李天一[1]2004年在《用同伦算法模拟复杂精馏过程》文中提出精馏过程是分离液体混合物的一种方法,在石油炼制、石油化工及化学工业中占有重要的地位,尽管人们对其内在规律的研究大约已有百余年的历史,但对其研究的内容仍主要集中在:精馏过程模拟;精馏设备的研究和设计。本文对现有的精馏过程模拟算法,进行了较系统的分析与研究。目前,人们对连续、稳态的精馏问题求解时还大多以牛顿法或其变形为基础,但这些方法皆依赖一良好的初值,仅具有局部收敛性,本文所研究的则是不依靠高质量初值、具有大范围收敛性的同伦法。所以本文充分利用同伦法的这种全局收敛性,将数学同伦法应用于精馏过程模拟的平衡级模型方程中,具体地,就是将数学同伦中的参数微分法与平衡级精馏模拟算法中的同时校正法有机的结合,用参数微分法为同时校正法提供高质量的初值,对理想物系、含有醇、水等易形成氢键的非理想性较强的物系、共沸精馏、萃取精馏及含有多种共沸物的非理想物系等复杂精馏过程成功地进行了模拟计算,开发出既具有大范围收敛特性,收敛速度又快的通用型算法,同时,在平衡级求解过程中采用稀疏矩阵技术,较快的提高了计算速度,也提高了计算效率。本文还针对平衡级模型的缺点,创造性的提出包含塔板效率的非平衡级模型方程,该方程形式简洁,易于求解,目前文献未见报道。由于在应用数学同伦求解平衡级模型的非线形方程组时,中间过程的解可能会失去实际意义,同时,也为了验证作者提出的非平衡级模型的可靠性,所以本文在求解非平衡级模型方程组采用物理同伦法,即将板效率作为连续参数对非理想物系进行了模拟计算,结果与文献也基本一致。
张大彭[2]2003年在《同伦法在共沸物预测中的应用》文中提出在共沸精馏模拟中共沸点的准确预测起着举足轻重的作用，传统的预测方法，有的采用经验关联式，但是其适用范围有限；而采用基于多元汽－液相平衡数据的共沸点预测方法，目前一般采用局部收敛性的Newton法求解。同伦方法具有大范围收敛性，对初值要求不高的优点，但收敛速度慢；Newton法具有收敛速度快的优点，但对初值要求苛刻。本文将两种算法优势互补，提出了预测共沸点的新算法同伦-Newton联合算法。同伦－Newton联合算法首先采用同伦方法把满足共沸条件的方程转化为微分连续同伦函数，并由此变成一个常微分方程的初值问题。对于转化以后的常微分初值问题，分别采用了中点求积公式和Euler预估－Newton校正法对其进行求解。以此解作为牛顿法的初值，然后采用Newton方法得到方程的精确解。在本文中，分别采用Newton法、同伦法、同伦-Newton联合算法预测了二元物系和叁元物系等十余种强非理想性物系的共沸点，结果表明，相对牛顿法，同伦-Newton联合算法的收敛范围有了明显的扩大，收敛迭代过程的稳定性也有了很大的改善；而与同伦法相比，同伦-Newton联合算法的收敛速度和精度明显地提高。
胡晖[3]2003年在《同伦新算法在精馏模拟中的应用》文中提出通过对现行的精馏模拟计算方法的分析研究，本文提出了将同伦法和同时校正法相结合的新的联合算法和混合算法，并将其成功地用于非理想物系、萃取精馏、非均相精馏等复杂精馏过程的模拟。同伦－同时校正联合算法利用同伦法大范围收敛特性，用同伦参数微分法为同时校正法产生高质量的初值，从而将这两种方法有机的结合起来，开发出既具有大范围收敛性，收敛速度又快的通用型算法。其中利用稀疏矩阵技术求解非线性方程组，大大提高了计算速度。该联合算法对同伦参数微分法进行了改进，在校正步骤仅迭代一步，从而提高了计算效率。