分离三组分物系精馏方式的模拟和优化选择

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1、ＴＩＡＮＪＩＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ中国第－所现代大＇Ｉ丐心■＇■膠－■全日制：Ｌ程硕±学位论文化学工程领域：＞袁野．；作者船；＾ｌ＇＇ｎ錦綱袁希钢教授ｙ＇胃巾：杨宏涛高级工程师ｊｍ企业剧巧；ＷＢＢｔｉ—－碟＇ＨＨＨＨＩＨｐ天津大学研究生院ＩＨＩＢ２０１５年５月ｉｆｃｒｎ—天津大学硕士学位论文分离三组分物系精馏方式的模拟和优化选择SimulationandOptimalselectionofdistillationschemesf

2、orseparatingternarymixtures领域：化学工程作者姓名：袁野指导教师：袁希钢教授企业导师：杨宏涛高级工程师天津大学化工学院2015年5月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的，研究成果除了文中特别加标注和致谢之处外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料一。与我同工作的同志对本研巧所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。＜＾：学位论文作者签名：签字日期２〇巧

3、月如日｜学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授Ｌ：）、权天津大学可将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采巧影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编供查阅和借阅。同意学校向国家有关部ｎ或机ｋ送交论文的复印件和磁盘。？（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：古皆导师签名：Ｗ音己毒／益字曰期心？护年左月｝曰签字曰期：奶（年／月摘要精馏是化工生产中最常用的分离技术，但是也为耗能高的过程。热集成和热耦合方式是常见

4、的精馏节能方式。常见的热集成方式有前馈集成和反馈集成，热耦合方式有部分热耦合与全部热耦合（即隔板塔DWC）。一些研究表明，全热耦合塔相对于传统序列能够节能30%左右。然而，由于缺少成熟的设计方法和潜在的控制问题，全热耦合塔的工业应用受到了很大的限制。而且从不少文献还可以看出，任何一种精馏方式的节能效果均和所分离的物系和进料组成等有很大的关系，对于某一特定的物系和进料组成，应该采用哪一种精馏方式则是重要的优化决策问题。本文针对三组元混合物的分离，研究传统的直接分离序列、间接分离序列、热集成方式（包括带有反馈集成的直接序列和

5、带有前馈集成的间接序列）、部分热耦合序列的侧线精馏和侧线提馏，以及完全热耦合方式（即隔板塔）的总费用及其之间的比较，以期给出适合不同物系及组成的最佳精馏分离方式。本文选取六种不同分离指数的烃类物系，以及多种进料组成条件，针对不同物系分别给出在多种进料条件下总费用最小的精馏分离方式，据此将最适合某种精馏方式的进料组成标于进料组成三角图，进而在图上给出适于不同精馏方式的区域划分。结果表明，分离指数以及进料组成对于精馏方式的选择有很大的影响；热集成精馏、部分热耦合以及完全热耦合精馏方式分别在不同物系和组成条件下具有优势。根据上

6、述分析结果，本文还提出了选择三组元分离最佳精馏方式的经验规则，且据此建立了用于选择三组元分离最佳精馏方式算法，并通过算例对算法进行的验证。本文还对三种改进的完全热耦合精馏塔流程进行了严格模拟，对其有效性和等价型进行了验证，并结合塔径的设计，证明了这三种改进流程的可行性。关键词：热集成；热耦合；分离指数；严格模拟；隔板塔新方式ABSTRACTDistillationisthemostwidelyusedindustrialseparationtechnique,but,atthesametime,isthebiggeste

7、nergyconsumerinprocessindustries.Byusingheatintegrateddistillationsequencesorthermallycoupleddistillationconfigurationsincludingside-stripperandside-rectifier,significantenergysavingscanbeachieved.Literatureshaveshownthat,insomecircumstances,thefullythermallycoup

8、leddistillationcolumn(orDividingwallcolumn,DWC)configurationcanreachmorethan30%ofenergysavingscomparedwithconventionalschemesofsimplecolumnsequences.However,la