化工過程的優(yōu)化設計與控制

第1章精餾塔動態(tài)特性與控制方法1
1.1精餾塔控制原則1
1.2精餾塔的擾動分析2
1.2.1精餾塔動態(tài)特性2
1.2.2精餾塔動態(tài)影響2
1.3精餾塔被控變量分析3
1.3.1組成控制3
1.3.2溫度控制3
1.3.3控制器調(diào)諧5
1.3.4中繼反饋測試5
1.4精餾塔整體控制方案6
1.4.1基礎控制6
1.4.2質(zhì)量指標反饋6
1.4.3雙重質(zhì)量指標8
1.4.4精餾塔塔壓控制9
1.4.5高級控制系統(tǒng)在精餾控制中的應用11
參考文獻13
第2章變壓精餾分離流程的開發(fā)步驟與方案實例14
2.1變壓精餾分離流程穩(wěn)態(tài)優(yōu)化設計15
2.1.1高壓塔（HPC）、低壓塔（LPC）塔壓的確定15
2.1.2塔序列的確定16
2.1.3建立變壓精餾工藝流程16
2.1.4穩(wěn)態(tài)流程優(yōu)化19
2.2由穩(wěn)態(tài)模擬轉(zhuǎn)換為動態(tài)模擬21
2.2.1流程設置21
2.2.2確定設備尺寸22
2.3導入Aspen Plus Dynamics26
2.3.1Aspen Plus Dynamics的啟動與初始化26
2.3.2Aspen Plus Dynamics默認控制器28
2.4熱集成變壓精餾分離流程的控制研究29
2.4.1回流罐液位控制器30
2.4.2塔釜液位控制器33
2.4.3進料流量控制器35
2.5安裝溫度控制器37
2.5.1安裝塔板溫度控制器37
2.5.2捕捉屏幕布局40
2.5.3安裝死時間元40
2.5.4中繼-反饋測試41
2.6帶有回流比的控制結(jié)構(gòu)46
2.6.1安裝回流比控制46
2.6.2進料流量擾動48
2.6.3進料組成擾動52
2.7采用再沸器熱負荷與進料比控制溫度的控制結(jié)構(gòu)54
2.7.1安裝控制結(jié)構(gòu)54
2.7.2進料流量擾動58
2.7.3進料組成擾動60
2.8組成-溫度串級控制62
2.8.1安裝組成控制器并調(diào)諧62
2.8.2進料流量擾動64
2.8.3進料組成擾動65
2.8.4Matlab繪制進料流量擾動圖65
2.8.5Matlab繪制進料組成擾動圖71
2.9部分熱集成變壓精餾分離流程的控制研究77
2.9.1基本溫度控制結(jié)構(gòu)77
2.9.2改進的組成-溫度控制結(jié)構(gòu)79
2.10完全熱集成變壓精餾分離流程的控制研究82
2.10.1基本控制結(jié)構(gòu)82
2.10.2壓力補償溫度控制結(jié)構(gòu)84
2.10.3改進的壓力補償溫度控制結(jié)構(gòu)87
2.11不同進料組成對變壓精餾塔序及動態(tài)控制的影響90
2.11.1穩(wěn)態(tài)流程優(yōu)化90
2.11.2用于不同進料組成的變壓精餾方案討論93
參考文獻95
第3章萃取精餾分離最低共沸物96
3.1正庚烷-異丁醇共沸物分離的萃取精餾工藝穩(wěn)態(tài)設計及動態(tài)控制96
3.1.1基于TAC最小的穩(wěn)態(tài)流程優(yōu)化96
3.1.2動態(tài)控制研究99
3.2THF-乙醇共沸物分離的萃取精餾工藝穩(wěn)態(tài)設計及動態(tài)控制109
3.2.1過程穩(wěn)態(tài)優(yōu)化109
3.2.2過程動態(tài)控制110
參考文獻116
第4章變壓精餾分離最低共沸物117
4.1乙腈-正丙醇共沸物分離的變壓精餾工藝穩(wěn)態(tài)設計及動態(tài)控制117
