乙酸甲酯反应精馏塔的设计与控制

• 作 者: 安登超
• 出 处: 天津大学
• 发表日期: 2014年期
• 关键词: 反应精馏 反应隔板塔 经济优化 动态控制 同步设计

本文系统的研究了乙酸甲酯反应精馏塔的设计与控制，提出了单塔反应精馏流程（NRDC）、两塔反应精馏流程（TCRD）和反应隔板塔流程（RDWC）三种流程。利用流程模拟软件Aspen Plus和Aspen Dynamics分别对三种反应精馏流程进行稳态经济设计与动态控制的研究。稳态经济设计阶段，利用所建立的全局经济优化的迭代算法，以年度总费用（TAC）作为目标函数对流程进行优化，分别得到了三种流程最优的工艺条件和设计参数。对于反应隔板塔流程，由于两塔较强的相互作用，优化前进行了灵敏度分析，研究了汽相分配比αv和隔板位置NVR对再沸器负荷和产品纯度的影响。动态控制方面，针对稳态设计所得到的流程，建立相应的控制结构，同时用进料流量和进料组成波动来检验所建立的控制结构的动态响应情况，重点研究了反应隔板塔的控制。对NRDC流程建立的双温度控制结构，对进料扰动的处理能力较差。对TCRD流程所建立的双温度控制结构，可以完美的抵制进料的流量干扰和组分干扰。RDWC流程的控制是研究的重点，提出了四种控制结构CS1—CS4，其中控制结构CS2是对CS1改进的温度控制，控制结构CS4是对CS3改进的压力浮动控制即压力浮动-温差控制，两者都可取得较好的控制效果，控制性能接近TCRD流程。从稳态经济方面考虑，单塔反应精馏流程（NRDC）较其它两个流程具有明显的经济优势；但是动态控制方面，NRDC流程的控制性能最差。从稳态经济与动态控制的同步设计的角度出发，反应隔板塔流程最具有应用的潜力。