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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%。