探析复杂反应的反应分离再循环系统综合优化

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1、青岛科技大学硕士学位论文复杂反应的反应分离再循环系统综合优化姓名：王春利申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：赵文;金思毅20040101青岛科技大学研究生学位论文复杂反应的反应分离再循环系统综合优化摘要反应分离再循环系统综合优化是过程综合的关键予课题，此课题的研究，为整个过程设计开发提供了理论依据，也是实现全流程综合的关键。但是，相羽于反应器网络综合、换热网络综合以及分离序列综合等其他子课题，由于这一领域涉及到子系统之间的耦台，化学反应与传递过程之间的耦合、过程的热集成等问题，要解决这些问题，在系统模型的建立和求解策略上都是相当困难，目前的研究工作尚处于探索阶段。本

2、文以总收率最大为优化目标，采用过程分解和目标函数分解的研究方法，将反应分离再循环系统分解为反应、分离和混合三个基本的操作过程，根据不同的优化目标，深入探讨了反应、分离、混合和关键设计变量对过程系统的作用，提出了反应分离再循环系统综合优化的新策略，为化工生产过程设计提供了理论基础，主要研究内容如下：(1)根据总收率最大这～目标函数，导出～般化特性方程。以反应分离再循环系统为研究对象，基于反应与混合操作的基本原理，采用几何图示的方法，在二维浓度空间分析了总收率等值线与可得区的关系，导出反应器系统在纯组分进料和非纯组分进料时的～般化特性方程，该方程与可得区凸区域相结合，可确定反

3、应分离再循环系统在工艺上的最佳操作条件。(2)～般化特性方程曲线的构造及特性的研究。根据特定的反应类型，构造该反应类型的可得区，根据分离再循环的条件，构造反应器系统为纯组分进料和非纯组分进料时的一般化特性方程曲线。结合可得区与一般化特性方程曲线，探讨分离回收率、产品随其它组分的带出率、反应动力学常数及化学计量系数等参数的变化以及反应器系统结构及进料条件等对一般化特性方程曲线的影响．考察一般化特性曲线的基本性质，讨论～般化特性方程曲线的特性。(3)在可得区内构造总收率最大曲线。根据反应分离再循环系统特性，结合反应器分区策略。通过改变进料点的位置，可以得到不同进料条件的可得区

4、凸区域及相对应的一般化特性曲线，将一般化特性曲线与可得区凸区域相结合，复杂反应的反应分离再循环系统综合优化导出总收率最大曲线。研究总收率最大曲线在可得区中的变化及与单程收率最大曲线和选择性最大曲线的关系，提出反应分离再循环系统网络综合新策略。关键词：反应分离再循环系统过程综合反应器网络一般化特性曲线II重璺型垫茎堂婴壅尘堂堡堡奎SYNTHESIS0PTIMIZINGoFCOMPLEXREACTIONINREACToR．SEPARATOR．RECYCLESYSTEMABSTRACTThesynthesisofReactor-Separator-Recyclesystemis

5、akeysub—probleminprocesssystemengineering．Butcomparedtothedevelopmentofothersub-problemssuchasreactornetworksynthesis，heatnetworksynthesisandseparationsequencesynthesis，theresearchofReactor-Separator-Recyclesystemsynthesisisverydifficultinthebuildingandsolvingofthesystemmodelforthecomplex

6、couplingrelationshipofsub—system，reactionandmasstransfer,heatintegration，andSOon．Therefore，tosolvetheseproblems，thesynthesisofReactor-Separator-Recyclesystemisonitsearlierstage．Thispaper，basedontheobjectofwasteminimizationormaximumofwholeyield，providesatheoreticalbaseforcleanchemicalproce

7、ssdesignwhichbasedonthefollowingmainworks：applyingthemethodsofprocessdecompositionandtheobjectfunctiondecomposition，theReactor—Separator-Recyclesystemisdividedintothreefoundationaloperationalprocessthatarereaction，mixingandseparation．Theeffectofthereaction，mixing，se