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《北京化工大学》 2011年
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面向自动化系统验证的通用板式精馏塔动态建模与仿真的研究

于丙芹  
【摘要】:化工过程的建模与仿真对于化工操作和工艺设计具有重要的指导意义。精馏塔动态数学模型的建立与仿真,不仅可以研究精馏过程在不同工况下的变化,而且还可以用于研究精馏塔的优化控制方案,进而提高精馏过程的生产效益。 本文首先研究了精馏过程中用到的一些基础物性的计算方法,包括汽相焓、液相焓、活度以及汽液平衡温度等。其次以连续板式精馏塔为例,应用平衡级原理,建立了精馏塔的动态机理数学模型。通过对精馏塔结构的分析和研究、以及对精馏过程的分析,将精馏塔分为六个部分:再沸器、塔釜、塔板、进料板、侧线采出板、冷凝器,每个部分看成是一个相对独立的过程,对每一部分用MESH方程组(物料平衡方程、相平衡方程、摩尔分数归一化方程、能量平衡方程)建立机理数学模型,从而组成比较通用的精馏塔机理模型。另外,我们对精馏塔的开车过程及雾沫夹带现象进行了理论分析,并建立了开车过程及发生雾沫夹带时的数学模型。论文最后,对建立的精馏塔动态机理模型进行了仿真实现,并通过改变精馏塔再沸器蒸汽量、进料流量及组成等操作变量对精馏塔进行扰动实验,研究了精馏塔组分浓度等的相应变化,从而了解精馏塔操作过程的动态特性。 本文中的精馏塔通用模型从机理分析入手,对模型进行了合理的简化,使计算时间大大的缩短,从而使模型具有比较广泛的实用性。仿真结果表明,所建立的动态模型能较好的模拟精馏塔的动态特性,还能比较准确的预测精馏塔在各种扰动条件下的动态变化趋势,其稳态结果与实际情况也基本吻合。因此,该模型对于仿真培训及精馏过程的控制方案分析和设计具有较高的理论研究意义和实际应用价值。
【学位授予单位】:北京化工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TQ028.31

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 曾志伟;二元板式精馏塔建模与多变量预测函数控制研究[D];北京化工大学;2013年
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【参考文献】
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