用于分離共沸物的節(jié)能隔壁塔的設(shè)計(jì)與控制研究.pdf

1、作為化工過程強(qiáng)化的重要研究方向之一，隔壁塔在分離三元物系時(shí)，通常比傳統(tǒng)兩塔序列節(jié)省相當(dāng)大的能量消耗和設(shè)備投資（約30％）。依據(jù)隔壁在塔殼內(nèi)軸向位置不同，隔壁塔可分為三種類型：隔壁在中間、隔壁在頂部和隔壁在底部。過去的研究主要集中在隔壁位于中間類型，而對(duì)隔壁在頂部和底部類型隔壁塔的研究較少。同時(shí)，以前的研究側(cè)重于隔壁塔分離非共沸物系的設(shè)計(jì)與控制的方面，對(duì)隔壁塔分離共沸物的研究較少。
　　本研究在總結(jié)歸納過去研究基礎(chǔ)上，采用穩(wěn)態(tài)模擬和

2、動(dòng)態(tài)仿真方法，旨在研究用于分離共沸物的節(jié)能隔壁塔（隔壁在頂部和底部）的設(shè)計(jì)與控制。本文創(chuàng)新點(diǎn)在于系統(tǒng)地研究了具有節(jié)能效果的萃取精餾隔壁塔和共沸精餾隔壁塔的設(shè)計(jì)步驟、優(yōu)化序列與控制策略，得到了具有一定適用性的結(jié)論。
　　首先，概述了精餾過程強(qiáng)化與節(jié)能的原理方法和典型技術(shù)，綜述了隔壁塔在國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀與存在問題，簡(jiǎn)述了本文的研究方法和研究重點(diǎn)。二是，研究了萃取精餾隔壁塔的設(shè)計(jì)與濃度控制。以甲縮醛/甲醇共沸物分離（N, N-二甲基甲酰胺

3、為重夾帶劑）為案例，通過穩(wěn)態(tài)模擬得到萃取精餾隔壁塔的優(yōu)化設(shè)計(jì)，其比傳統(tǒng)兩塔序列節(jié)能約8.3%；提出了萃取精餾隔壁塔的有效濃度控制結(jié)構(gòu)CCS1和CCS2；將結(jié)構(gòu)CCS2應(yīng)用于異丙醇脫水系統(tǒng)（二甲基亞砜為重夾帶劑），動(dòng)態(tài)仿真得到了很好地控制效果，確證該結(jié)構(gòu)具有一定的適用意義。三是，提出了萃取精餾隔壁塔的兩種單純溫度控制和一種溫差控制結(jié)構(gòu)。用動(dòng)態(tài)仿真法測(cè)試了所提出的控制結(jié)構(gòu)的有效性；比較了幾組動(dòng)態(tài)控制性能以確證所提出的控制結(jié)構(gòu)的有效性和優(yōu)越性

4、；將提出的溫度控制結(jié)構(gòu)應(yīng)用于兩種體系（異丙醇/水/二甲基亞砜和丙醇/甲醇/二甲基亞砜），動(dòng)態(tài)仿真表明對(duì)兩種體系均能得到很有效的控制，確證該結(jié)構(gòu)具有一定的適用意義。四是，研究了共沸精餾隔壁塔的設(shè)計(jì)方法和控制策略。以乙醇脫水為案例（環(huán)己烷為輕夾帶劑），對(duì)三種精餾序列（共沸塔-回收塔A1、共沸塔-汽提塔A2和共沸隔壁塔A3）經(jīng)濟(jì)比較，結(jié)果表明序列A3可比序列A1和A2分別節(jié)能約21.4%和10.9%；動(dòng)態(tài)比較表明序列A3具有和A1相當(dāng)?shù)目煽匦?/p>