乙酸正丁酯的工藝設(shè)計(jì)與控制.pdf

1、乙酸正丁酯作為一種重要的酯類(lèi)化工原料，廣泛地應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)中。乙酸正丁酯價(jià)格高并且市場(chǎng)需求量大，傳統(tǒng)的間歇式生產(chǎn)已經(jīng)不能滿(mǎn)足日益增長(zhǎng)的化工產(chǎn)業(yè)的需求。因此，開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)新的節(jié)能環(huán)保的連續(xù)式生產(chǎn)工藝流程具有十分重要的意義。
　　本論文主要是對(duì)乙酸正丁酯的工藝進(jìn)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和研究。用新型的陽(yáng)離子交換樹(shù)脂15號(hào)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的濃硫酸作為反應(yīng)的催化劑，選用合適的動(dòng)力學(xué)方程，采用適合于強(qiáng)非理想體系的NRTL-HOC熱力學(xué)模型，通過(guò)Aspen Plu

2、s的嚴(yán)格計(jì)算模塊RADFrac，對(duì)乙酸正丁酯的整個(gè)工藝流程進(jìn)行模擬。然后通過(guò)嚴(yán)格計(jì)算法推斷相關(guān)資金消耗和生產(chǎn)成本隨塔板數(shù)的變化，以及相關(guān)的經(jīng)濟(jì)核算依據(jù)，并以全年總費(fèi)用為目標(biāo)函數(shù)，對(duì)穩(wěn)態(tài)模擬進(jìn)行經(jīng)濟(jì)優(yōu)化，乙酸正丁酯的產(chǎn)品純度高達(dá)99.8％。
　　通過(guò)靈敏度判據(jù)分析，得到精餾塔C1的靈敏板是第3塊塔板，精餾塔C2的靈敏板是第24塊塔板，然后利用Aspen Dynamics對(duì)乙酸正丁酯進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬。設(shè)定不同的控制結(jié)構(gòu)，引入進(jìn)料流量和進(jìn)料

3、組分干擾，通過(guò)乙酸正丁酯的純度和靈敏板的溫度變化來(lái)檢驗(yàn)其控制性能的良好性。對(duì)乙酸正丁酯工藝建立四種不同的動(dòng)態(tài)控制結(jié)構(gòu)（CS1-CS4）。對(duì)于CS1組分控制結(jié)構(gòu)，抗干擾能力較弱，動(dòng)態(tài)響應(yīng)差。在CS1控制結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上做出改變，用溫度控制器來(lái)代替組分控制器，效果十分明顯。后面三種溫度控制結(jié)構(gòu)都能穩(wěn)定控制靈敏板溫度，產(chǎn)品的純度波動(dòng)幅度不大。CS4控制結(jié)構(gòu)是對(duì)溫度控制器的進(jìn)步一步改進(jìn)研究，提出了多個(gè)乘數(shù)器的串級(jí)使用，控制性能明顯提高，波動(dòng)小并且迅速