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《河北工业大学》 2010年
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基于统计学和解耦算法的丙酮—丁醇蒸馏系统优化研究

王洪海  
【摘要】:发酵法丙酮-乙醇-丁醇溶剂生产是丙酮和生物丁醇(丙丁)的主要生产方式之一,其过程中的蒸馏系统工艺复杂,能耗高,改造和优化困难,所以一直沿用老的四塔流程或五塔流程。 本文对发酵法丙酮-丁醇生产的四塔流程蒸馏系统进行了深入研究。针对该系统工艺复杂、参数多、流股之间耦合严重、计算难收敛的特点,利用解耦算法对其进行解耦,将整个蒸馏系统划分为醪塔子系统、丁塔子系统和乙丙子系统三部分,建立了算法的数学模型。通过分析发酵醪液中主要成分及其相互间作用特性,利用PRO/Ⅱ流程模拟软件,对该系统进行了模拟计算,并以某工厂实际生产数据为计算基础,对计算模型进行了修正。 在此基础上,通过详细分析模拟计算结果,提出了该蒸馏系统中存在的不足。以节能减排为最终目标,提出了新工艺。新工艺主要包括侧采工艺、热泵回收工艺、塔顶回流工艺、热量综合利用工艺及丁醇分离器的重新设计等。以醪塔为研究对象,对所建立的新工艺进行了实验研究。实验数据和模拟数据吻合良好,证明了新工艺的可行性。 为了对所提出的新工艺进行全面优化,引入统计学方法——响应面优化法(RSM),以塔顶含水量或塔釜残余溶剂含量最小为响应值,对蒸馏系统中的醪塔、1#丁醇塔和丙酮塔的多个操作参数进行了综合优化,建立了影响因素与优化目标之间的数学模型,得到了最优的参数组合。对所得到的最优参数组合,重新利用PRO/Ⅱ流程模拟软件进行模拟计算,得到综合优化后的最优值。结果表明,所建立的数学模型是正确的,综合优化后的计算结果较单参数优化后的结果更优。 为了考察RSM优化结果的可靠性,以1#丁醇塔和丙酮塔为研究对象,对综合优化结果进行了实验研究。实验结果与RSM优化结果一致,验证了RSM用于精馏塔多参数综合优化的可靠性。 将优化后的新工艺在某工厂的节能项目改造中进行了实际应用,生产运行数据与优化计算数据吻合良好,节能减排效果明显。与原工艺相比,节能达到40%,降低排放达到75%以上,证明了新工艺的先进性和可靠性。该论文的研究对复杂蒸馏系统的综合优化提供了理论支持。
【学位授予单位】:河北工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TQ920.1

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【引证文献】
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1 郝巧铃;生物质与煤共气化特性的研究[D];太原理工大学;2012年
【参考文献】
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1 沈滢,郝荣泰;感应电机矢量控制解耦算法的研究[J];北方交通大学学报;2003年02期
2 钱伯章;;燃料乙醇的发展现状和趋势[J];节能与环保;2006年06期
3 E. Jorjani;Sh. Mesroghli;S. Chehreh Chelgani;;Prediction of operational parameters effect on coal flotation using artificial neural network[J];Journal of University of Science and Technology Beijing;2008年05期
4 张宗科;唐文勇;张圣坤;;在ANSYS中开发用响应面法求解结构可靠度的专用程序[J];船舶力学;2007年01期
5 纪占武;郑文范;;关于发展生物能源化解能源危机的思考[J];东北大学学报(社会科学版);2009年06期
6 陈忠全;赵新良;;节能减排过程的博弈分析[J];中国地质大学学报(社会科学版);2009年01期
7 蒋以任;;节能减排与可持续发展[J];动力工程学报;2010年01期
8 陈光明,尹执中;用改进的PT方程计算低温流体混合物的汽液平衡[J];低温物理学报;1996年05期
9 刘国杰;黑恩成;;van der Waals状态方程与溶液理论[J];大学化学;2007年04期
10 胡颉,佘守宪;范德瓦耳斯气液状态方程纵横谈[J];大学物理;2005年10期
中国重要报纸全文数据库 前3条
1 实习记者 方楠;[N];中国电力报;2006年
2 中华人民共和国主席 胡锦涛;[N];人民日报;2007年
3 本报高级编辑 黄晴;[N];人民日报海外版;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 刘绍东;“节能减排”政策的执行研究[D];上海交通大学;2008年
2 梁环环;丙酮丁醇梭菌发酵菊芋产丁醇的研究[D];大连理工大学;2009年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李桂霞;马汇泉;刘婧;董瑾;;番茄灰霉病高效拮抗菌株鉴定及抗菌活性研究[J];山东农业科学;2007年02期
2 李文;彭香;张京顺;张琛;闫艳春;;硫丹降解菌的筛选及降解性能研究[J];山东农业科学;2009年01期
3 刘晓莉;焦化蜡油芳烃抽提工业装置试生产[J];安徽化工;2004年04期
