内部热耦合精馏塔的操作性能与模拟

对同轴式内部热耦合精馏塔的操作性能和节能效果进行了研究,考察了全回流操作条件下,压缩比对回流量、冷凝器负荷和再沸器负荷的影响。结果表明,随着压缩比的增大,回流量、冷凝器负荷和再沸器负荷均降低。通过实验数据计算得到了该塔的理论板数和两塔间的传热量,精馏段为9块理论板,提馏段为4块理论板,当压缩比为2.2∶1时,两塔间传热量为9.98k W。连续操作条件下,对内部热耦合精馏塔的节能效果进行了分析,通过与常规精馏塔的比较,内部热耦合精馏塔可节约52.3%的冷量,输入的再沸器和压缩机总负荷可节约20.34%。另外,基于实验数据,对该内部热耦合精馏塔进行了动态模拟,经连续操作下的实验验证,该内部热耦合精馏塔可在2h后达到稳定操作。

内部热耦合精馏塔的传热及优化

为研究同轴式内部热耦合精馏塔(HIDiC)在不同压缩比下的传热量和传热系数,以乙醇-水为分离物系,在自制中试装置中进行了实验研究。建立了同轴式HIDiC的传热模型即利用闪蒸罐代替塔板,计算进出闪蒸罐物流的焓值差,从而得到精馏段与提馏段板间换热量,并通过划分区域的方法计算了传热系数。以年度总费用(TAC)作为优化指标研究了实现外回流为零时所需的外部换热器的个数。结果表明:当压缩比为2.2时,塔间传热量最大,冷凝器和再沸器的负荷最低,且压缩比与传热系数的关系为负相关;随着精馏段与提馏段板间最小换热温差的增大,所需外部换热器个数不断减少,TAC呈现降低的趋势,当外部换热器个数为1,即热量耦合位置为精馏段第一块板与提馏段第一块板时,TAC最低。

内部热耦合精馏系统节能研究

针对传统精馏塔系统和内部热耦合精馏塔系统两种不同的精馏系统,以苯―甲苯物系和丙烯―丙烷物系两种理想的二组分物系分别作为研究对象,以系统的热力学效率、公用工程费用和节能百分率作为研究评价基准,模拟并研究分析压缩比、进料热状态等参数对传统精馏塔和内部热耦合精馏塔节能效果的影响,两种不同的理想物系下内部热耦合精馏系统之间的差异,并分析内部热耦合精馏节能的影响因素,为内部热耦合精馏塔内部节能研究提供参考。

基于内部热耦合精馏塔非线性wave模型的高纯控制

首先建立内部热耦合精馏塔(ITCDIC)的非线性波动降阶模型,并将非线性波动理论(wave)应用到ITCDIC控制问题中,实现一般模型控制(GMC)方案。与传统控制方案相比,基于波动理论的一般模型控制(waveGMC)不再采用ITCDIC的近似线性模型,更好地解决了高纯控制过程中的非线性问题,通过对波形的速度和位置控制能够在短时间内使系统达到稳定。苯-甲苯物系的实例研究表明,ITCDIC波动模型在高纯控制过程中能够精确反映ITCDIC的动态特征,waveGMC控制方案较传统控制方案更加稳定可靠。

基于内模控制的内部热耦合精馏策略

精馏过程约占工业总能耗的1/3,其节能控制潜力很大。内部热耦合精馏(ITCDIC)是迄今为止所提出的节能效果最好(比常规精馏节能40%以上)却没有商业化的节能技术。主要原因在于该过程具有较强的非线性、复杂的动态特性以及耦合性,给控制方案的设计带来了极大的困难。通过建立更为精确的二阶内部模型,提出了一种有效的ITCDIC内模控制方案。实例研究结果表明,与传统控制方案PID相比,控制品质更加稳定可靠;同时,与目前国际上公开报道的最好结果相比,该控制方案有更广泛的操作域,鲁棒性更强。

高纯度内部热耦合精馏塔的非线性过程模型优化控制方案

主要讨论和研究了高纯度热耦合精馏塔的优化控制问题。针对一个非线性的对象模型—苯-甲苯物系模型提出了基于非线性过程模型控制(NPM C,N on linear P rocess M odel Contro l)的控制方案,并与常规的P ID控制方案作了比较。结果表明:非线性过程模型控制无论是在控制精度还是在响应时间上都优于传统的控制方案。

基于Matlab的内部热耦合精馏塔仿真实验平台

介绍了内部热耦合精馏技术的建模与控制方法,设计了一套基于Matlab的内部热耦合精馏塔仿真实验平台。该实验平台包括内部热耦合精馏过程的建模、特性分析、控制方案设计、Wave非线性建模与控制等一系列仿真实验程序,有助于学生了解内部热耦合精馏技术的发展与前沿知识,掌握常规控制方法在复杂对象上的设计方法,培养和提高学生的创新能力和科研热情。

内部热耦合精馏塔基于混合优化算法的RBF神经网络内模控制策略

内部热耦合精馏(ITCDIC)是迄今为止所提出的四大精馏节能技术中节能效果最高,但唯一没有商业化的节能技术,比常规精馏要节能40%以上,没有商业化的主要种类基于减聚类、K-means原因之一在于该过程具有较强的非线性、复杂动态特性以及耦合性,给控制方案的设计带来了诸多困难。由于径向基(RBF)神经网络具有快速学习并能逼近任意非线性函数的优点,本文提出了一种基于RBF神经网络内模控制的混合优化算法,是一种粒子群优化的混合优化算法,以苯-甲苯物系作为研究实例,并与国际公开报道的结果进行了详细比较,研究结果表明基于混合优化算法的RBF神经网络内模控制相比于传统的PID、常规RBF算法和国际公开报道有着更好的控制效果。

基于非线性Wave模型的内部热耦合塔高纯控制方案

为了解决高纯内部热耦合精馏塔(ITCDIC)的强非线性特性给控制器的设计带来较大困难的问题,将非线性Wave理论运用到内部热耦合精馏塔的控制设计中.首先根据浓度曲线的特性提出了浓度波形的描述函数.其次根据波形描述函数以及物料守恒关系推导出波速公式.最后将Wave理论与一般模型控制(GMC)结合起来,建立了基于Wave模型的一般模型控制(WGMC).在苯-甲苯物系的实例研究中与传统的基于数据模型的一般模型控制(TGMC)进行比较.研究结果表明,WGMC在伺服控制和干扰控制的表现都明显优于TGMC,WGMC控制方案较传统的一般模型控制方案更加稳定可靠.

内部热耦合空分塔的建模与操作分析

建立了内部热耦合空分精馏塔(ITCASC)的数学模型,采用高斯-牛顿法迭代求解,选用液相组成作为迭代变量,氧、氮、氩三元物系的物性计算采用PR状态方程。仿真结果表明,在保证分离效果不下降的条件下,ITCASC高压塔的塔压可以从传统空分塔的680 kPa降低到500 kPa,能耗降低约26.47%;操作分析为以后的理论研究和实际应用提供了定性和定量分析。该模型可以用于进一步的流程设计、优化和控制。