共沸隔壁塔的模擬、優(yōu)化與控制.pdf

1、過程集成與強化是化學工程的重要研究領域,隔壁塔由塔殼與塔內的垂直隔板構成,通過汽液相物流的耦合實現(xiàn)能量的交換,單塔即可分離三元混合物,是精餾過程集成強化的典型代表;共沸精餾法是石油化工行業(yè)中用來分離共沸或近沸混合物的主要方法之一,加入系統(tǒng)的挾帶劑與待分離組分形成最低共沸物從塔頂蒸出,在塔底得到高純度的產品,使用共沸精餾法可降低分離難度,但能耗較大。
　　 本文將隔壁塔技術與共沸精餾原理相結合,以異丙醇脫水過程為例,對共沸隔壁塔進

2、行了研究。共沸隔壁塔結合了隔壁塔與共沸精餾的優(yōu)勢,是一種高度強化的新型分離設備,能夠在保證產品純度和產量的同時降低能量消耗,節(jié)省操作費用和設備投資,提高化工過程經(jīng)濟性。
　　 在研究過程中,首先根據(jù)剩余曲線圖設計了三塔流程、雙塔流程和雙塔改進流程三種常規(guī)共沸精餾流程,分別分析其特點,將穩(wěn)定性較強的雙塔改進流程轉化為共沸隔壁塔,并在Aspen Plus中模擬。結果表明使用隔壁塔分離共沸物系是可行的,異丙醇和水產品的摩爾純度均在99

3、.9％以上。
　　 在穩(wěn)態(tài)模擬基礎上計算共沸隔壁塔的全年總費用,考察共沸隔壁塔主塔理論板數(shù)、側線提餾塔理論板數(shù)、側線提餾塔進料位置、液相分配比、耦合物流位置等條件對全年總費用的影響,以全年總費用最小為目標函數(shù)確定最優(yōu)操作條件,并與常規(guī)共沸精餾三種流程進行對比。結果表明在完成同樣生產任務的情況下,共沸隔壁塔在能量消耗、設備投資、操作費用等方面具有明顯的優(yōu)勢。
　　 在最優(yōu)操作條件基礎上進行共沸隔壁塔控制策略的研究,為系統(tǒng)設