4.1.1過程設計117
4.1.2過程優(yōu)化118
4.1.3動態(tài)控制研究120
4.2乙醇-四氫呋喃共沸物分離的變壓精餾工藝穩(wěn)態(tài)設計及動態(tài)控制129
4.2.1流程設計與優(yōu)化129
4.2.2動態(tài)控制研究132
4.2.3部分熱集成(PHIPSD)與萃取精餾(ED)過程比較141
4.2.4不同進料組成的部分熱集成工藝過程比較142
參考文獻146
第5章分離共沸物系的精餾隔壁塔148
5.1分離乙腈-正丙醇物系萃取精餾隔壁塔的優(yōu)化設計與控制149
5.1.1過程設計149
5.1.2過程優(yōu)化150
5.1.3萃取精餾隔壁塔動態(tài)控制研究150
5.2分離正丙醇-水物系的共沸精餾隔壁塔的過程設計及控制研究161
5.2.1過程設計161
5.2.2靈敏度分析及經(jīng)濟優(yōu)化162
5.2.3共沸精餾隔壁塔的動態(tài)控制研究168
參考文獻175
第6章特殊共沸特性的共沸物變壓精餾分離177
6.1變壓精餾過程設計與優(yōu)化179
6.1.1過程設計179
6.1.2優(yōu)化179
6.2變壓精餾過程的動態(tài)控制研究184
6.2.1常規(guī)變壓精餾過程的動態(tài)控制184
6.2.2非常規(guī)變壓精餾過程的動態(tài)控制190
6.3兩種過程的比較193
參考文獻194
第7章三元共沸物的變壓精餾分離195
7.1基礎設計195
7.1.1物性方法195
7.1.2經(jīng)濟優(yōu)化196
7.2三塔變壓精餾工藝分離過程196
7.2.1利用剩余曲線圖進行過程分析196
7.2.2壓力確定196
7.2.3優(yōu)化199
7.3分離序列的確定201
7.4熱集成過程設計206
7.4.1部分熱集成206
7.4.2完全熱集成208
7.5動態(tài)控制研究208
7.5.1熱集成流程控制209
7.5.2部分熱集成流程的控制215
7.5.3完全熱集成三塔變壓精餾流程的控制220
7.5.4比較222
參考文獻224
第8章二氧化碳捕集225
8.1穩(wěn)態(tài)流程225
8.1.1流程設計225
8.1.2物性方法選擇226
8.2動態(tài)模擬和控制策略228
8.2.1基礎控制結(jié)構(gòu)228
8.2.2改進控制結(jié)構(gòu)230
參考文獻233
第9章三元物系的間歇精餾分離234
9.1帶有中間儲罐的間歇精餾過程的穩(wěn)態(tài)計算234
9.2間歇精餾的動態(tài)控制236
9.2.1間歇精餾初始條件設置236
9.2.2組成控制結(jié)構(gòu)236
9.2.3溫度控制結(jié)構(gòu)240
9.2.4控制結(jié)構(gòu)的比較248
參考文獻249
第10章醋酸丁酯生產(chǎn)工藝的優(yōu)化設計與控制250
10.1穩(wěn)態(tài)工藝設計250
10.1.1工藝流程250
10.1.2反應動力學251
10.1.3氣液相平衡251
10.1.4流程設計規(guī)定252
10.2過程經(jīng)濟優(yōu)化253
10.2.1優(yōu)化方法253
10.2.2優(yōu)化過程253
10.2.3熱集成工藝優(yōu)化253
10.2.4部分熱集成工藝優(yōu)化256
10.2.5完全熱集成工藝優(yōu)化257
10.3全流程動態(tài)控制研究258
10.3.1熱集成最優(yōu)流程動態(tài)控制258
10.3.2部分熱集成流程動態(tài)控制277
參考文獻284