4 肖丰;高维平;杨家军;;平流双效精馏流程模拟与优化设计[J];安徽化工;2006年01期
5 王八月;叶启亮;;合成氨弛放气中氨回收工艺的模拟计算[J];安徽化工;2008年05期
6 张寅秋;胡忠玉;王祖元;崔鹏;;水煤气水洗塔填料层高度计算模型的简化[J];安徽化工;2010年05期
7 周义群;胡恩柱;徐玉福;胡献国;;密封圈在生物质油中的溶胀安定性研究[J];安徽化工;2011年02期
8 曹红梅;冯杰;沙莎;刘力;;大西洋鲑腐皮病研究——鳃部病原菌的分离鉴定[J];安徽农学通报(上半月刊);2009年11期
9 倪莉;王豪举;程光胜;刘华栋;;肉鸡鸡毒支原体和大肠杆菌混合感染的诊治[J];安徽农学通报(上半月刊);2009年17期
10 赵菁;黄奋飞;林生;林文雄;;纤维素降解细菌的分离、鉴定及其系统发育分析[J];安徽农学通报(上半月刊);2011年17期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王国庆;李国福;李旭渊;;基于PSO-K均值聚类的核事故应急监测点位快速确定技术研究[A];全国危险物质与安全应急技术研讨会论文集(上)[C];2011年
2 刘星桥;陈冲;刘国海;赵亮;;一种基于神经网络解耦控制的多电机同步系统[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
3 曲东才;徐庆九;;一种非线性系统ANN逆模型建模方案及EFRA训练算法仿真[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
4 武现治;;浅析黄河水质对水机的磨蚀及防护技术[A];泄水建筑物安全及新材料新技术应用论文集[C];2010年
5 孟凡华;吴学礼;杜太行;;一种新型联想记忆神经网络在非线性系统辨识中的研究[A];'2003系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2003年
6 涂启玉;张茂林;;小波神经网络预测电价的新改进[A];2010年云南电力技术论坛论文集(文摘部分)[C];2010年
7 朱利林;黄俊生;;香蕉枯萎病拮抗芽孢杆菌的筛选与鉴定[A];植保科技创新与病虫防控专业化——中国植物保护学会2011年学术年会论文集[C];2011年
8 王永;;三种药物治疗奶牛附红细胞体病疗效的比较分析[A];中国畜牧兽医学会家畜内科学分会第七届代表大会暨学术研讨会论文集(下册)[C];2011年
9 马彩霞;顾劲华;潘鼎;;聚丙烯腈碳纤维原丝原液的热力学性质[A];复合材料——基础、创新、高效:第十四届全国复合材料学术会议论文集(上)[C];2006年
10 陈木荣;刘翠琴;王美贵;;牡蛎开壳脱肉方法试验研究[A];中国机械工程学会包装与食品工程分会第三届学术年会论文集[C];1993年
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1 冷欣;船用增压锅炉汽包水位预测控制方法研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
2 许爱德;开关磁阻电机在船舶电力推进中的应用研究[D];大连海事大学;2010年
3 岳群;甘油法制备环氧氯丙烷工艺过程研究[D];华东理工大学;2011年
4 吴建民;固定床传热研究及费托合成固定床反应器的数学模拟[D];华东理工大学;2011年
5 董宏伟;运动发酵单胞菌基因操作体系的改进及其在生物炼制过程中的应用[D];华东理工大学;2011年
6 朱登亮;槽形竖壁冷凝强化规律研究与结构优化[D];华东理工大学;2011年
7 孙大利;石油价格波动规律研究[D];浙江大学;2010年
8 车勇;轮胎噪声的预测方法与试验研究及优化设计[D];武汉理工大学;2010年
9 梁焯;Harpin蛋白纳米药物药效研究及Pen-2 DNA纳米药物抗WSSV研究[D];武汉大学;2010年
10 张克俊;基因表达式编程理论及其监督机器学习模型研究[D];浙江大学;2010年
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1 刘学明;枯草芽胞杆菌TR21的发酵和海洋细菌DM09的抗真菌活性物质研究[D];华中农业大学;2010年
2 刘乐乐;锰氧化细菌的筛选与芽胞杆菌WH_4发酵培养基的响应面法优化[D];华中农业大学;2010年
3 季爱云;聚β-羟基丁酸酯高产菌株的选育及发酵和提取工艺研究[D];山东科技大学;2010年
4 孙超;氟醇化合物的分离及相平衡研究[D];山东科技大学;2010年
5 魏巍;极低酸中稻壳水解特性及转化乙酰丙酸的实验研究[D];郑州大学;2010年
6 葛中东;狐阴道加德纳氏菌的分离鉴定及快速诊断方法的研究[D];山东农业大学;2009年
7 王东阳;多智能体调度优化算法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 韩冬梅;基于P2P的教学信息资源负载均衡调度算法的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 杨立标;基于混合优化策略的粒子群算法及其应用研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 兰杰;海底管道防腐状态检测关键技术研究[D];大连理工大学;2010年