在同伦－同时校正混合算法中，对同伦弧长微分算法进行了多项改进。1.校正步骤采用同时校正法；2.预估步骤中引入方向一致性准则，保证同伦路径追踪方向的一致性；3.设计了简便易行的变步长算法。这些措施改进了现有Newton同伦弧长微分法计算效率低下的缺陷，提高了计算效率和计算过程的稳定性。本文还对Michlesen液相稳定性判据算法进行了改进，提出了采用同伦算法求解Michlesen液相稳定性判据的新算法，从而克服了现有直接迭代法和Newton类算法的局部收敛性，提高了模拟过程的稳定性。本文以非线性自治微分方程组相关理论为基础，从理论上阐述了Newton同伦法的收敛域具有非常简单的拓扑结构。从而，说明了Newton同伦法具有大范围收敛性并且收敛稳定性高的优点。最后，本文开发了一个简便实用的基础物性数据库EXCMAT，编纂了目前国内公开发表的最为齐全的UNIFAC（Dormond）基团参数表。
宋高鹏[4]2006年在《共沸精馏分离乙二醇—丙二醇—丁二醇物系的研究》文中研究指明由于全球石油资源逐渐减少,国际油价不断攀升,为解决石油紧缺的问题,近年许多国家都提出了玉米“替代”石油战略。用玉米代替石油做原料生产化工醇成本低,又是利用可再生资源制造化工产品,因此正日益引起各国政府的关注。玉米发酵液经脱水、裂解和初步分离的粗产品为乙二醇-1,2-丙二醇-1,2-丁二醇的混合物,其中丁二醇有较高的经济价值。本文研究从中分离出重组分1,2-丁二醇的方法,具有重要的经济价值和现实意义。由于体系中叁元物系的沸点相差很小,本文选择共沸精馏的方法分离,用同伦-Newton联合算法预测共沸组成和共沸点,把模糊数学方法应用于共沸精馏最佳溶剂的选择研究中,建立了模糊综合评判的溶剂选择模型,选取了经济有效的共沸精馏溶剂,最后通过实验进行分离,使丁二醇的纯度达到了工业要求,可用于指导生产。本文中同伦-Newton联合算法首先采用同伦方法把满足共沸条件的方程转化为微分连续同伦函数,并由此变成一个常微分方程的初值问题。对于转化以后的常微分初值问题,分别采用了中点求积公式和Euler预估-Newton校正法对其进行求解,以此解作为牛顿法的初值,然后采用Newton方法得到方程的精确解。用共沸精馏来分离叁元物系,与普通精馏相比,提高了物系间的相对挥发度,增大了产品的收率,也提高了整个装置的收益。
辛江[5]2007年在《叁甲苯精馏工艺模拟与节能策略》文中研究表明本文以某厂叁甲苯精密精馏的工艺流程为实例,研究了叁甲苯叁塔工艺及其节能工艺。叁塔工艺,是指在生产偏叁甲苯同时联产富集均叁甲苯,由于比两塔工艺多了富集均叁甲苯塔,所以导致系统总的能耗过高。叁甲苯分离属于精密精馏,需要的理论板数高,操作回流比也较大,属于高难度分离过程,因此装置的投资和操作费用都较高。从优化节能出发,在原有流程的基础上,对精密精馏过程的节能策略进行研究。利用成熟的化工模拟软件PRO/II,在常压条件下,采用并联和串联两种流程对叁甲苯分离体系进行了模拟计算,对分离流程中预分塔的回流比、总理论板数和进料位置进行了灵敏度分析,确定了最优化参数。热力学模型采用PRO/II中的PRM方程。结果表明,两种设计方案都能满足分离纯度要求,但热负荷较高。针对叁甲苯精密精馏能耗高的特点,采用热集成节能方法,实行差压技术达到合理的热匹配要求。以各塔压力为主要调节变量,找到了热匹配合理的压力条件,能耗大幅降低。在不考虑设备固定投资的情况下,理论能耗变为原来的40%以下。