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高纯乙腈连续精制工艺模拟与优化

作　者: 曾涵卫
导　师: 潘海天
学　校: 浙江工业大学
专　业: 化学工程
关键词: 过程模拟 优化 控制 乙腈
分类号: TQ226.61
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 74次
引　用: 1次
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内容摘要


精馏塔是分离过程中应用最为广泛的一种分离混合物的设备,在石油、化工过程生产中具有举足轻重的地位。然而精馏过程是以热能的消耗来换取石油化工产品的高耗能过程,其操作的优化对于提高产品的质量、降低能耗有着重要的意义。过程模拟、控制与优化技术是提高石油化工企业的经济效益、降低生产成本的主要技术手段。但精馏过程的塔系优化问题属于大规模复杂系统的非线性规划问题,其中基于机理方法建立的模型因经较多假设与精简而失其精确性,并且目标函数构建复杂,决策变量多且耦合严重,可行域不易确定,优化操作困难,因此在实际应用中存在很大困难。本文以某化工公司直接合成法生产乙腈为案例,在熟悉乙腈合成精制的工艺基础上,分析物性方法和精馏机理,对粗乙腈三元体系分离进行工艺模拟优化和控制的研究,以寻求简易可行的优化操作方法。主要内容和结果如下:1、针对高纯乙腈连续精制过程,深入分析精馏原理,对乙腈三元体系进行热力学气液平衡计算,并且最终选择NRTL模型计算物质的热力学参数。然后将之应用于乙腈连续精制体系的模拟上,深入剖析,模拟结果与生产数据相接近,确定先进模拟系统、工艺知识和生产经验相结合可以较好模拟精馏过程。2、介绍了三元气液平衡相图,并对乙腈精馏三元共沸体系进行了研究,分析模拟数据,对模拟过程提出优化方案。主要考查进料板、压力因素、出料量和回流比等因素对乙腈产品品质及精馏过程中能耗的影响,从中找出较为可行的优化操作控制区域,并确定了最适合操作参数。3、将优化操作参数应用于生产,针对该化工厂蒸汽供应不稳,干扰较大,特别是对象存在大时滞,并具有非线性与时变性等特点提出了控制方案,并付诸实践,根据生产反馈信息,乙腈纯度达到99.9%以上,回收率达到90%以上,节约能耗达30%。

全文目录


摘要  4-6
ABSTRACT  6-9
目录  9-12
第一章 绪论  12-17
  1.1 前言  12-13
  1.2 选题背景  13-15
  1.3 研究内容  15-17
第二章 过程系统模拟  17-33
  2.1 引言  17
  2.2 过程模拟  17-20
    2.2.1 稳态模拟  18-19
    2.2.2 动态模拟  19-20
  2.3 过程模拟优化  20-26
    2.3.1 过程优化  20-22
    2.3.2 精馏过程优化模型  22-23
    2.3.3 精馏过程优化方法  23-26
    2.3.4 精馏过程控制  26
  2.4 模拟计算基础  26-32
    2.4.1 状态方程法  27
    2.4.2 活度系数法  27-32
  2.5 小结  32-33
第三章 乙腈连续精制过程模拟与分析  33-51
  3.1 引言  33
  3.2 乙腈精制工艺  33-39
    3.2.1 乙腈的合成和精制  33-35
    3.2.2 乙腈精制工艺分析  35-39
  3.3 物性方法选择  39-40
  3.4 精馏模拟与分析  40-50
    3.4.1 甲醇塔分析  42-45
    3.4.2 减压塔分析  45-47
    3.4.3 加压塔分析  47-50
  3.5 小结  50-51
第四章 精制工艺优化  51-69
  4.1 引言  51-52
  4.2 三元体系相图  52-57
    4.2.1 三元混合规则  52-53
    4.2.2 三元体系残留曲线  53-57
  4.3 精馏过程优化  57-68
    4.3.1 最适宜进料板  58-62
    4.3.2 压力因素  62-64
    4.3.3 温度因素  64-65
    4.3.4 出料量和回流比  65-68
  4.4 优化分析  68
  4.5 小结  68-69
第五章 精制过程控制  69-76
  5.1 引言  69
  5.2 智能模糊-Smith 控制  69-72
    5.2.1 大时滞过程及模糊-Smith 控制  69-70
    5.2.2 自适应智能模糊-Smith 控制器设计  70-72
  5.3 控制方案  72-73
  5.4 控制系统构建  73-75
    5.4.1 下位机  73-74
    5.4.2 上位机  74-75
  5.5 小结  75-76
第六章 总结  76-78
参考文献  78-84
致谢  84-85
攻读硕士学位期间发表的学术论文  85

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 基本有机化学工业 > 脂肪族化合物（无环化合物）的生产 > 脂肪族含氮化合物 > 腈类、异腈类及其衍生物 > 腈类
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