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1、甲醇/水二元间歇精馏塔建模与仿真丁辉信研08042008000815间歇精馏过程是过程工业中的重要分离过程之一，由于间歇化工过程适合小批量、多品种和高附加值的精细化学品的生产，近年来其工艺研究和开发得到过程工业界的日益高度重视。一、间歇精馏塔试验装置二、建立精馏塔的动态物料平衡模型三、一次开车过程的模拟四、不同回流比的仿真比较一、间歇精馏塔试验装置精馏实验前，原料一次性加入再沸器。再沸器夹套通水蒸汽加热，水蒸气流量用一套流量控制器控制。塔内共设有6块筛板式塔板。塔顶甲醇蒸汽流经冷水冷凝器冷凝，部分回流。二、建立精馏塔的动态
2、物料平衡模型为了建立该甲醇/水二元间歇精馏塔的动态数学模型，做了以下主要假设：(1)塔内蒸汽流量V(mol/h)和回流量L(mol/h)保持恒定；无挟带和渗漏，冷凝器全冷凝。(2)每块塔板上的滞留液量恒定(Mi,i=1,2,…,6)；蒸汽滞液量可忽略。(3)塔板为理想塔板，塔板效率恒定，气液相平衡，气相为理想气体。(4)绝热操作，塔板和再沸器内气液相完全混合。间歇精馏塔的再沸器、塔顶冷凝器和塔板1到塔板6的动态物料平衡方程Ms：再沸器的滞留液量；Md：塔顶冷凝器的滞留液量；Xi(i=1,2,…,6,d,s)：塔板i(i=1
3、,2,…,6)、再沸器和塔顶冷凝器的液相甲醇浓度(摩尔分数)；Yi(i=1,2,…,6,s)：塔板i(i=1,2,…,6)和再沸器的气相甲醇浓度(摩尔分数)。甲醇浓度Y和液相甲醇浓度X的关系静态物料平衡方程和回流比计算式D：塔顶冷凝后收集的甲醇产品流量，mol/h；R：回流比温度-浓度经验模型利用欧拉法将式(1)—(7)离散化根据以上建立的模型，进行matlab编程初始条件为：回流比1.8，塔釜甲醇初始浓度0.45(摩尔分数)，6个塔板的滞液量0.01kmol，冷凝器的初始滞液量为0.05kmol，再沸器的初始滞液量为1.
4、6kmol，塔内蒸汽流量为3.2/3600kmol/s，相对挥发度为3.48，精馏时间为5000s，采样时间为0.5s。三、一次开车过程的模拟%初始化clearallr=1.8;r1=2.5;z=0.45;m=0.01;%v=3.2/3600;%d(1,1)=v/(r+1);d(2,1)=v/(r1+1);l(1,1)=v-d(1,1);l(2,1)=v-d(2,1);a=3.48;i=1;tt=5000;detat=0.5;md_0=0.05;%ms_0=1.6;%fort=0:detat:ttift==0%初始值for
5、k=1:2md(k,i)=md_0;ms(k,i)=ms_0;%xxd(k,i)=z;x1(k,i)=z;x2(k,i)=z;x3(k,i)=z;x4(k,i)=z;x5(k,i)=z;x6(k,i)=z;xs(k,i)=z;%y%yd(i)=a*xd(i)/(1+(a-1)*xd(i));y1(k,i)=a*x1(k,i)/(1+(a-1)*x1(k,i));y2(k,i)=a*x2(k,i)/(1+(a-1)*x2(k,i));y3(k,i)=a*x3(k,i)/(1+(a-1)*x3(k,i));y4(k,i)=a*
6、x4(k,i)/(1+(a-1)*x4(k,i));y5(k,i)=a*x5(k,i)/(1+(a-1)*x5(k,i));y6(k,i)=a*x6(k,i)/(1+(a-1)*x6(k,i));ys(k,i)=a*xs(k,i)/(1+(a-1)*xs(k,i));endelse%滞液量的计算fork=1:2md(k,i)=(v-l(k,1))*detat+md(k,i-1);ms(k,i)=(l(k,1)-v)*detat+ms(k,i-1);%x浓度的计算xd(k,i)=(v-l(k,1))*(y6(k,i-1)-x
7、d(k,i-1))*detat/md(k,i-1)+xd(k,i-1);x1(k,i)=(v*(ys(k,i-1)-y1(k,i-1))+l(k,1)*(x2(k,i-1)-x1(k,i-1)))*detat/m+x1(k,i-1);x2(k,i)=(v*(y1(k,i-1)-y2(k,i-1))+l(k,1)*(x3(k,i-1)-x2(k,i-1)))*detat/m+x2(k,i-1);x3(k,i)=(v*(y2(k,i-1)-y3(k,i-1))+l(k,1)*(x4(k,i-1)-x3(k,i-1)))*det
8、at/m+x3(k,i-1);x4(k,i)=(v*(y3(k,i-1)-y4(k,i-1))+l(k,1)*(x5(k,i-1)-x4(k,i-1)))*detat/m+x4(k,i-1);x5(k,i)=(v*(y4(k,i-1)-y5(k,i-1))+l(k,1)*(x6(k,i-1)-x5(k,