将热偶精馏塔模型应用于叁甲苯分离系统,进行了模拟计算,分析了热偶精馏塔的主塔进料位置、主塔产品采出位置、气液回流量等参数,得到它们的操作特性。结果表明,在相同的分离要求下,采用热偶精馏过程,比采用常规分离塔系,节能15%以上。用改进的BP人工神经网络建立能耗的预测数学模型,在不同的产品纯度和收率下,能耗能够较为准确快速的预测。分析了BP人工神经网络模型的计算结果与PRO/II模拟结果的误差。该模型有一定的现实意义,可以用于工程设计参考。
齐彩霞[6]2011年在《反应精馏隔壁塔合成碳酸二乙酯工艺的模拟与控制研究》文中指出开发与推广低能耗的热集成精馏技术,将精馏过程与其他化工过程单元集成,是化学工业和过程技术发展的重要趋势。过程强化与集成技术能够大幅提高生产效率、降低能耗,同时能显着减小设备尺寸和减少设备投资,并最终达到降低生产成本、提高经济效益、提高安全性、减少环境污染的目的,具有良好的经济效益和社会效益。反应精馏隔壁塔(RDWC)是隔壁精馏塔(DWC)和反应精馏(RD)过程集成的典型。反应精馏隔壁塔是将反应精馏应用于隔壁塔中,它融合了反应精馏与隔壁塔的优势,能够进一步提高反应转化率和选择性、简化流程、实现节能减排的目的。碳酸二乙酯(DEC)是一种性能优良的有机溶剂,合成中间体及纺织品助剂,在工业领域应用广泛。当DEC排放到环境中时,它可以被缓慢地水解为二氧化碳和乙醇这两种无害的产品。DEC的传统制造工艺都存在不同程度的弊端。用隔壁塔合成碳酸二乙酯是一种安全环保又节能的DEC生产工艺流程。本文以碳酸二乙酯合成物系为平台,分别对常规流程与隔壁塔流程进行了模拟优化和分析对比。在隔壁塔流程中,常规流程中的反应精馏塔及甲醇分离塔被一个精馏隔壁塔代替。文中对常规流程与隔壁塔流程的性能做了全面的对比,同时考察了气相分配比和液相分配比对工艺过程的影响。两种流程的能耗对比证明了隔壁塔工艺明显的节能优势。此外,分别计算了常规反应精馏流程和反应精馏隔壁塔流程的热力学效率和CO_2减排量,并进行了对比分析。分析结果表明,反应精馏隔壁塔流程的热力学效率明显高于常规反应精馏流程,CO_2排放量显着降低。在常规流程的基础上,着重叙述了隔壁塔的叁塔模型及四塔模型的建模过程与模拟,将模拟结果与常规流程进行了对比分析,并针对叁塔模型对隔壁塔的动态控制进行了研究探讨。对系统加入两种扰动行进性能测试,结果表明,控制方案可以满足物料平衡控制、能量平衡控制以及各项约束条件控制,使全塔运行正常且产品的流量和纯度均满足要求。
王延敏[7]2002年在《碳五分离序列综合优化研究》文中提出化工分离序列综合研究的对象是多组分混合物的分离问题，其目的是将混合物分离成所要求的产品，并使分离的总费用最小，主要用于原料的预处理、产品分离、产品最后提纯以及废料处理等。 碳五系统由于其组分的沸点接近，较难分离。本文在某厂碳五系统分离装置改造的基础上，探讨了其分离特性。 本文的主要工作可以简述如下： 1．利用成熟的化工模拟软件ASPEN PLUS和Pro／Ⅱ，对常规精馏塔序列应用于碳五分离系统，采用两种设计方案进行了模拟计算。与原设计方案的比较表明，两种新的设计方案比原设计方案在分离纯度和收率上都有所提高，但热负荷有所增大。 2．利用化工模拟软件Pro／Ⅱ，采用热偶精馏塔模型，对碳五分离系统进行了模拟计算，分析了影响热偶精馏过程的参数。结果表明，在满足分离要求的前提下，采用热偶精馏过程，比采用常规分离序列，能够节能20％以上。 