新型精餾-蒸發(fā)-熱泵集成系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)行為研究.pdf

1、精餾過(guò)程是化工工業(yè)中耗能最大的單元操作之一，在當(dāng)今能源價(jià)格持續(xù)上漲的情況下，精餾操作能耗的降低便具有極其重要的意義。而熱集成與精餾的結(jié)合作為節(jié)能的一種主要方法，其發(fā)展和應(yīng)用也受到了廣泛的關(guān)注和較為深入的研究。
　　 本文針對(duì)植物多糖提取液的精制分離過(guò)程，提出一種新型的DVH流程。通過(guò)精餾塔側(cè)線出料和蒸汽噴射泵的結(jié)合，完成蒸發(fā)過(guò)程并回收了蒸汽潛熱，將精餾、蒸發(fā)和熱泵三個(gè)操作單元進(jìn)行集成，不僅節(jié)約了一個(gè)蒸發(fā)器，節(jié)省下了設(shè)備費(fèi)用，并且

2、通過(guò)產(chǎn)品蒸汽潛熱的再利用，使DVH流程比傳統(tǒng)流程的能耗降低34％以上。但是同時(shí)，新流程增加了系統(tǒng)的耦合程度，給生產(chǎn)過(guò)程中的控制和系統(tǒng)的開(kāi)車(chē)帶來(lái)了很大的難題，為了能夠?qū)崿F(xiàn)新流程的工業(yè)應(yīng)用，對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)的可控性分析和動(dòng)態(tài)行為研究是必要的。
　　 本文展開(kāi)了嚴(yán)格機(jī)理模型的建立、動(dòng)態(tài)行為研究、可控性分析、控制結(jié)構(gòu)的選擇和閉環(huán)動(dòng)態(tài)響應(yīng)的比較、開(kāi)車(chē)方案的設(shè)計(jì)和開(kāi)車(chē)過(guò)程的模擬優(yōu)化等研究，具體的內(nèi)容包括：
　　 1．采用商業(yè)模擬軟件As

3、pen Plus中的嚴(yán)格非線性模型對(duì)DVH流程進(jìn)行穩(wěn)態(tài)模擬，在模擬中精餾塔采用Radfrac模塊，并且應(yīng)用了嚴(yán)格的水力學(xué)計(jì)算方法。換熱器都采用獨(dú)立的換熱器Heatx模塊。所有單元操作模塊的計(jì)算所需數(shù)據(jù)均根據(jù)工廠實(shí)際設(shè)備參數(shù)選取。并通過(guò)Aspen Plus結(jié)合分布式并行遺傳算法計(jì)算出系統(tǒng)在穩(wěn)定生產(chǎn)時(shí)的最優(yōu)操作參數(shù)；
　　 2．采用Aspen Dynamics和Aspen Custom Modeler對(duì)DVH流程進(jìn)行動(dòng)態(tài)建模，并對(duì)系

4、統(tǒng)對(duì)于操作變量擾動(dòng)及進(jìn)料和蒸汽擾動(dòng)的開(kāi)環(huán)動(dòng)態(tài)響應(yīng)進(jìn)行分析，觀察系統(tǒng)變量之間的相互關(guān)系，總結(jié)其開(kāi)環(huán)動(dòng)態(tài)特性，并根據(jù)流程的特點(diǎn)建立起可能的控制結(jié)構(gòu)；
　　 3．本文采用相對(duì)增益矩陣、NI準(zhǔn)數(shù)和MRI準(zhǔn)數(shù)來(lái)對(duì)不同控制結(jié)構(gòu)的傳遞矩陣進(jìn)行對(duì)比分析并判斷系統(tǒng)的可控性，從而選擇出較優(yōu)的控制結(jié)構(gòu)來(lái)做進(jìn)一步的討論；
　　 4．針對(duì)上述的控制結(jié)構(gòu)，本文對(duì)濃度直接控制和預(yù)測(cè)控制兩種方案及不同混合蒸汽壓力的狀態(tài)在操作變量擾動(dòng)及進(jìn)料和蒸汽擾動(dòng)情況

5、下的閉環(huán)動(dòng)態(tài)響應(yīng)進(jìn)行了分析，選擇出了在不同擾動(dòng)下的最佳控制方案，并總結(jié)了各種控制方案的優(yōu)勢(shì)和不足；
　　 5．最后，本文對(duì)DVH流程進(jìn)行了解耦，提出了一種獨(dú)特的開(kāi)車(chē)方案，以工藝軟水作為初始進(jìn)料，在蒸汽噴射泵可以提供穩(wěn)定熱源后再將提取液作為進(jìn)料。并通過(guò)對(duì)開(kāi)車(chē)過(guò)程進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬，獲得了系統(tǒng)隨時(shí)間的變化趨勢(shì)和較佳的操作參數(shù)。同時(shí)，對(duì)塔頂和塔底的出料時(shí)間及出料濃度進(jìn)行了優(yōu)化，避免了不合格產(chǎn)品需要循環(huán)進(jìn)入系統(tǒng)的問(wèn)題，保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并實(shí)