分段集结法建立多元精馏塔简化动态模型

本文用分段集结(compartment)方法,给出了一种新颖的多元精馏塔简化动态模型。其原理简单,推导方便,不受分离物系及精馏塔操作状态的限制,可根据需要将精馏塔任意分段,具有较强的灵活性,不仅可使得精馏塔逐板机理模型维数大为降低,而且简化模型的结构和参数均能保持原来的物理意义。用该简化模型对某一丙烯腈萃取塔进行仿真,所得过渡过程能够较好地拟合精确机理模型的动态响应,而且稳态值能够准确地契合精确模型的输出,同时耗机时间明显减少。仿真证明,分段集结建模方法是行之有效的。     

二元高纯精馏塔动态建模及仿真

基于二元高纯度精馏塔的动态响应的特点，该文系统化地提出了一种新颖的精馏塔动态建模方法。在一定的假设条件下，仅仅需要稳态设计数据及操作条件，便能构造精馏塔的状态空间数学模型，而且所得模型可直接用于控制系统的设计与分析。通过对某二元高纯度精馏塔的计算机仿真，证明了该建模方法具有较强的鲁棒性和令人满意的准确度。     

考虑降液管影响的多元精馏塔动态机理建模Ⅰ.动态机理模型的建立

板式精馏塔的塔板可以分为有降液管和无降液管2种类型,有降液管板式塔中降液管是一个重要的塔内件,合理的降液管既可使液体顺利通过,又可使夹带的气体分离出去,同时防止发生液泛。而目前的精馏塔动态模拟中,其机理模型大都没有考虑降液管的影响,不利于分析蒸馏塔的液相滞留量及故障诊断。在考虑降液管影响的基础上,基于严格理论推导对多元精馏塔进行了动态机理建模,建立了降液管结构和水力学模型,并且考虑降液管部分液相混合的影响,建立了其关联板效率及传质扩散的数学模型。通过理论分析发现,降液管对塔板效率、相平衡常数、蓄液量以及塔板压降等有一定程度的影响,将其影响纳入到多元精馏塔的完整动态机理模型中,通过修正相关模型,更充分地反映了精馏塔的内在机理及其动态特性。     

考虑降液管影响的多元精馏塔动态机理建模 I. 动态机理模型的建立

板式精馏塔的塔板可以分为有降液管和无降液管2种类型，有降液管板式塔中降液管是一个重要的塔内件，合理的降液管既可使液体顺利通过，又可使夹带的气体分离出去，同时防止发生液泛。而目前的精馏塔动态模拟中，其机理模型大都没有考虑降液管的影响，不利于分析蒸馏塔的液相滞留量及故障诊断。在考虑降液管影响的基础上，基于严格理论推导对多元精馏塔进行了动态机理建模，建立了降液管结构和水力学模型，并且考虑降液管部分液相混合的影响，建立了其关联板效率及传质扩散的数学模型。通过理论分析发现，降液管对塔板效率、相平衡常数、蓄液量以及塔板压降等有一定程度的影响，将其影响纳入到多元精馏塔的完整动态机理模型中，通过修正相关模型，更充分地反映了精馏塔的内在机理及其动态特性。     

精馏塔动态数学模型——能量平衡方程对数学模型的影响

在精馏塔动态模型中,能量平衡方程一般被假定为拟稳态的,因而常常被近似成为代数方程.这一假设会严重影响动态模型过渡过程的准确性.本文通过对某脱乙烷精馏塔的动态仿真,系统地研究了能量平衡方程对动态模型的影响,并给出了一个新的精馏塔动态数学模型.     

多元精馏塔非平衡级模型与仿真：Ⅰ.模型的建立与求解

从应用的角度，对Ｋｒｉｓｈｎａｍｕｔｈｙ和Ｔａｙｌｏｒ的速率模型进行了改进，给出了一种新的多元精馏塔非平衡级仿真模型。通过引入分离效率函数，巧妙地将模型方程化简为三对角矩阵形式，采用分割法选代求解，并用有界Ｗｅｇｓｔｅｉｎ法加速收敛，具有对初值要求不高，计算量小，收敛稳定等优点。该模型既保持了原速率模型的特点，结构简单，又易于求解，适用于精馏塔的工艺设计和操作分析。     

分隔壁精馏塔的一种控制策略研究

通过研究分隔壁精馏塔的内部结构对其进行了机理建模。应用增益调度设计将非线性的分隔壁精馏塔系统在4个操作点上线性化,针对各个操作点,选取了回流液及分隔壁精馏塔特有的液体分离比和侧线采出作为操作变量设计出了4-温度控制结构和模型预测控制器,把线性的模型预测控制器族组合在一起来控制整个非线性的分隔壁精馏塔。通过仿真,验证了应用增益调度所设计的4-温度控制结构及模型预测控制器的可靠性。     

精馏塔单元模块

精馏塔单元模块是为了化工流程动态模拟系统的需要而开发的全部程序用FORTRAN语言编写。以子程序的形式出现,由六个子程序构成,既能方便地与总体联接,又可单独使用。本文从建模的机理、模块内部公用区以及它的使用方面,做了简明地介绍。该模块可用来模拟具有多联侧线进料和出料模式塔,在正常工作条件下进行多组分精馏的动态响应,为精馏塔控制方案研究提供了理论基础。     