3．以化工模拟软件Pro／Ⅱ为平台，用改进的BP人工神经网络对热偶精馏过程进行了严格模拟，建立了人工神经网络模型，分析了BP人工神经网络模型的计算结果与Pro／Ⅱ模拟结果的误差。该模型能够满足模拟热偶精馏过程的要求。 4．以热偶精馏过程的人工神经网络模型为基础，采用改进的遗传算法，对此模型进行了优化，分析了遗传算法计算过程的运行状况和收敛性能。计算结果表明，采用该方法能够对热偶精馏过程进行优化，对工程应用具有一定的指导作用。
汪丹峰[8]2011年在《分壁式精馏塔的模拟和实验研究》文中研究表明分壁式精馏塔(Dividing Wall Column,简称DWC)是热耦精馏的特殊类型,即在普通精馏塔内设置一竖直隔板,此结构能使得多股物流同时在塔内进行传质、传热,在一个塔壳里实现通常需一个常规精馏序列才能完成的分离任务。本文以分壁式精馏塔为研究对象,采用Aspen Plus流程模拟软件对其进行模拟研究,并自行设计和建立DWC小试实验装置对其进行实验研究,以期达到揭示DWC结构及分离原理、打通DWC设计计算瓶颈的目的。首先,研究DWC模拟计算方法。基于Fenske-Underwood-Gilliland方法,建立了DWC分离叁组分混合物的简捷计算数学模型及模拟模型,以及简捷计算的约束条件；建立了DWC严格计算的模拟模型。其次,以乙醇-正丙醇-正丁醇叁元物系的分离为对象,采用Aspen Plus流程模拟软件对常规精馏两序列进行模拟研究,对其操作参数进行模拟调优；同时对分壁式精馏塔进行简捷计算及严格计算,并对其操作参数进行模拟调优；对分壁式精馏塔进行节能分析,与常规精馏两序列比较,分壁式精馏塔的冷凝器负荷分别减少33.45%和35.58%、再沸器负荷分别减少33.79%和35.92%。自行设计和建立了DWC小试实验装置,采用乙醇-正丙醇-正丁醇叁元物系,对其操作特性进行实验研究,包括正交试验和单因素条件实验,讨论其对DWC分离效果的影响,并获取最优的操作条件。基于实验结果,利用Aspen Plus流程模拟软件对DWC分离醇类叁元物系进行简捷计算与严格计算,实验值与模拟值吻合较好,平均相对偏差均在较小范围之内。最后,利用Aspen Plus流程模拟软件中的数据回归系统对糠醛萃取精馏甲醇-碳酸二甲酯体系进行相平衡数据回归计算,确定了合适的热力学物性方法；对常规萃取精馏模型和分壁式萃取精馏塔进行模拟计算,并进行节能分析,揭示了分壁式萃取精馏塔节能的原因。通过对分壁式精馏塔的模拟及实验研究,对DWC分离特性和设计参数的确定作了研究,研究结果为分壁式精馏塔的工业实际应用、现有精馏装置的节能改造提供了基础。
参考文献：
[1]. 用同伦算法模拟复杂精馏过程[D]. 李天一. 天津大学. 2004
[2]. 同伦法在共沸物预测中的应用[D]. 张大彭. 天津大学. 2003
[3]. 同伦新算法在精馏模拟中的应用[D]. 胡晖. 天津大学. 2003
[4]. 共沸精馏分离乙二醇—丙二醇—丁二醇物系的研究[D]. 宋高鹏. 天津大学. 2006
[5]. 叁甲苯精馏工艺模拟与节能策略[D]. 辛江. 天津大学. 2007
[6]. 反应精馏隔壁塔合成碳酸二乙酯工艺的模拟与控制研究[D]. 齐彩霞. 中国石油大学. 2011
[7]. 碳五分离序列综合优化研究[D]. 王延敏. 大连理工大学. 2002
[8]. 分壁式精馏塔的模拟和实验研究[D]. 汪丹峰. 华东理工大学. 2011