试析乙烯氧化制环氧乙烷过程的数学模拟

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1、加介次掌工程硕士学位论文论文题目乙烯氧化制环氧乙烷过程的数学模拟作者姓名指导教师学科专业化学工程所在学院材化学院提交日期年月工程硕士学位论文摘要本文应用联立模块法的模拟策略对乙烯氧化制环氧乙烷过程进行了操作型稳态数学模拟。通过对序贯模块法、联立方程法、联立模块法三种模拟技术的比较，选择了联立模块法对系统进行数学模拟。通过对各种系统分隔和流股断裂方法进行分析，我们应用和准则进行系统，环路断裂并对同一断裂族中具体断裂流股的选择方法作了改进，通过适当地选择已知对应关系的一些流股作为断裂流股使得待解的联，立非线性方程组的维数大大降低从而明显地减少了计算时间和所需的计算机内存空间。为了提高程序

2、设计效率和模拟计算效率，我们采取了两条措施用通用模块完成具有相同功能的单元设备的模块，在不失真的前提下，对一些设备的数学模型进行了简化处理。化，工过程系统模拟计算结果的精确与否在根本上取决于各单元，这就要求我们建立模块与相应的单元操作是否等效可行的单元摸块并进行单元模块的校核，以确保单元模块的的计算结果能真实地反映单元操作的结果。本文建立了环氧乙烷反应器和环氧乙烷吸收塔的数学模型，其余单元过程均采用。，这二个模已有的模块模拟计算表明型附合实际情况，是可行的。为了提高迭代计算效率，使得求解过程稳定、有效，针对化工过程高度非线性的特点，结合牛顿法、拟牛顿法以及一维不精确搜索的非线性方程组

3、的求解算法，本文提出了一维搜索初始步长的一种新的求取方法，构成了一种交替使用高效牛顿法并作一维不精确搜索的求解非线性方程组的方法。同时，提出了新的一维搜索初始步长的约束方法。，将系统模拟的计算值与实际值及设计值进行了分析和比较比较，，计算结果与结果表明本文采用的算法是成功的生产实际和设计数据相符。，，关键词乙烯氧化环氧乙烷数学模拟乙烯氧化制环氧乙烷过程的数学模拟，，，，，，一一，，，工程硕士学位论文目录……摘要绪论……··‘第章数学模拟技术综述………序贯模块法……联立方程法……联立模块法……第章乙烯氧化制环氧乙烷过程……工艺流程介绍……单元设备分析和模拟……反应器……吸收塔……系统数

4、学模···························……型第章系统求解·························……第章计算结果及讨论……第章结论……，……参考文献……附录……附录……’附录…………乙烯氧化制环氧乙烷过程的数学模拟绪论传统的化学工程学的研究方法是着重考察一般化工过程所共有的单元操作的性能和行为，进而指导单元设备的设计和操作，其对象是单元，它采取的是由特殊某个过程到一般共同单元的分析研究策略。而化学反应工程学和传递过程学等分枝学科则是在此基础上作更为本质、深入的研究。随着现代化工过程日趋大型化和网络化，要取得最佳经济效益，就必须进行过程的整体合理设计和整体

5、优化控制。显然，这需要采取由一般到特殊的综合研究策略。其对象则是单元的组合系统。在另一方面，系统工程学、运筹学、—，以及电子计算机控制论和计算技术等学科的发展工作能力的迅速提高，客观上为这种新的研究策略的实施提供了可能。化工系统工程学就是在这样的状况下应运而生的一门边缘学科。其目的在于充，同时，应用一般系统分运用化工过程和其他过程系统的特性工程的各种方法，合理地进行过程的规划、设计和控制，而数学模拟则是实现这个目的主要的工程工具。与其他模拟研究手段相，比使用电子计算机进行化工过程的数，，学模拟明显地具有试验经济推算可靠操作灵活和信息反馈迅速等优点。因此，它在化工过程的开发、设计和操作

6、调优方面得到了工程硕士学位论文广泛的应用，并取得了显著的经济效益。与此同时，数学模拟技术本身也在实际应用中得到了很大的发展，各种专用和通用模拟系统也相继开发成功。根据求解系统模型的方法不同，过程数学模拟主要有三种方法序贯模块法、联立方程法和联立模块法。传统的序贯模块法按流程的结构连接各单元模块，然后分别进行各环路的收敛联立方程法用，一组包括各种变量的大型方程组描述系统然后联立求解该方程组联立模块法则依据精确的单元模块和简化的系统线性模型进行求解。由于它结合了前两种方法各自的优点，具有更高的效率和比较小的内存要求，因此，被认为是最有发展前途的数学模拟方法。，乙烯氧化制环氧乙烷过程是乙二

7、醇生产工艺流程的一部分具有多个控制变量和多个循，，吸收和解吸环回路并包括化学反应等多个单元操作，其规模和复杂程度在化工过程中具有一定的代表。，性因此乙烯氧化制环氧乙烷过程的数学模拟不仅是整个乙二醇生产过程数学模拟，工作的基础而且能为其他中等规模的化工过程的数学模拟工作提供一些值得借鉴的经验和方法。鉴，，于该过程循环回路多且有多个控制变量使用序贯模块法要进行多个层次的迭代计算，很不合理。而联立方程法则因为描述，，过程系统的方程很多如联立求解所有这些方程则需要