【摘 要】
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相对于传统精馏塔序列,隔壁塔具有在分离多组分物系的同时大幅降低能耗的特点,因此成为当前研究的热点。目前分离三组分物质的隔壁塔比较常见,而分离四组分物质的隔壁塔鲜有报道。本文提出了一种分离四组分物质的垂直双隔板隔壁塔(VDWDWC),其特点是能够在提高中间组分的分离效果的同时,有效降低主塔段高度。与传统三塔精馏序列相比,VDWDWC减少了一个再沸器和一个冷凝器,能耗费用和设备费用也相应地减少。本文针
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相对于传统精馏塔序列,隔壁塔具有在分离多组分物系的同时大幅降低能耗的特点,因此成为当前研究的热点。目前分离三组分物质的隔壁塔比较常见,而分离四组分物质的隔壁塔鲜有报道。本文提出了一种分离四组分物质的垂直双隔板隔壁塔(VDWDWC),其特点是能够在提高中间组分的分离效果的同时,有效降低主塔段高度。与传统三塔精馏序列相比,VDWDWC减少了一个再沸器和一个冷凝器,能耗费用和设备费用也相应地减少。本文针对VDWDWC分离四组分混合物的工艺流程做了以下研究:(1)搭建了VDWDWC分离四组分烷烃混合物的工艺流程,通过Aspen Plus软件建立了严格模拟的五塔模型,并进行了单因素优化。在此基础之上,利用神经网络优化法以及响应面优化法对VDWDWC精馏过程进行了全局优化;(2)对VDWDWC分离四组分烷烃混合物流程进行了动态模拟研究,提出了利用TC-CC串级控制液相分配比的方式,对VDWDWC流程进行控制。在此基础之上设计了四种具体控制方案:TC控制方案(CS1)、TC-CC串级控制(CS2)和加入前馈控制的TC-CC串级控制(CS3)以及加入前馈控制的TDC-CC串级控制(CS4)。结果表明,TDC-CC串级前馈控制结构使VDWDWC在发生进料组成扰动或流率扰动时,能够保持稳定,相比较于其他方案的控制效果有明显提高,回稳时间缩短,余差大幅度减小,超调量降低;(3)通过浓度分析的方法研究了VDWDWC的节能原理,对于VDWDWC跨壁传热的情况进行了分析。研究了在VDWDWC流程中加入热泵工艺对整个流程节能情况的影响;(4)通过实验验证了VDWDWC分离醇类物系的可行性,并探究了液相分配比、回流比等操作参数对VDWDWC分离效果的影响。
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