能性和经济性上均存在较大的优势。但由于热泵隔壁塔内部变量耦合化程度高,控制研究难度大,制约着其工业化发展。本文的目的在于研究热泵常规隔壁塔及热泵共沸精馏隔壁塔的可控性,探索热泵共沸精馏隔壁塔的控制规律。针对乙醇/正丙醇/正丁醇的分离体系,提出了热泵隔壁塔新构型,其相比于常规隔壁塔可节能17.23%,TAC减少7.22%。进行PID研究时发现,采用较多的比例控制结构可有效抵抗进料扰动,其关键点在于:主塔液相回流与进料成比例控制;塔釜再沸器热负荷与进料比例控制,比值控制器控制主塔第7块塔板温度;压缩机出口物流流量与进料成比例控制,比例控制器直接控制主塔第29块塔板温度;主塔侧线换热物流流量与进料成比例控制。针对形成最高恒沸物的乙二胺-水体系,提出了塔顶塔釜直接换热的热泵共沸精馏隔壁塔,其相比于常规两塔流程可节能42.93%,且当投资回收期为8年时,其TAC可减少24.36%。进行PID研究时,发现该结构控制的关键点在于有机相回流量,当其作为操纵变量时控制效果显著。最终提出可有效抵抗进料量及进料组成扰动的改进的三点温度控制结构CS4:有机相回流量控制主塔第39块板温度;压缩机功率控制主塔第23块塔板温度;共沸剂回收塔再沸器热负荷控制共沸剂回收塔第2块塔板温度;液相分离比保持恒定。针对形成最低恒沸物的异丙醇-水体系,建立了中间换热的热泵共沸精馏隔壁塔的动态控制结构。测试后发现通过两塔再沸器负荷控制相对应的温度灵敏板的两点控制结构CS3效果最为理想。在CS3的基础上添加了有机相回流量控制主塔灵敏板温度后,结果仍较为理想,但未比CS3有所改进。
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