基于间歇精馏方式的隔离壁精馏塔综合设计与控制
对于间歇精馏来说，操作的灵活性，对特殊物系和极端工况的适应性让它具有很大的吸引力，然而间歇精馏的能耗较大，这成为了其工业化应用的一大阻碍，也不符合可持续发展的理念。隔离壁精馏塔(Dividing Wall Column,DWC)作为一种十分具有潜力的节能精馏技术，成为了一种可能的节能方案。虽然关于DWC和间歇精馏的研究已有很多，但将二者结合，并探讨其动态控制方面的研究却十分少见。因此，本文从一项分离苯、甲苯、二甲苯(BTX)三元物系的案例出发，从动态响应，精馏时间，能量损耗方面研究了将DWC技术用于间歇精馏节能方面的可行性和合理性。仿真实验涉及以下内容: (1)本文选择了三种DWC结构，即隔板在塔顶(TDWC),隔板在塔中(MDWC)以及隔板在塔底(BDWC)三种结构，使用间歇精馏的操作方式进行处理,并依据其各自工艺流程特点设计了合理的浓度控制系统以及温度控制系统。结果表明，温度控制和浓度控制方案均能完成该项分离任务,且温度控制的在动态响应,能量损耗等性能表现都优于浓度控制。 (2)本文还选用了一种经典的改进间歇精馏结构:中间罐间歇精馏(Middle Vessel Batch Distillation,MVD)作为对照组完成分离任务。与前述三种DWC塔结构进行比较的结果表明，BDWC的表现最好，这也表明了将DWC技术用于间歇精馏确实可以获得比传统的间歇精馏塔结构更好的经济效益和节能优势，且BDWC在间歇精馏中可以体现出更佳的效果。 本文从实际分离案例出发,着重从动态仿真和控制系统设计的角度进行研究，在控制性能，精馏时间和能量损耗方面对四种结构进行比较和分析，表明了间歇DWC结构应用于实际生产中的可行性和有效性，找出了更有优势的DWC结构，并分析了实验结果的内在原因和机理。为间歇DWC的深入研究和工业化应用提供了参考，为我国的绿色化工产业和可持续发展提供助力，具有十分重要的研究价值和现实意义。
隔离壁精馏塔;间歇精馏;综合设计;控制策略
北京化工大学
硕士
控制工程
钱行;李强
2023
中文
TQ051.81;TQ050.2
2023-09-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）