论文部分内容阅读
变压精馏分离因不引入夹带剂、产品纯度高等优点而受到学者的关注。本文在稳态模拟确定的甲/乙醇-四氢呋喃(THF)共沸体系变压精馏最优工艺的基础上,给出变压精馏热集成工艺的设计参数和设备条件。运用Aspen Plus Dynamics模拟软件,通过对甲/乙醇-THF变压精馏分离工艺动态特性的分析确定了抗扰动能力强的方案。在75mol%THF进料组成的甲醇-THF体系中,温度斜率曲线中存在两个峰值的现象,考察两种温度控制板方案的抗扰动能力,结果表明组成/温度串级控制结构对±20%进料流量和进料组成扰动均表现出良好的性能。温度控制板的选择对动态特性有一定影响,表现在扰动出现后目标产品纯度的变化方式,选择温度斜率较小理论板时产品纯度有波动现象但可以使产品纯度在更短的时间内达到新的稳态。对于25mol%THF进料组成的体系,由于完全热集成工艺的高度耦合作用,前塔扰动容易传递到后塔,影响控制方案的抗扰动能力。研究表明,压力-补偿温度控制对控制自由度减小的热集成工艺具有可控性强的优势。对于乙醇-THF体系研究了9Omolol%、50mol%和10mol%THF三种进料组成的情形。在90mol%THF进料的案例中,基于斜率判据与灵敏度判据分别确定温度控制板,在LPC中添加两个温度控制器分别控制塔顶回流与再沸器热输入,实现了稳健控制。对于5Omol%THF的进料组成情形,QR2/F比值结构并不能改善控制效果,在压力-补偿温度控制结构基础上添加QR2/F比值结构能够缩短扰动处理时间,使温度控制板在更短时间内达到平衡。对于10mol%THF进料组成的情形,HPC中压力-补偿温度控制可以很好地处理进料流量和进料组成扰动。本文研究的变压精馏分离工艺的动态特性与控制方案,对于实现甲/乙醇-THF体系分离的自动化工业生产及控制水平提高具有一定的意义,揭示了二元共沸物系变压精馏分离动态特性的部分规律。