萃取精馏分离乙酸甲酯-甲醇-水的工艺优化与控制

《萃取精馏分离乙酸甲酯-甲醇-水的工艺优化与控制》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、分类号：密级：UDC:编号：河北工业大学硕士学位论文萃取精馏分离乙酸甲酯-甲醇-水的工艺优化与控制论文作者：曹慧斌学生类别：全日制学科门类：化学工程与技术学科专业：化学工程指导教师：王洪海职称：教授资助基金项目：河北省重点研发计划NO.16214505D；河北省重点基础研究项目NO.15964505DDissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofChemicalEngineeringOPTIMIZATIONANDCONTROLOFEXTRACTIVEDISTILLATIONPRO

2、CESSFORSEPARATINGTHEMIXTUREOFMETHYLACETATE—METHANOL—WATERByCaoHuibinSupervisor:Prof.WangHonghaiMay2017ThisworkissupportedbythekeyresearchanddevelopmentprogramofHebeiProvince(GrantNO.16214505D)andthekeybasicresearchitemsinapplicationbasicresearchprogramofHebeiprovince(GrantNO.15964505D)摘要近

3、年来国家对节能减排的要求越来越高，精馏作为最基本的化工单元操作过程，能耗较高，所以对精馏过程的节能技术研究显得至关重要。本文使用萃取精馏技术对制药溶媒废水中的乙酸甲酯-甲醇-水物系进行了分离提纯，在差压萃取精馏工艺基础上设计了带有整流器的汽相侧线精馏塔，然后对两个工艺进行了操作参数优化，最后对工艺控制方案进行研究及优化，减小生产过程中系统不稳定引起的额外的能耗，使得生产过程能够稳定地运行。溶媒废水中乙酸甲酯与甲醇、水混合物的质量分数分别为74%、19%、7%，以水作为萃取剂，NRTL为物性方法，利用AspenPlus进行稳态模拟。对精馏工艺进行了单因素分析及响应面全局优化

4、，并且通过实验验证了分离的可行性。在此基础上设计了带有整流器的侧线精馏塔，对两种分离方案进行优化，结果表明：在分离程度相同的情况下，全局优化后两种分离系统能耗均有所降低。对于萃取精馏工艺，通过奇异值分解方法确定了两塔的温度灵敏板，对操作变量与被控变量进行合理的配对，进而设计了动态控制方案。在流量及组分10%的扰动下检测控制效果，结果表明：萃取精馏塔单温度控制方案能够有效控制乙酸甲酯纯度，甲醇塔双温度控制能够较好的控制甲醇纯度，但响应时间及波动较大，因此两塔塔釜热负荷均采用QR/F反馈控制结构的CS2控制结构，较灵敏板温度直接控制塔釜热负荷的CS1控制方案稳定时间及波动均减

5、小。对于带有整流器的侧线精馏塔，使用奇异值分解法确定了温度灵敏板，同时对于侧线采出流量采用V/QR控制方案，侧线塔回流量采用温度-组分串级控制，对塔釜能耗分别采用灵敏板温度直接控制塔釜热负荷及QR/F的控制方法，在流量10%及组分5%的扰动情况下对控制效果进行检测，后者控制效果更好。将侧线采出流量控制结构变更为侧线塔灵敏板温度反馈控制压缩机转速的控制结构，此控制方案在扰动情况下波动较小，稳定时间较CS4短，控制性能较CS4稳定。关键词：萃取精馏节能响应面优化动态模拟控制方案IABSTRACTInrecentyears,energysavingandemissionredu

6、ctionrequirementsaregettinghigherandhigher.Distillationoperationisthemostbasicchemicalunitoperationprocessasthehighenergyconsumption,soitisofgreatsignificancetostudytheenergysavingtechnologyofdistillationprocess.Inthispaper,theseparationandpurificationofmethylacetate-methanol-watersystemf

7、rompharmaceuticalsolventwastewaterbyextractivedistillationwasstudied.Thepressureswingextractivedistillationprocesswasimprovedbyextractivedistillationwithvaporsidestripper.Thentheoperatingparametersoftwoprocesswasoptimized.Inthelast,theresearchandoptimizationofthepro