恒回流比多组分间歇精馏计算

采用"瞬间稳态"法计算恒回流比多组分间歇精馏过程.提出操作初始态馏出液组成的设定依据,减少回流比和理论板数设计的盲目性.程序完善多组分间歇精馏回流比和理论板数的计算方法,简化馏出液瞬间组成、平均组成及釜残液瞬间组成的计算过程.     

恒馏出液组成间歇精馏回流比的控制和调节

计算及模拟间歇精馏过程已成为国内外许多学者的研究课题.以恒馏出液组成操作方式的间歇精馏,调节与控制回流比十分重要,过程计算复杂,计算量也很大.在Excel中,递推公式结合VBA编程求取了初始回流比Ro和最终回流比Re;VBA程序与Excel图表的数据通讯获得了各塔板气液组成的动态数据;Excel与VBA的混合编程得到了蒸馏时间与塔釜组成、塔釜组成与回流比的动态函数关系;为间歇精馏的动态调节、控制回流比和计算机模拟等问题提供了解决的途径.     

EXCEL实现恒回流比间歇精馏的计算机仿真

对于恒回流比操作方式的间歇精馏,过程计算量大且公式应用相对复杂,用计算机完成间歇精馏的过程计算及操作仿真已经成为许多国内外学者的研究课题。为了满足系统的响应速度,提高动态釜液量误差,用Excel的VBA、函数、图表及重算等功能,实现间歇精馏的计算机仿真的新方法。在Excel中,建立了间歇精馏过程的数学模型与“数据处理表”,完成多项式拟合,由递推公式确定塔内各塔板液相组成xn与时间t的动态响应关系。获得的六次拟合曲线接近于实测的平衡数据,其相关系数达到0．999,各塔板液相组成xn与时间t的动态响应关系与实际计算吻合较好,获得了较满意的结果,为设计提供有效依据。     

Word环境Matlab馏出液组成恒定的间歇精馏工艺计算研究

以正庚烷-正辛烷溶液为例,研究了Word与Matlab Notebook动态链接和交互作用,计算保持馏出液组成恒定的间歇精馏工艺,得到两个重要结论:(1)釜液组成随回流比变化为Xw=-0.0012R3 0.0276R2-0.2217R 0.7581,呈3次函数关系。因此,操作结束的釜液组成不应低于0.14;(2)数值计算dx取值大小,对精馏时间的影响为T=7.0729dx2 0.045dx 2.5648。故该方程的极限值即为不受计算过程影响的准确精馏时间。     

间歇精馏设计软件的开发

利用Visual Basic 6.0语言开发间歇精馏常规设计及优化设计软件。软件可用于不同物系(二元理想及非理想溶液)，采用不同操作方式(恒馏出液组成操作和恒回流比操作)间歇精馏的常规设计和优化设计(包括单变量优化和多变量优化)计算。软件采用面向对象的编程技术，对精馏组分的物性参数、汽液相平衡数据实行数据库操作，界面友好，使用方便。     

间歇精馏常规设计和优化设计的模型及算法

建立了板式间歇精馏塔在恒馏出液组成操作状况下常规设计及优化设计的数学模型。常规设计模型用数值方法编程求解，对二元理想及非理想溶液均适用。优化设计模型以间歇精馏系统年效益最大为优化目标，用菲波那契法求解单变量优化问题，用复合形法求解多变量优化问题。模型同时考虑对整个间歇精馏系统(包括塔主体、塔顶冷凝器及塔底再沸器)进行优化，更符合工程实际情况。求解模型可得到间歇精馏过程最优的一系列设计和操作参数(如理论板数，塔径，操作回流比，塔釜蒸发量，釜残液组成，冷凝器传热面积及冷却水出口温度，再沸器传热面积及加热蒸汽温度等)。算例表明，对恒馏出液组成间歇精馏单变量及多变量优化设计比常规设计分别提高年效益2．6％和18．9％。     

计算机模拟在间歇精馏法富集C9芳烃混合物中均三甲苯上的应用

为考察以间歇精馏法富集C9芳烃混合物中的均三甲苯的适宜工艺条件,借助三对角矩阵法,建立间歇精馏模型对该过程进行了计算机模拟。以少量实验验证计算机模拟的可靠性,所得结果与预测值符合较好,表明计算机模拟方法可用于C9芳烃间歇精馏分离过程分析。利用此模拟方法分析了操作条件的变化对于间歇精馏分离情况的影响,并优选出最佳工艺条件。     

旋转填料床间歇精馏不稳态开工过程

为了深入了解三角形螺旋填料旋转床间歇精馏不稳态开工过程的影响因素及规律,以乙醇-水为实验物系进行实验和模型研究。改变料液浓度、再沸器加热功率和转速的开工实验结果表明,旋转填料床中强大的离心力和高效填料的协同作用使得间歇精馏不稳态开工过程得到极大强化、开工时间很短(30min左右),节能;在最佳转速下开工可使馏出液浓度最大,馏出液浓度随料液浓度和再沸器加热功率的增加而增大。旋转填料床间歇精馏过程在最佳转速和较大的再沸器加热功率下开工,效果最好;以平衡级理论为基础建立的数学模型能较好地描述该过程的不稳态开工规律,模拟值与实验值吻合良好,平均相对误差在2%以内。旋转填料床是强化间歇精馏过程的有效途径。     

