轻组分占优的内部热耦合--上置隔壁塔的动态特性与控制
精馏是化学工业中应用较广泛的单元，但是传统的精馏过程具有能耗高的缺点。在三元混合物的分离中，隔离壁精馏塔(DividingWallColumn:DWC)与传统的直接和间接序列精馏过程相比，具有减少能耗和节省设备投资的优势。为了进一步提高DWC的热力学效率，对DWC的节能技术(包括公共精馏段和公共提馏段以及内部隔板两侧之间的热耦合)进行了探索。 对于分离轻组分占优的三元混合物的上置隔壁塔(TopDividingWallColumn:TDWC)而言，对其设置内部热耦合，得到的一种内部热耦合-上置隔壁塔结构(InternallyHeatIntegrated-TopDividingWallColumn:IHI-TDWC),可以显著降低系统的能耗。根据TDWC内部各段的热效应(吸收或者放出热量)，得到四种IHI-TDWC结构。IHI-TDWC结构多样且复杂，内部热耦合的引入虽然降低了系统的能耗，但是强化的内部质量和能量耦合使过程动力学复杂化，并可能影响系统的可控性。 (1)为了研究IHI-TDWC结构的动态特性，本文对IHI-TDWC设计了四点温度分散控制方案。由于传热温差是影响IHI-TDWC传热效果的主要因素，而传热温差是由压缩比决定的，因此选取压缩机作为操作变量来控制塔板的温度。 (2)为了研究不同的进料状况对IHI-TDWC的动态性能的影响，本文选择不同进料比的甲醇占优的甲醇、乙醇和正丙醇三元物系的分离来评估IHI-TDWC的动态特性和可控性。对四种IHI-TDWC结构进行了开环和闭环动态模拟仿真。 (3)仿真结果表明:IHI-TDWC的传热方式和进料中的甲醇占比导致的结构不对称性是影响IHI-TDWC结构可控性和动态特性的主要因素,不同进料比的最优结构不同。
隔离壁精馏塔;内部热耦合;过程控制;温度补偿;动态特性
北京化工大学
硕士
控制科学与工程
陈海胜
2023
中文
TQ051.81
2023-09-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）