基于醋酸乙烯精馏模拟、优化与能量利用

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1、湘潭大学硕士学位论文醋酸乙烯精馏模拟、优化与能量利用姓名：黄建平申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：刘跃进20071103摘要化工过程中精馏过程能耗较大，精馏过程优化潜力较大，对精馏过程建模、优化、节能等方面的研究一直在进行，并有很多成功范例。湖南某聚乙烯醇（PVA）厂醋酸乙烯精制生产工艺中，精醋酸乙烯精馏一塔的塔顶产品中乙醛含量过低，醋酸乙烯的含量过高，导致塔釜产品中醋酸乙烯的含量较低，造成了很大的资源浪费和工艺过程能耗大等一些问题。所以该厂决定通过对该塔模拟优化，以改造该塔操作中的一些不合理因素、获得更大的效益。本文以该厂醋酸乙烯精馏工艺为对象，对醋酸乙烯精馏一塔建立

2、了数学模型，应用MATLAB对模型进行模拟计算。数学模型计算采用Broyden-Bennett修正的牛顿－拉甫森法，该法将“内校正”的观点应用在三对角矩阵的计算中，其主要特点是雅可比矩阵的逆阵中的诸元素可由每次计算的目标函数值直接修正，可有效地减少重新生成雅可比矩阵的次数。通过对醋酸乙烯精制一塔进行模拟计算，得出各塔板上温度分布、气液相浓度分布和冷凝器能耗。利用所建立的数学模型对醋酸乙烯精馏工艺影响因素进行了研究分析，以工厂得到的原始操作数据进行操作参数优化。经过优化后，塔顶产品中乙醛的浓度提高了16.5%，醋酸乙烯的浓度降低了15％，塔釜产品中醋酸乙烯的浓度上升了1.4％，冷

3、凝器能耗降低了4.3%，达到了预期的目的。最后对整个工艺能耗进行了分析，提出了以节能为目的的工艺改进方案。使用热泵技术对工艺进行优化，并对改进后的方案进行了能耗分析。优化后热泵精馏的能耗比原工艺能耗降低了17%。关键词：精馏；模拟；醋酸乙烯；MatlabAbstractInindustryproductionprocess,theenergyexpendingofpetroleumchemistryindustryhavebiggestproportion,andtherectificationprocessinitholdtheprimacy.Therectification

4、isaverycomplexprocess;itcanbeoptimizedwithmanymethods.Nowtherehavemanysuccessfulexamples.InthevinylacetateproducingprocessofsomePVAfactoryinHunanprovince,theproduction’sconsistencyinthebottomofthefirsttowerwasnotenough,andtheproductionofthetophadnimietyvinylacetate.Thisbroughtonresourcewaste

5、.Sothisfactorydecidedthatoptimizedthetower,changedsomeunconscionablefactors,togainmorebenefit.Thisthesistreatedthetechniqueprocessasanobject,setupamathematicsmodeloftheNO.1tower,andusedMATLABcomputethismodel.ThecalculationofmathematicsmodeladoptedNew-RaphsonmethodcorrectedbyBroyden-Bennet.Th

6、ismethodputthe“innercorrecting”viewpointtocalculatetri-diagonallymatrixandthecharacteristicofthismethodwastheparameterofcontrarymatrixofJacobinmatrixcouldbecorrectbythevalueofaimfunction,sothismethodcouldreducetimesofnewcreatingJacobinmatrixeffectively.Aftercalculatingthemethod,wecouldgainte

7、mperature,steamandliquidconsistenceandenergyconsumeofcondensator.Weanalyzedtheinfluentialfactorswiththecalculatingresults,andthenoptimizedtheNO.1towerbyusingtheoriginaldata.Afteroptimizing,theseparategradeofthetopandbottomboardincreasedrespectively