精馏塔精馏段温度控制方案设计与仿真论文

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1、精馏塔精馏段温度控制方案设计与仿真毕业论文摘要IIIAbstractIV绪论-1-第1章精馏塔概述-4-1.1塔设备在化工生产中的作用和地位-4-1.2塔设备的分类及一般构造-4-1.3对塔设备的要求-5-1.4本设计所选板式塔的塔型及其特点-7-第2章精馏塔的工艺流程-9-2.1精馏原理-9-2.2苯-甲苯分离的工艺流程-12-第3章精馏塔工作过程分析-13-3.1概述-13-3.2精馏塔的控制要求-13-3.3精馏塔精馏段的扰动分析-14-3.4精馏塔被控变量的选择-17-第4章精馏塔精馏段温度控制系统

2、方案设计-19-4.1串级控制系统的特点-19-4.2精馏塔精馏段温度串级系统的原理与结构-19-4.2.1变量的选择-19-4.2.2工艺描述-20-4.2.3精馏塔精馏段控制的原理-21-4.3精馏塔精馏段温度串级控制的研究-22-第5章控制系统的建模-24-5.1数学模型简介-24--57-5.1.1数学模型的定义及其特征-24-5.1.2建模应用-25-5.1.3建模方案简述-25-5.2过程建模的目的-26-5.3建模的方法-26-5.3.1机理建模-26-5.3.2物料和能量守恒关系-27-5.

3、3.3经验建模-27-5.3.4阶跃响应建模-28-5.4阶跃响应的获取-28-5.5典型的传递函数-29-5.6经验建模的方法-29-5.7建立数学模型-29-第6章系统仿真技术-32-6.1系统仿真技术概述-32-6.2系统仿真的分类与发展-32-6.2.1仿真系统的分类-32-6.2.2仿真系统的发展-33-6.2.3计算机仿真技术的应用-33-6.3MATLAB简介-35-6.4SIMULINK简介-36-6.5使用MATLAB对实验结果进行仿真-37-第7章结论-40-参考文献-41-致谢-42-

4、附录-43--57-绪论石油化工生产常需将液体混合物分离以达到提纯或回收有用组分的目的。分离互溶液体混合物有许多种方法，精馏是在炼油、化工等众多生产过程中广泛应用的一个传质过程。精馏过程通过反复的汽化与冷凝，使混合物料中的各组分分离，分别达到规定的纯度。精馏塔的控制直接影响到产品质量、产量和能量消耗，因此精馏塔的自动控制问题长期以来一直受到人们的高度。精馏过程是由精馏装置来实现的，精馏装置一般是由精馏塔、再沸器（重沸器）、冷凝冷却器、回流罐及回流泵等组成。实际生产过程中，精馏操作可分为间歇精馏和连续精馏两种

5、。石油化工等大型生产过程主要采用的连续精馏。精馏塔是进行精馏的一种塔式汽液接触装置，又称为蒸馏塔。有板式塔与填料塔两种主要类型。根据操作方式又可分为连续精馏塔与间歇精馏塔。蒸溜的原理是蒸气由塔底进入。蒸发出的气相与下降液进行逆流接触，两相接触中，下降液中的易挥发(低沸点)组分不断地向气相中转移，气相中的难挥发(高沸点)组分不断地向下降液中转移，气相愈接近塔顶，其易挥发组分浓度愈高，而下降液愈接近塔底，其难挥发组分则愈富集，从而达到组分分离的目的。由塔顶上升的气相进入冷凝器，冷凝的液体的一部分作为回流液返回塔

6、顶进入精馏塔中，其余的部分则作为馏出液取出。塔底流出的液体，其中的一部分送入再沸器，加热蒸发成气相返回塔中，另一部分液体作为釜残液取出。　　蒸馏的基本原理是将液体混合物部分气化,利用其中各组份挥发度不同的特性，实现分离目的的单元操作。蒸馏按照其操作方法可分为：简单蒸馏、闪蒸、精馏和特殊精馏。精馏塔是一个多输入多输出的多变量过程，其内在机理复杂，动态响应迟缓，变量之间相互关联，不同的塔工艺结构差别很大，而工艺对控制提出的要求又较高，所以确定精馏塔的控制方案是一个极为重要的课题。苯的沸点为80.1℃，熔点为5.

7、5℃-57-，在常温下是一种无色、味甜、有芳香气味的透明液体，易挥发。苯比水密度低，密度为0.88g/ml，但其分子质量比水重。苯难溶于水，1升水中最多溶解1.7g苯；但苯是一种良好的有机溶剂，溶解有机分子和一些非极性的无机分子的能力很强。甲苯是最简单，最重要的芳烃化合物之一。在空气中，甲苯只能不完全燃烧，火焰呈黄色。甲苯的熔点为-95℃，沸点为111℃。甲苯带有一种特殊的芳香味（与苯的气味类似），在常温常压下是一种无色透明，清澈如水的液体，密度为0．866克／厘米3，对光有很强的折射作用（折射率：1,49

8、61）。甲苯几乎不溶于水(0,52g/l)，但可以和二硫化碳，酒精，乙醚以任意比例混溶，在氯仿，丙酮和大多数其他常用有机溶剂中也有很好的溶解性。甲苯的粘性为0,6mPas，也就是说它的粘稠性弱于水。甲苯的热值为40.940kJ/kg，闪点为4℃，燃点为535℃。分离苯和甲苯，可以利用二者沸点的不同，采用塔式设备改变其温度，使其分离并分别进行回收和储存。板式精馏塔、浮阀塔都是常用的塔类型，可以根据不同塔各自特点选择