過程強(qiáng)化對反應(yīng)蒸餾塔設(shè)計(jì)與控制的折衷.pdf

1、反應(yīng)蒸餾塔將反應(yīng)操作和分離操作集成在一個(gè)裝置內(nèi),不僅能夠降低系統(tǒng)所需能耗,還能減少過程所需設(shè)備投資。正是由于巨大的節(jié)能潛力和經(jīng)濟(jì)效益,使得其近年來成為許多專家和學(xué)者研究的熱點(diǎn)。
　　 盡管圖示法、啟發(fā)式搜索等傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法在一定程度上解決了反應(yīng)蒸餾系統(tǒng)的初步設(shè)計(jì)問題,但仍沒有從反應(yīng)與分離操作層面上充分挖掘反應(yīng)蒸餾過程的內(nèi)在潛力,極大的限制了它的推廣與應(yīng)用。本課題組根據(jù)反應(yīng)熱與汽化熱之間比值的大小關(guān)系,將反應(yīng)蒸餾過程分為具有大量熱

2、效應(yīng)、中等熱效應(yīng)和較?。療o熱效應(yīng)三類?；谀芰狂詈吓c物質(zhì)耦合原理歸納了反應(yīng)蒸餾塔強(qiáng)化的基本策略,最終提出了一套反應(yīng)蒸餾塔綜合與設(shè)計(jì)的強(qiáng)化方法。為了進(jìn)一步驗(yàn)證所提方法的有效性,本文以前人文獻(xiàn)中通過啟發(fā)式設(shè)計(jì)方法得到的乙酸甲酯和2-戊烯反應(yīng)蒸餾過程為基礎(chǔ),利用過程強(qiáng)化方法對其進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。結(jié)果表明,經(jīng)過強(qiáng)化設(shè)計(jì)后的乙酸甲酯和2-戊烯反應(yīng)蒸餾過程的再沸器熱負(fù)荷較未進(jìn)行強(qiáng)化設(shè)計(jì)方案分別減少4.52％和5.59％,而且設(shè)備投資有了一定程度的降低。

3、
　　 反應(yīng)操作從外置反應(yīng)器移到蒸餾塔內(nèi)部可以增強(qiáng)反應(yīng)操作與分離操作之間的耦合作用,降低系統(tǒng)所需的操作費(fèi)用和設(shè)備費(fèi)用,但這也增強(qiáng)了系統(tǒng)的復(fù)雜性,因此反應(yīng)段的分布是反應(yīng)蒸餾系統(tǒng)設(shè)計(jì)與控制折衷的關(guān)鍵因素。在本文中,同樣以2-戊烯反應(yīng)蒸餾塔為例,通過四種反應(yīng)段分布不同的設(shè)計(jì)方案研究了反應(yīng)段分布對系統(tǒng)設(shè)計(jì)與控制的平衡作用。結(jié)果表明,在不損失動(dòng)態(tài)特性的情況下,反應(yīng)段的分布可以改善系統(tǒng)的靜態(tài)性能。這也充分說明了反應(yīng)段分布可以成為一個(gè)反應(yīng)蒸餾

4、塔綜合設(shè)計(jì)與動(dòng)態(tài)控制折衷的有效變量。
　　 雙進(jìn)料操作的實(shí)質(zhì)是改變了部分物料的進(jìn)料位置,也會(huì)增強(qiáng)反應(yīng)蒸餾過程中反應(yīng)操作與分離操作之間的內(nèi)部耦合作用。本文以理想反應(yīng)蒸餾過程、乙二醇反應(yīng)蒸餾過程和2-戊烯反應(yīng)蒸餾過程為例,研究了雙進(jìn)料操作對反應(yīng)蒸餾塔穩(wěn)態(tài)設(shè)計(jì)與動(dòng)態(tài)特性的影響。研究結(jié)果表明,雙進(jìn)料操作可以使反應(yīng)蒸餾塔所需能耗降低3.98％-18.3％,但也使得系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)變慢,對系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)設(shè)計(jì)與動(dòng)態(tài)特性也存在著折衷的效果。