间歇精馏生产过程中，冷启动操作是极其重要的环节。不仅因为有大量的设备需要开始投入使用，而且在工业现场的每个生产批次中，料液组成，加热方式，塔顶回流的操作方式都有可能发生变化。然而在没有动态模拟的情况下，启动过程主要根据经验进行操作，不可能、也不允许直接在装置上做任何试验。 应用动态模拟技术，探讨、分析间歇精馏启动过程的特性，其主要作用有： 1) 缩短启动时间，使设备尽快达到稳定操作状态； 2) 降低物耗、能耗，减少启动损耗； 3) 避免可能产生的误操作或事故； 4) 减少不合格产品； 5) 保证启动过程顺利进行，取得最佳经济效益； 动态模拟的核心是系统模型。以往间歇精馏塔的动态模型大部分建立在平衡模型的基础上，由于它采用了大规模的微分代数方程组，所以使系统的初始化成为一个难题。 本文从过程特性分析、建模、求解和实验验证四个方面，对间歇精馏冷启动过程的动态模型进行了描述，具体包括以下几个部分： 1．分析间歇精馏塔从冷、空状态启动时的过程特性。针对塔板的动态特性以及塔板间的变化关系，将启动过程描述为三种状态之间的切换，即：冷空状态(EM)、液体积累状态(LA)、汽液平衡状态(VLE)。塔板温度和塔板积液作为沿空间轴(底层塔板到上层塔板)和时间轴不断发生变化的动态变量，它们共同决定了塔板上汽液平衡状态的建立。通过实验观察和现象分析，得到两个重要结论： a．汽液平衡状态的建立是从下到上逐板发生的，这集中体现在塔板温度的变化曲线上。 b．塔板积液的主要增长是由回流决定的。 2．采用具有时间一致性的动态模型描述间歇精馏塔的启动过程。以分离过程的重要设备—塔板为例，每层塔板都是从非平衡状态，即只有能量和物质交换， 11 浙江人学博上学位论文转化到平衡状态，即到达汽－液平衡。而转换点是山工作压力下的泡点温度决定的。通过塔板的结构特性，利用不同的溢流堰高度描述了塔板积液的变化情况。在传统MESH方程的基础上，结合启动过程特性和塔板动力学方程，能够很好地描述塔板在EM—LA—VLE切换过程中的变化情况。采用模块化方法进行系统建模，使模型结构清晰，易于拓展。 3．分析模型中的混杂性问题。文章对求解过程中呈现的非连续特性进行了分类，即：与启动过程状态转换有关的模型结构的不连续性，与物理过程有关的塔扳动力学方程的切换，给出了针对不同类型非线性特征的解决方案。对于动态模型所涉及的变量初始值问题，以及状态切换过程中变量取值的变化，文章先对变量进行了分类，然后给出了不同类型变量的初值选取方法。为了更多地关注于过程，而不是模型的复杂性和求解的难度，选用gPROMS作为计算平台用于求解该过程。 4．通过仿真实例验证了动态模型仿真结果的有效性和正确性。第一个仿真实例是一个非常著名的三组分间歇分离过程，针对如何确定优化起始点这个问题，通过比较实验数据和简化方法求解结果，说明了模型的有效性和可操作性。第二个仿真实例是一个具体的实验装置，针对间歇精馏塔启动过程中的动态特性，通过实验过程数据和仿真结果的比较，验证了模型的正确性。仿真结果同时表明：间歇精馏塔从冷。空状态启动时过程动态的复杂性，和动态模型中的高度非连续性特征。 最后对论文结果的工业应用前景给出了作者个人的看法，总结了论文工作的创新之处，以及讨论了本课题需进一步研究的问题。