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为了实现自然生态良好的可持续发展,能源节约问题已成为全球最为关注的问题之一。在大多数化工厂和所有的炼油厂中,精馏塔总是必不可少的。我国目前精馏系统消耗的能量占总能耗的15%以上,其中只有约5%的能量被有效利用。因此本文详细研究了一种新型的节能控制系统和控制方法,浮压控制。浮压控制节能原理:在精馏塔系统中,保持原有的工艺不变,增加一个阀位控制器(vpc),使冷凝器的调节阀开度缓慢增大,塔顶压力将缓慢降低。为保证产品质量和产量不变,要求塔内温度也随之缓慢降低,从而所需的再沸器加热量减少,达到节能。
本文的研究限于理论仿真阶段。应用MATLAB仿真模拟软件对乙醇和水的精馏过程进行浮压控制模拟研究。本文的主要内容和创新点体现在以下几个方面:
1、介绍了精馏过程的原理,在此基础上,针对不同的应用目的,分别建立了精馏过程的动态和稳态模型。建立稳态模型是为了进行稳态优化计算,寻找当前条件下的最佳操作工况;建立动态模型则主要是为了进行动态仿真和控制算法分析。用NRTL方程计算整个系统内气液平衡,用安托因方程来计算压力变化时对应的温度数值,并根据压力-温度数值,对精馏塔进行建模。
2、详细研究了一种新的压力控制方法。在保证产品质量和产量不变的前提下,用VPC(阀位控制器)控制压力缓慢变化,计算出温度随压力缓慢变化的纯积分时间常数T。该常数对指导实际生产过程,尤其在节能生产过程中具有重要参考价值。
3、提出一种温度控制方法。若塔顶检测温度高于设定值,则减小再沸器的加热量,使温度降低,反之亦然。
4、针对具体的生产工艺,应用MATLAB软件进行仿真,定量的算出浮压控制的节能效果。最后总结全文的工作,并提出有待于今后进一步研究的内容。