精馏塔动态数学模型 Ⅰ.汽相滞留量对数学模型的影响

在精馏塔模型化当中,塔盘上的汽相滞留量常常被忽略,这对于低压或常压精馏过程是合理的,但对于高压精馏过程,却可能带来严重的误差。为了避免这一问题,本文提出了一种非常通用的精馏塔动态数学模型,系统地综合了塔盘汽相滞留量的影响。通过对某脱乙烷精馏塔的动态计算模拟,充分证实了它的准确性。     

精馏塔静态仿真

运用多项式描述精馏塔各个变量逐板分布的原理，可以显著减小精馏塔数学模型的维数，大大缩短仿真时间。所得简化模型具有较高的精度，且可根据需求进行相应的调整。通过对某脱乙表馏塔的静态仿真，证实了这种简化模型化方法的有效性。     

精馏塔静态仿真：Ⅰ.静动态混合数学模型的应用

本文为了克服精馏塔静态仿真不易收敛和初值难以给定等难题，巧妙地利用隐含数值积分方法的特点，将稳态与动态数学模型耦合起来，用以求解高难度的非理想精馏塔静态仿真问题。所得静动态混俣模型大大提高了精馏塔静态仿真的鲁棒性，对于高度非理想精馏塔的仿真尤为有效。通过对某丙烯腈萃取精馏塔的静态仿真，充分证明了这种混合模型化方法的可行性。     

精馏塔分段正交配置建模方法

针对具有多股进料及中间出料的复杂精馏塔,本文提出了一种新颖的简化建模方法。通过对精馏塔合理分段以及运用多项式正交配置对每一塔段进行简化,可使得精馏塔数学模型的维数显著降低,既合理地解决了由进料及中间出料引起的变量分布不连续问题,又有效地克服了全局正交配置方法的缺陷。通过对某一四元物系的丙烯腈萃取精馏塔的计算机仿真,证明了本文所给方法的优越性。     

精馏控制综述

本文就精馏控制的最新进展进行了阐述,并对其存在的问题做了深入的探讨。     

精馏塔静态仿真

为了减少精馏塔的静态仿真时间，必须降低数学模型的维数。本文应用分段集结原理，建立了精馏塔的分段数学模型。它不仅显著地降低了数学模型的维数和计算时间，而且所得仿真结果能够准确契合精确模型 输出。通过对某丙烯腈萃取精馏塔的仿真研究，证实了这种人段模型化方法的有效性。     

乙烯装置优化控制的最新进展

本文在综合大量文献资料的基础上,系统地总结了乙烯装置计算机优化控制的最新发展,并着重就其控制系统的结构、数学模型的开发以及优化方式等几个主要问题进行了较深入的探讨。     

轻组分绝对占优的蒸汽再压缩隔离壁蒸馏塔的最优拓扑结构

隔离壁蒸馏塔（DWC）的双塔多段拓扑结构导致蒸汽再压缩热泵（VRHP）的应用具有多种可能性，包括单VRHP、多VRHP、多级VRHP以及它们的相互组合等复杂结构，这显著加剧了蒸汽再压缩隔离壁蒸馏塔（DWC-VRHP）综合与设计的复杂性与烦琐性。为解决这一问题，针对轻组分绝对占优的三元宽沸点物系的分离问题推演了DWC-VRHP的最优拓扑结构，由此能够有效回避系统综合与设计过程中的结构搜索问题并显著降低模型化与搜索计算的工作强度。轻组分绝对占优与宽沸点物性导致了塔顶冷凝器与预分离蒸馏塔的提馏段是主要的热源与热阱，也决定了DWC-VRHP的最优拓扑结构，即一个二级VRHP与DWC的耦合系统。第一级VRHP用于进料预热，既充分利用温度提升跨度小的特点，又可以通过进料分流强化气液相间的物质传递。第二级VRHP用于加热预分离蒸馏塔的提馏段（或公共提馏段），能够最大限度地降低分离操作的非可逆性。采用苯/甲苯/邻二甲苯和正戊烷/正己烷/正庚烷两个物系的分离问题对所提出的DWC-VRHP的最优拓扑结构进行了分析与验证。通过与DWC以及DWC-VRHP其他潜在结构的系统性比较，显示了所提出系统结构在稳态性能方面的优越性。     

通过调整进出料热状况消除隔离壁精馏塔的黑洞

隔离壁精馏塔在同时控制4个质量指标（塔顶、侧线、塔底产品浓度以及侧线采出杂质比）时会产生设计与操作黑洞,黑洞的产生对隔离壁精馏塔的应用范围带来很大的限制。本文提出了一种通过调整进料和侧线采出的热状况对隔离壁精馏塔的黑洞进行填补的策略。这两个操作变量通过对全塔热平衡的影响,改善预分离塔与主塔之间的耦合关系,进而改善两者分离能力并最终消除黑洞,同时改善了隔离壁精馏塔的动态特性。针对进出料热状况的调整,本文结合牛顿法给出了简单的调整规则,调整会形成3种不同的方案,为不同能量供应条件下填补隔离壁精馏塔的黑洞提供了可能。通过使用Aspen Plus模拟理想三元物系分离,对黑洞填补方法进行稳态分析和动态响应验证,证明采用调整进出料热状况的方法可以有效的填补隔离壁精馏塔的设计与操作黑洞并使其动态特性得到改善。本文所提出的方法完善了填补黑洞的方法体系,增加了隔离壁精馏塔的灵活性与适应性。     

在高纯度理想热耦合精馏塔的双组分控制中考虑过程的非线性

Dual-point composition control for a high-purity ideal heat integrated distillation column (HIDiC) is addressed in this work. Three measures are suggested and combined for overcoming process inherent nonlinearities:(1) variable scaling; (2) multi-model representation of process dynamics and (3) feedforward compensation. Theses trategies can offer the developed control systems with several distinct advantages: (1) capability of dealing with severe disturbances; (2) tight tuning of controller parameters and (3) high robustness with respect to variation of operating conditions. Simulation results demonstrate the effectiveness of the proposed methodology.