Ponchon-Savarit法模拟精馏的过程

根据汽液平衡数据和相关的气相焓和液相焓数据,利用插值和迭代法模拟精馏过程,用Ponchon-Savarit法计算精馏过程,先根据物料衡算方程、组分衡算方程和焓衡算方程,利用迭代法精算每一块塔板上的汽液组成、汽液流量以及回流量,再分别计算塔顶冷凝器、精馏段、进料板、提馏段、塔底再沸器。在Visual C++环境中,采用面向对象的方法自行设计出精馏模拟软件,通过苯-甲苯二元混合物的研究,证明该法可用于模拟精馏过程,模拟效果较好。     

间歇精馏过程模拟优化研究进展

该文讨论了描述间歇精馏过程的严格模型及其基础上的各种简化模型，包括简捷模型、分段模型、半严格模型和降阶模型。总结了求解刚性微分方程的各种方法，其中各类BDF方法在解刚性方程时效果较好。分析比较了优化间歇精馏过程的两种方法以及综合优化问题的两种方法—二层法和SA法。     

甲醇/水二元间歇精馏塔的建模与先进控制

应用动态物料平衡和相平衡等机理建模法,建立了一套甲醇／水二元间歇精馏塔实验装置的数学模型。以Matlab为平台,开发了该模型计算软件。设计了塔顶甲醇浓度比例积分反馈推断控制、多个温度联合加醛反馈控制、塔顶甲醇浓度反馈增益自调整控制等控制策略。并应用基于状态空间模型的模型预测控制算法,推导了间歇精馏塔多个浓度反馈时的模型预测控制策略。对这些先进控制策略进行了仿真试验研究,仿真结果被用于指导间歇精馏控制实验,获得了满意的控制结果。     

Experimental investigations on fuzzy logic for process control

The present work is concerned with the design and experimental testing of fuzzy algorithms for the on-line control of a few processes: temperature of a methyl methacrylate batch polymerization reactor, evaporating and condensing temperatures of a refrigeration system and the overhead composition of a batch distillation column. PID-fuzzy algorithms were developed and compared to conventional PID controllers, proving to be more suitable and reliable for the polymerization process. For the batch distillation column, fuzzy control reduced the batch time and the energy consumption. The PID-fuzzy also outperformed the conventional PID in terms of energy savings for the refrigeration system.     

数据挖掘技术用于间歇蒸馏过程转馏分点的在线预报

对于间歇蒸馏过程,提前准确判断从低馏分到主馏分的转馏分点是影响最终产品质量和产量的关键环节,设计基于数据挖掘技术的转馏分点在线预报软测量系统是一项重要的过程质量控制手段,为提高生产的综合自动化水平创造了重要条件。根据混沌理论,温度能较高程度的反映体系内反应及分离情况,因此选取间歇蒸馏上升气温度为考察变量。针对数据非线性、动态、数据长度短、不同批次数据不等长等特点,提出了将不同批次数据按照随机的顺序首尾相接组成长数据集的数据重构策略;采用自回归求和滑动平均方法和最小二乘支持向量机方法建立了组合时间序列预测模型;通过对理论转馏分温度与实际转馏分温度的差值和预测曲线近似斜率的统计分析,建立了转馏分点在线预报系统,经过在实际生产中的验证,实现了对转馏分点提前1min的准确预报。     

An efficient dynamic model for batch distillation

A novel, rigorous and efficient solution technique for multicomponent batch distillation modelling equations is proposed. Model predictions using the technique are shown to be in close agreement with experimental batch distillation data for a ten sieve tray, 15 cm diameter column separating ethanol and water. The results also show improved accuracy over commercially available programs for batch distillation. The method incorporates rigorous dynamic energy blances as well as accurate representation of both tray hydraulics and non-ideal mass transfer. The technique is based on a functional approximation for liquid enthalpy and makes a difficult-to-calculate temperature derivative implicit in other terms in the equations, eliminating the need for iterative solution techniques. The numerical efficiency of the method permits its utilization in model-based optimization and control calculations. The modelling approach is applicable to both batch and continuous dynamic distillation models.     

间歇精馏过程的模糊逻辑与增益自调整PID混合控制

针对间歇精馏过程的强非线性和非平稳时变特性,结合模糊逻辑控制和增益自调整PID控制的优点,提出了一种模糊逻辑和增益自调整PID混合控制的先进控制策略,详细推导了其控制算法,设计了相应的控制器,并在EuroBEEB工控机上用实时BASIC语言编程实现,对一套甲醇/水二元间歇精馏塔的塔顶浓度进行了推断控制实验,获得了比单独采用模糊逻辑控制时更好的控制结果。这说明,模糊逻辑和增益自调整PID混合控制是强非线性和非平稳时变过程的一种有效控制策略。     

缔合体系精馏过程模拟软件开发

建立了缔合体系相平衡模型,并对含缔合组分汽相焓进行了校正,液相用NRTL、Wilson方程修正其非理想性计算出的汽液相平衡数据及焓值,用于缔合体系多股进料精馏模拟取得了满意的效果。本软件采用三对角矩阵法求解精馏过程的MESH方程组,用Visual Basic 6．0开发出缔合体系精馏模拟软件,同时软件也包括了一般体系的多元复杂精馏模拟。