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1、双组份间歇精馏的回流比控制化学工程与工艺8班肖成松2111101133logo前言双组份精馏间歇精馏过程在化工中是比较常见的。我们做实验前通常要先进行化工模拟，来对比实验的实际数据，以作参考。而手工计算数据面临大量的计算。应用MATLAB可以很好的解决计算问题。当然也可以aspen之类的模拟。2问题叙述P128，例4-25在一间歇精馏塔中进行双组分液体混合物的分离，通过比例控制回流比可以控制所需要的塔顶出口。已知：①7块塔板，②1个塔顶冷凝器，③1个再沸器，④相对挥发度a=3.5，⑤塔顶冷凝器中的摩尔滞液量Mo=100，⑥塔板上的滞液量M=500Kmol，蒸汽流量V=10Kmol/h，⑦蒸馏釜
2、处理量为2500Kmol，⑧塔釜组成（摩尔分数）xB=0.8.控制参数：塔顶馏分组成设定值xoset=0.9，控制增益Kc=100.①开车时，进行全回流操作，②一旦塔顶馏分的组成超过设定值，即采用比例控制器R=Kc（x1set-x1）3问题求解数学模型：设塔板总数为N（包括塔顶冷凝器和塔釜再沸器，本例N=9），塔板序号i自顶向下排序，即塔顶冷凝器为i=1.塔内塔板i=2，3，…,N-1。假设恒摩尔流、持液量为常数，下面基于易挥发组分进行物料横算。塔顶冷凝器，第i块塔板上的易挥发组分有对塔釜：相平衡关系：回流比控制方程：初始开车时，R=Rinit对于塔顶产品馏分,R=Kc(x1set-x1)4结
3、果分析在塔顶液相摩尔分率到达0.9的时候，大约40分钟前都是全回流状态。根据R=Kc(x1set-x1)<0,显然是不对的，在程序中设定其值为零。所以直到大约70分钟左右，塔顶液相摩尔分率下降到0.9时，R才开始从零慢慢增大。5结果分析大约70小时后，Rc是逐渐升高的，因为随着易挥发馏分的蒸出，要想继续保持高的馏出浓度就变得困难，此时只有增大回流比才能保持流出液的浓度。6结论用matlab模拟双组份精馏这样一个化工过程是可行的，根据我们掌握的理论知识，可以大致呈现各板间组分的变化，回流比的变化。对于具体的实验具有参考价值。7附录functionBatchDistill%恒定滞液量的双组分间歇精
4、馏的回流比控制%%假设：%1.沸腾上升的蒸汽流量（V）恒定；%2.下降的液体摩尔流量（L）恒定；%3.塔板上的滞液量（M）恒定；%4.再沸器和塔顶冷凝器中的滞液量恒定。8clearallglobalalphaM0MVRinitx0setKCFlagtcalpha=3.5;%相对挥发度M0=100;%塔顶冷凝器中的摩尔滞液量,kmolM=5;%塔板上的摩尔滞液量,kmolV=10;%沸腾上升的蒸汽流量,kmol/hRinit=1E10;%全回流条件（全回流-刚开始时）charge=2500;%蒸馏塔负荷（处理量）,kmolxB=0.8;%蒸馏塔釜进料组成,摩尔分率%全回流时,Flag=0Flag
5、=0;%控制参数x0set=0.9;%馏出液组成的设定值KC=100;%控制增益dt=0.01;tf=300;%初始值MB=charge;dist=0;%总的馏出液量x0=[zeros(1,8)xBMBdist];%x0x1x2x3x4x5x6x7xBMBdisttspan=[0tf];[t,x]=ode45(@DistilEqs,tspan,x0)plot(t,x(:,1),'r-',t,x(:,2),'k-.',t,x(:,3),'b--',t,x(:,4),'k-',t,x(:,5),'b-.',t,x(:,6),'r--',t,x(:,7),'b-',t,x(:,8),'k--')xl
6、abel('时间(h)')ylabel('液相摩尔分率')legend('x_0','x_1','x_2','x_3','x_4','x_5','x_6','x_7')x0=x(:,1);Flag=ones(size(t,1),1);Flag(find(t=tc时，开始进入控制状态（flag=1）Rc=KC*(x0set-x0).*Flag;figureplot(t,Rc)xlabel('time(h)')ylabel('Rc')9functiondxdt=DistilEqs(t,x)globalalphaM0MVRinitx0setKCFlagtc%x(1...11)表
7、示[x0x1x2x3x4x5x6x7xBMBdist]xB=x(9);MB=x(10);dist=x(11);%当塔顶馏分的组成超过设定值x0set时，进入控制状态，记下此时的时刻tcifx(1)>=x0setFlag=1;tc=t;end%控制方程Rc=KC*(x0set-x(1))*Flag;ifRc<0%限制Rc>=0.0Rc=0;endR=Rc+Rinit*(1-Flag);D=V/(R+
