基于参数分析比较双反应段和单反应段外部环流反应精馏塔的性能

发布时间：2017-09-12 02:39

  本文关键词：基于参数分析比较双反应段和单反应段外部环流反应精馏塔的性能

  更多相关文章： 反应精馏塔 参数分析 双反应段 外部环流 过程强化

【摘要】：过程强化作为一种强有力的能够大幅降低设备投资和操作能耗的技术,能够为包括反应和分离操作的化学过程提供比较灵活的设计方案。反应精馏作为一种典型的过程强化技术,能够实现将反应操作和分离操作整合到同一个装置当中。与传统的先反应再分离的过程设计相比,反应精馏能够提高反应转化率,降低设备投资以及操作费用,具有较高的研究价值。尽管反应精馏在稳态性能上优于传统的多级级联精馏序列,然而其优越性会随内部条件的改变而发生变化。当一类反应体系的相对挥发度排序具备最不利的情形时(反应物的沸点为最低和最高组分,生成物的沸点为中间组分),反应物之间会由于不能充分接触而导致转化率降低从而提高成本。针对这类情况,相关公开文献中有研究人员提出了双反应段反应精馏塔(RDC-TRS)和单反应段反应外部环流精馏塔(RDC-TBER)这两类结构。虽然单反应段外部环流反应精馏塔相较于双反应段反应精馏塔能够提高塔内部的物质耦合和能量耦合从而达到节能的目的,但这种优越性有可能会随着进料和操作条件的改变而发生变化。因此本课题力求选取关键参数,通过改变参数条件来全面的比较这两类结构的稳态性能。本文针对一类具有最不利相对挥发度的四元理想可逆放热反应,基于化学平衡常数、相对挥发度和产物纯度这三个参数,以年总成本(TAC)为目标函数,通过网格搜索策略对决策变量循环搜索来获得精馏塔的最优结构和最佳操作条件。结果显示,单反应段外部环流反应精馏塔比双反应段反应精馏塔在不同的进料和操作条件下均有更小的TAC,特别是在参数的变化使得系统处于不利状态的情况下,其所节省的TAC越多,这表明由于外部环流的存在,极大的提升了塔内部的物质耦合和能量耦合,使其能够比双反应段反应精馏塔具有更好的适应性。
【关键词】：反应精馏塔 参数分析 双反应段 外部环流 过程强化
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ053.5
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 符号说明12-14
• 第一章 绪论14-18
• 1.1 研究背景14-15
• 1.2 研究意义和目的15
• 1.3 论文组织架构15-18
• 第二章 反应精馏概况18-24
• 2.1 反应精馏技术的研究进程18-19
• 2.2 反应精馏技术的优点及局限性19-20
• 2.3 反应分离的热力学及其动力学20-21
• 2.4 反应精馏的模型化21
• 2.5 反应精馏的过程设计21-22
• 2.6 反应精馏的工业应用22-23
• 2.7 本章小结23-24
• 第三章 双反应段和单反应段外部环流反应精馏塔24-36
• 3.1 反应精馏体系的分类以及运用到常规反应精馏存在的问题24-26
• 3.2 双反应段反应精馏塔26-27
• 3.3 单反应段外部环流反应精馏塔27-29
• 3.4 双反应段和外部环流的稳态模型29-33
• 3.4.1 双反应段的稳态数学模型29-31
• 3.4.2 外部环流的稳态数学模型31-33
• 3.5 稳态模型求解的经济指标33-34
• 3.6 本章小结34-36
• 第四章 应用化学平衡常数定量评价RDC-TRS和RDC-TBER36-48
• 4.1 化学平衡常数36-37
• 4.2 RDC-TRS的最优稳态性能设计37-41
• 4.3 RDC-TBER的最优稳态性能设计41-45
• 4.4 TAC对比45-46
• 4.5 本章小结46-48
• 第五章 应用相对挥发度定量评价RDC-TRS和RDC-TBER48-58
• 5.1 相对挥发度48-49
• 5.2 RDC-TRS的最优稳态性能设计49-52
• 5.3 RDC-TBER的最优稳态性能设计52-55
• 5.4 TAC对比55-57
• 5.5 本章小结57-58
• 第六章 应用产物纯度定量评价RDC-TRS和RDC-TBER58-68
• 6.1 产物纯度58-59
• 6.2 RDC-TRS的最优稳态性能设计59-61
• 6.3 RDC-TBER的最优稳态性能设计61-64
• 6.4 TAC对比64-65
• 6.5 本章小结65-68
• 第七章 结论与展望68-70
• 7.1 结论68-69
• 7.2 展望69-70
• 参考文献70-74
• 致谢74-76
• 研究成果及发表的学术论文76-78
• 导师与作者简介78-80
• 附件80-81

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