基于pta生产工艺的全流程模拟

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1、．；：j、硕士学位论文⑨论文题目￡坠生亡王艺凶垒搋程槿型作者姓名j互L互—一指导教师———至垂披控—一学科(专业)———_』拦邕翻翌—一所在学院——盟抖皇监堂工拦鳖提交日期———三业王生至且一浙江走学硕士学位论文摘要精对苯二甲酸(PTA)是聚酯工业的重要原料，主要采用对二甲苯(PX)空气液相氧化法生产。PX氧化得到粗对苯二甲酸(C1A)，再通过加氢精制得到精对苯二甲酸。本课题组对PTA生产工艺进行过长期的化学工程研究，掌握了该过程的氧化反应动力学，热力学，反应器流动与传递规律等过程信息，本论文在以上工作基础上，进行PTA全流程的模拟，开发包括氧化和加氢工序的全流程模拟软

2、件，为过程开发和工业应用提供技术平台。论文对PTA过程中涉及的基础数据库进行了整理与完善，在此基础上建立了统一的单元数学模型，进而开发出基于联立方程法的并行流程模拟软件，模拟结果与工业运行数据吻合，最后对人机界面软件进行了开发。论文主要内容包括：◆PTA体系热力学数据库的整理与完善PTA体系内存在着相当复杂的多元热力学平衡关系，热力学数据库是单元模型的重要组成部分。本文利用HOC理论与UNIQUAC模型，建立了适用于气液、液液、汽液、液固多种相平衡计算的热力学数据库，回归得到了PTA生产体系中涉及到的13种主要物质的热力学模型参数，同时还提供了计算各相态混合物热焓的方法

3、。◆统一单元模型的建立以往PTA流程模拟中一个常见的问题就是代码的可移植性不高，对于不同单元、不同体系，微小的改动都会导致模型、算法的全面变化。本文从一般的角度出发，对单级单元与多级单元分别进行了统一格式建模。充分利用各单元中普遍适用的质量守恒方程、相平衡方程、能量守恒方程，对单元参数与模型进行整理。◆PTA流程模拟算法的开发对于PTA体系内的各单元模型，利用联立方程的思想，采用Ne州on—Raphson方法进行求解。将求解的过程分解为求各单元方程残差与导数矩阵的模型端、求解Jaeobi矩阵的服务端与定义流程的客户端。通过三者的有机结合，克服了原有的联立方程法中单元模型

4、不能重用的缺点，使程序能够适用于各种要求下的计算。同时，充分利用稀疏矩阵的特点节省计算资源，提高计算速度。◆PTA流程模拟程序的界面开发对得到的PTA流程模拟程序进行了初步的界面开发，创建了友好的人机界面，使用户能够直观地进行输入与输出，详细地显示计算结果。关键词：对二甲苯，对苯二甲酸，热力学平衡，流程模拟，界面开发浙江大学硕士学位论文AbstractPurifiedterephthalicacid(PTA)，oneofthemainfeedstockofpolyester,isusuallyproducedbyliquidoxidizationofp-xylene(P

5、X)．Thebyproduct,4·carboxybenzaldehydf4一CBA)isreducedbyhydrogenatingsothatthepurityoftheproductcanachievetheindustrialrequirement．Aboutthisprocess，themechanismsinreaction，phaseequilibrium,gas—liquidmasstransferhavebeenresearchedandmasteredbyourgroup．Withantheknowledge．thispaperwilldevelop

6、thesoftwaretosimulatethewholeprocessincludingoxidationandhydrogenation，andprovideabasicalplatformforindustrialapplication．Basicaldatabasesissuppliedinthispaper,mechanismmodelsofalltheunitsandthewholeprocessareconstructedwhichagreewellwiththeindustrialdata．Advancedsimultaneousequationsmet

7、hodandparallelcalculatingareappliedtosimulatedifferentPTAprocesses，andtheinterfaceoftheprogramisdeveloped,too．Thethesisincludesmainlyfollowingfourparts．◆TheThermodynamicDatabasesofPTAProcess111ethermodynamicdatabasesaresignificantformechanismmodelsofunits．whilethethermody