理想内部热耦合精馏塔双温度控制系统的综合与分析
当前世界能源形势不容乐观，越来越多的研究人员因此开始致力于化工过程的节能研究。作为化工生产过程中最为耗能的单元操作之一，精馏过程的节能研究一直是广大研究人员关注的热点之一。基于内部热耦合技术开发的内部热耦合精馏塔（HIDiC）是这些研究中比较引入注目的一个研究成果。HIDiC控制方案研究是其转化到实际应用中的关键。温度控制因为其可靠性高，维护成本低廉，响应快等优点已经被广泛应用于化工过程的控制中。但是，在对HIDiC控制方案的研究文献中却鲜有其温度控制方面的讨论。除此之外，常规的温度控制方案在抑制非平稳扰动（如进料流量或进料成分）方面的表现不是很令人满意，因为此时塔顶和塔底产品成分中都存在较大的稳态余差。
本文提出了两种用于减小HIDiC双温度控制时产品质量中存在的稳态余差的方法：温度推断补偿器和浓度推断补偿器。减小稳态余差的关键在于如何准确地感应操作条件的变化，然后适当地调节每个温度控制回路的设定值。在第一种方法中，推断信号是从塔板温度中获得；而在第二种方法中，推断信号是从产品成分中获得。根据来自不同的塔板，第二种方法又可分为推断信号来自进料板的温度和来自两端塔板的温度（也就是两端产品的温度）两种。以分离二元等摩尔苯和甲苯混合物的理想HIDiC为研究对象，分别对提出的两种改进方法进行了深入的研究。结果表明它们都能有效地减小产品质量中存在的稳态余差，与此同时第一种方法还能在一定程度上改善双温度控制系统的动态特性。文中还对推断信息来自两端塔板的温度这一方法推广到常规精馏塔中的应用进行了探索，得到了良好结果。这两种方法原理简单、效果明显，且在过程建模方面只需相对较小的改动即可实现。这些特点都为这两种方法在不同类型的双温度控制精馏塔中得到广泛应用创造了良好的条件。
化工设备;热耦合精馏塔;节能降耗;双温度控制
北京化工大学
硕士
控制理论与控制工程
黄克谨
2009
中文
TQ051.81;TQ056.8
89
2010-01-19（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）