考虑降液管影响的多元精馏塔动态机理建模 II . 模型求解与仿真分析

 结合动态机理模型的特点，将泡点方程的求解问题转化为微分方程的求解问题，以便于机理模型的应用。以某乙烯生产装置中具有127层塔板、中间再沸器、侧线抽出的，四组分混合物为原料的乙烯精馏塔作为研究对象，建立其动态机理模型。通过对模型中微分方程的刚性分析，选取了基于隐式Runge-Kutta法（TR-BDF2）的积分方法对模型进行求解，大大提高了模型的求解效率。通过仿真对比表明，降液管对多元精馏塔的分离计算具有较大的影响，考虑降液管的影响将更加符合实际工况。     

最新专利文摘

<正>一种用萃取精馏分离丙酮和四氢呋喃混合物的方法该专利公开了一种用萃取精馏分离丙酮和四氢呋喃混合物的方法。它以饱和脂肪烃或饱和脂肪醚作为萃取剂,待分离丙酮和四氢呋喃混合物由第15～40块理论板进入装有30～60块理论板的萃取精馏塔内,萃取剂由第5～20块理论板进入,丙酮由萃取精馏塔顶部采出,萃取剂和四氢呋喃由萃取精馏塔底部采出后由第6～20块理论板进入装     

汽化与冷凝结合的真空蒸馏

推导了汽化与冷凝结合的蒸馏过程的数学模型,从理论上分析了其影响因素。在常压下做了基础试验研究,每米塔长可达9块理论板。并应用该蒸馏方法,在0.1—0.3mmHg柱下,在实验室对维生素E粗品进行连续真空精馏提纯,产品纯度大于99％。     

原油常压蒸馏塔非平衡级模型的建立与仿真

针对原油蒸馏塔在各塔板上不可能达到相平衡的特点 ,直接应用传质和传热理论 ,建立了原油常压蒸馏塔的非平衡级动态数学模型。基于简化的动态数学模型 ,进行了仿真研究。仿真结果表明 ,所建模型基本能够反映原油蒸馏塔的实际特性 ,与理论分析基本吻合。另外探讨了基于模型的柴油凝点的在线计算方法 ,计算结果可以作为操作参考。     

伴有简单蒸馏的间歇萃取精馏过程

提出一种伴有简单蒸馏的间歇萃取精馏的操作方式。新操作方式是在普通间歇精馏塔的基础上,在精馏塔底部连接一个间歇精馏塔釜和一个简单蒸馏釜。在精馏过程中,混有溶剂的塔内液相不流回塔釜,而是流入塔底简单蒸馏釜,经简单蒸馏的汽相返回塔釜,而富含溶剂的液相留在简单蒸馏釜中。以乙二醇为溶剂分离乙醇水物系的分析操作结果表明,与普通间歇萃取精馏操作相比较,新操作方式克服了普通间歇精馏操作中塔釜容积过大的问题,同时具有在操作过程中塔釜温度上升幅度很小、操作时间短、溶剂回收简便等优点。     

N-甲基吡咯烷酮法萃取精馏分离C_4馏分中1,3-丁二烯的模拟

采用NRTL方程和UNIFAC模型计算N-甲基吡咯烷酮(NMP)-C4物系的汽液平衡数据,由实验数据回归得到NRTL方程的二元交互作用参数。采用AspenPlus流程模拟软件对NMP法萃取精馏分离C4馏分中1,3-丁二烯的萃取精馏塔进行模拟,模拟结果与实验结果的相对误差小于10%,表明萃取精馏塔的数学模型可靠。考察了回流比、溶剂比(溶剂NMP与进料C4的质量比)、理论板数等因素对分离1,3-丁二烯的影响。模拟结果表明,萃取精馏塔的最佳工艺条件为:理论板数70～80块,原料进料位置为第48～52块理论板,溶剂比12,回流比0.5～1.0,溶剂进料温度40～50℃,塔顶采出量0.150～0.155kg/h。     

面向在线分析应用的乙烯精馏装置复杂机理模型开发

传统的软仪表模型一般采用简化的机理模型或基于输入输出参数的关联模型,精度一般偏差较大,应用时需要进行定期校验和模型参数修正,虽然能在一定程度上满足控制要求,但是无法满足装置优化计算的需要。从满足在线分析应用需求的角度出发,开发了乙烯精馏塔的复杂机理模型,相平衡方程中建立了空间分布的塔板效率模型,考虑了塔板结构等多种因素的影响,将实际塔板与理论塔板进行了逐级关联,以非立方型多参数BWRS状态方程作为气-液平衡计算模型,完整地描述塔内气-液平衡关系和热力学状态。并以具有代表性的乙烯精馏塔作为模型验证对象,在某工况下将模型计算数据与Aspen Plus及实际测定值进行了对比,结果表明,所建立的严格稳态机理模型具有较高的准确性,为模型的在线分析应用奠定了基础。     

用ChemSep软件研究气液传质的非平衡级与平衡级模型

采用ChemSep软件 ,针对常规精馏和吸收塔 ,分别选用非平衡级模型与平衡级模型对 3个实例 (两个来自文献 ,一个是工业化的复杂塔 )进行了模拟计算 ,找到它们之间的一种对应关系并解释了其中的原因     

隔离壁萃取精馏塔分离丙烯-丙烷的模拟

提出了采用隔离壁塔分离丙烯-丙烷的新工艺。采用Aspen Plus软件中的MultiFrac模型对其进行了模拟计算。在主塔理论板数55;副塔理论板数11的情况下,利用灵敏度分析模块分析了乙腈含水量、溶剂比、回流比、分配比对分离效果的影响。结果表明,隔离壁萃取精馏塔的适宜工艺条件为:乙腈中含水质量百分数14%;溶剂比5.2;主塔回流比8;分配比4∶1。与常规精馏和常规萃取精馏工艺进行了对比,完成相同的分离任务,该新工艺比常规精馏和常规萃取精馏工艺分别节能39%、20%。