隔離壁精餾塔的雙溫差控制.pdf

1、精餾作為在化工和石油行業(yè)中應用最廣泛的分離技術，其耗能非常巨大。近年來隨著能源危機導致價格的持續(xù)上漲以及人們對環(huán)境污染問題的日益關注使得精餾過程節(jié)能技術的研究具有了極其重大的現(xiàn)實意義。從近年來的眾多精餾節(jié)能方法來看，熱耦合技術具有能耗小、成本低以及熱力學效率高等優(yōu)點。對于多元組分的分離，分隔壁精餾(DWDC)技術不僅是一種節(jié)能、經(jīng)濟的新工藝，并且是完全熱耦合精餾塔的一種特殊類型，在熱力學上等效于完全熱耦合精餾塔。
　　 對于三元

2、混合物的分離，DWDC要比常規(guī)兩塔精餾塔序列少一個精餾塔，一個中間冷凝器和一個中間再沸器，因此不僅能節(jié)省設備投資達30％以上，而且能夠利用物質與能量間的耦合節(jié)能達30％-70％。但是由于DWDC比常規(guī)精餾塔耦合性和相關性以及可操作性等方面更加復雜，使得DWDC的操作與控制一直是制約其大規(guī)模工業(yè)化應用的重要原因。為了實現(xiàn)DWDC的可控性，使得DWDC能夠廣泛的應用于實際生產(chǎn)中。本文提出了一種新型控制策略—雙溫差控制(DTDC)方案，該方案

3、包括四個雙溫差控制回路，其中兩個雙溫差控制回路位于主塔精餾段，提餾段旨在保證塔頂、塔底產(chǎn)品質量，另外兩個雙溫差控制回路分別位于預分離塔段，其中參考板溫度測量點分別分布在進料位置的上下兩側保證進料混合物在預分離塔能夠初步分離，且防止重組分進入主塔精餾段和輕組分進入主塔提餾段影響側線產(chǎn)品質量，和主塔側線采出段，兩個參考板溫度測量點分布在側線出料位置的上下兩側來防止重組分及輕組分進入側線出料影響側線產(chǎn)品質量，同時保證側線產(chǎn)品的質量。應用Asp

4、en Dynamic模擬軟件以理想三元混合物A、B和C，實際三元混合物苯、甲苯和鄰二甲苯以及實際三元混合物乙醇、丙醇和丁醇的分離為例建立動態(tài)模型，對DTDC控制策略進行了可控性分析，并與傳統(tǒng)的溫度控制(TC)和溫差控制(TDC)方案進行閉環(huán)動態(tài)響應下的比較?？疾炝嗽贒TDC和TDC控制方案下面對典型擾動DWDC的動態(tài)行為。閉環(huán)仿真結果證明了DTDC方案具備可行性與強魯棒性，具體表現(xiàn)為不僅能夠在節(jié)能的條件下克服進料組分較大干擾保證DWDC

5、穩(wěn)定運行，而且能夠保證產(chǎn)品的質量要求。為了進一步驗證DTDC的控制性能，分別從產(chǎn)品純度相對穩(wěn)態(tài)偏差(RE)與控制策略性能指標絕對值誤差積分(IAE)兩方面對DTDC與TDC進行了比較，結果表明無論是任何進料組分的干擾，DTDC方案在保證產(chǎn)品純度和克服干擾方面都要優(yōu)于TC和TDC方案。盡管與TDC方案相比而言DTDC方案有較高的投資費用而且工程力度要大，但是DTDC方案大大提高系統(tǒng)的控制效果，不僅具有通用性，且完全可以替代昂貴的在線儀器分