面向自動化系統(tǒng)驗證的通用板式精餾塔動態(tài)建模與仿真的研究.pdf

1、化工過程的建模與仿真對于化工操作和工藝設計具有重要的指導意義。精餾塔動態(tài)數(shù)學模型的建立與仿真,不僅可以研究精餾過程在不同工況下的變化,而且還可以用于研究精餾塔的優(yōu)化控制方案,進而提高精餾過程的生產(chǎn)效益。
　　 本文首先研究了精餾過程中用到的一些基礎物性的計算方法,包括汽相焓、液相焓、活度以及汽液平衡溫度等。其次以連續(xù)板式精餾塔為例,應用平衡級原理,建立了精餾塔的動態(tài)機理數(shù)學模型。通過對精餾塔結(jié)構(gòu)的分析和研究、以及對精餾過程的分析

2、,將精餾塔分為六個部分：再沸器、塔釜、塔板、進料板、側(cè)線采出板、冷凝器,每個部分看成是一個相對獨立的過程,對每一部分用MESH方程組(物料平衡方程、相平衡方程、摩爾分數(shù)歸一化方程、能量平衡方程)建立機理數(shù)學模型,從而組成比較通用的精餾塔機理模型。另外,我們對精餾塔的開車過程及霧沫夾帶現(xiàn)象進行了理論分析,并建立了開車過程及發(fā)生霧沫夾帶時的數(shù)學模型。論文最后,對建立的精餾塔動態(tài)機理模型進行了仿真實現(xiàn),并通過改變精餾塔再沸器蒸汽量、進料流量及

3、組成等操作變量對精餾塔進行擾動實驗,研究了精餾塔組分濃度等的相應變化,從而了解精餾塔操作過程的動態(tài)特性。本文從精餾塔通用模型從機理分析入手,對模型進行了合理的簡化,使計算時間大大的縮短,從而使模型具有比較廣泛的實用性。仿真結(jié)果表明,所建立的動態(tài)模型能較好的模擬精餾塔的動態(tài)特性,還能比較準確的預測精餾塔在各種擾動條件下的動態(tài)變化趨勢,其穩(wěn)態(tài)結(jié)果與實際情況也基本吻合。因此,該模型對于仿真培訓及精餾過程的控制方案分析和設計具有較高的理論研究意