正交设计与响应面优化法用于精馏系统的区别.pdf

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1、第43卷第1期河北工业大学学报2014年2月v01．43No．1JOURNALOFHEBEIUNIVERSITYOFTECHNOLOGYFebruary2014文章编号：1007-2373(2014)0l一0050-05正交设计与响应面优化法用于精馏系统的区别王洪海，耿海腾，郭佳佳，李春利(河北工业大学化工学院，天津300130)摘要考察了正交设计法和响应面优化法用于精馏系统优化时的区别．以甲醇．丙酮一水体系为研究对象，以塔顶产品含量为约束对象，分别使用正交设计法和响应面优化法对其进行优化．得到两种方法下的产品

2、浓度和塔釜能耗数据：正交设计法中塔釜能耗为1．6485×10kcagh；响应面优化法中塔釜能耗为1-3172×10kcal／h，塔釜可节能15．81％．结果表明正交设计法适用于水平数不多的实验，而响应面优化法更适用复杂的精馏系统．关键词正交设计；响应面；萃取精馏；优化；节能中图分类号TQ202文献标志码AThedistinctionoforthogonaldesignandresponsesurfacemethodologyusedtodistillationsystemWANGHong—hai，GENGHai

3、．teng，GUOJia~ia，LIChun一1i(SchoolofChemicalEngineering，HebeiUniversityofTechnology,Tianjin300130，China)AbstractThedistinctionofo~hogonaldesignandresponsesurfacemethodologyusedfordistillationareinvestigated．Themethanol—acetone—watersystemisoptimizedandtheoverh

4、eadproductcontentistheconstraintobject．O~hogonaldesignandresponsesurfacemethodologyareusedtooptimizethesystemrespectively．Theproductconcentrationandthereboilerdutydataofthetwomethodsareobtained．Theresultsshowthatthereboilerdutyofo~hogonaldesignis1．6485×10kea

5、l／handthereboilerdutyofresponsesurfacemethodologyis1．3172×10kcal／hkcal／h．Theenergysavingofreboilerdutyis15．81％．Itissuggestedthato~hogonaldesignmethodologyisapplicabletothelimitednumberofexperimentalleve1．However,responsesurfacemethodologyismoresuitableforcom

6、plexdistillationsystems．Keywordso~hogonaldesign；responsesurfacemethodology；extractivedistillation；optimization；energysaving0前言在石油加工和化学工业中，精馏是非常重要的操作单元，也是应用最早和最广泛的分离技术之一．精馏塔是一个高耗能设备．据美国化学过程工业协会1991年的统计，在石油加工工业和化学工业中，分离过程约占能源消耗的43％，相当于每年消耗9186亿桶原油能源．所以，对精馏系统进行

7、优化，提高产品质量、降低能耗，对于工业生产和环境保护都有重要的意义．本文以分离甲醇、丙酮、水体系为例，应用正交设计法和响应面法分别对精馏工艺进行优化，优选出耗能低的最佳操作条件．结合此例，比较两种优化方法的优劣．该工艺中存在耦合，所以将萃取塔与丙酮塔作为整体进行优化．甲醇和丙酮都是重要的化工原料．用有效方法分离并回收工业废液中的甲醇和丙酮，既可以创造经济效益又可以减少环境污染[3-4]．1萃取精馏分离甲醇．丙酮．水工艺某制药厂对废液中的甲醇、丙酮进行回收．目前，在实际工艺中，将此精馏工艺过程由三塔模型来实收稿日

8、期：2013．09．22基金项目：河北省高等学校科学技术研发重点项目(ZH2012018)作者简介：王洪海(1974一)，男(汉族)，副教授．通讯作者：李春利(1963一)，男(汉族)，教授，Email：lichunli_hebut@126．com第1期王洪海，等：正交设计与响应面优化法用于精馏系统的区别51现，分别为萃取精馏塔、丙酮塔、甲醇塔．首先料液进入萃取精馏塔，用水作为萃取剂进