【同被引文献】
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1 阎维平;陈吟颖;;生物质混合物与褐煤共热解特性的试验研究[J];动力工程;2006年06期
2 鲁许鳌;阎维平;;掺混比例对生物质和煤流化床共气化特性影响的试验研究[J];动力工程;2009年10期
3 袁惠新;王宁;付双成;单振红;;生物质焦油的特性及其去除方法的研究现状[J];过滤与分离;2011年03期
4 宋利强;雷佳莉;贺国章;魏江红;;添加生物质对煤气化的影响[J];广州化工;2011年10期
5 李大中;王红梅;韩璞;;流化床生物质气化动力学模型建立[J];华北电力大学学报(自然科学版);2008年01期
6 张伟鹏;孙培勤;王世磊;孙绍晖;陈俊武;;使用Aspen Plus模拟煤与生物质共气化制费托油[J];化工时刊;2011年07期
7 刘康;贾青竹;王昶;;生物质热解技术研究进展[J];化学工业与工程;2008年05期
8 徐春霞;徐振刚;步学朋;董卫果;戢绪国;杨宗仁;;生物质气化及生物质与煤共气化技术的研发与应用[J];洁净煤技术;2008年02期
9 王立群;李伟振;宋旭;郭凯;王同章;;生物质与煤共气化制取氢气的试验[J];江苏大学学报(自然科学版);2009年05期
10 周俊杰;安金卉;;基于ASPEN PLUS的生物质气化过程模拟分析[J];技术与市场;2011年08期
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1 陈吟颖;生物质与煤共热解试验研究[D];华北电力大学(河北);2007年
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1 杨艳;生物质发电环保性能及在我国的适应性研究[D];南京信息工程大学;2011年
2 黄明华;生物质气化与混燃过程研究[D];华北水利水电学院;2011年
3 李微维;常减压蒸馏流程模拟及换热网络优化设计[D];河北工业大学;2011年
4 王桂云;环己烷—环己醇/酮蒸馏系统的节能改造研究[D];大连理工大学;2007年
5 马承荣;生物质粉体催化气化的实验研究[D];华中科技大学;2006年
6 许敏;生物质热解气化特性分析与试验研究[D];天津大学;2008年
7 郭凯;生物质与煤共气化制取富氢燃气的试验及模拟研究[D];江苏大学;2009年
8 王鹏;西藏生物质能源利用方式及应用基础研究[D];河南农业大学;2009年
【二级参考文献】
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1 张宗科,陈丽英;AutoCAD中开发类似Origin的绘制曲线图专用程序[J];船舶;2004年01期
2 林传利;熵与生物学[J];重庆师范学院学报(自然科学版);1998年04期
3 王鑫昕;;原位萃取发酵耦合工艺高产丁醇的初步研究[J];河北农业大学学报;2008年06期
4 ;发展清洁电源 促进可持续发展[J];电力环境保护;2003年02期
5 罗凌霄;热力学基本推论之修正[J];大理师专学报;2000年01期
6 夏德媛;赵庆安;隋先国;李帅;;非晶合金变压器的节能效果与发展前景[J];电力需求侧管理;2007年01期
7 沈百新;;县级供电企业的节能途径[J];电力需求侧管理;2007年01期
8 芭芭拉·费雯丽;惠宇明;;加州开展能效项目的新进展[J];电力需求侧管理;2007年01期
9 中国赴欧洲电力需求侧管理培训团;;欧洲电力需求侧管理对中国的启示(上)——来自中国赴欧洲电力需求侧管理的培训报告[J];电力需求侧管理;2007年02期
10 丽贝卡·史密斯;惠宇明;;美国减少能源消耗量的十大举措[J];电力需求侧管理;2007年02期
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1 钱明;[N];中国石化报;2007年
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1 唐占荣;供电企业电能质量管理与节能降耗问题研究[D];华北电力大学(北京);2005年
【相似文献】
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1 曾庆藻;;丁醇丙酮发酵的观察[J];化学通报;1951年07期
2 陈騊声;丁醇丙酮发酵研究[J];化学世界;1952年10期
3 何瑾;发酵法生产丙酮和丁醇溶剂设计中一些问题的探讨[J];河南化工;1994年05期
4 ;玉米发酵法生产丙酮和丁醇成本低[J];能源工程;2008年01期
5 杨立荣,岑沛霖,朱自强;丙酮/丁醇间歇萃取发酵[J];浙江大学学报(工学版);1992年04期
6 李明智,胡中华;丙丁菌发酵法生产丙酮、丁醇的研究[J];菏泽师范专科学校学报;1998年04期
7 ;玉米发酵生产丁醇竞争优势明显[J];化学与生物工程;2007年08期
8 李秋玉;王春蕾;;对丁醇萃取剂正辛醇的研究[J];吉林工商学院学报;2011年02期
9 王鑫昕;李维;;高效液相色谱法对发酵液中六种物质的同时测定[J];河北工程大学学报(自然科学版);2008年04期
10 罗建泉;伊守亮;苏仪;陈向荣;苏志国;万印华;;渗透汽化法从丙酮-丁醇-乙醇中分离浓缩丁醇[J];化学工程;2010年02期
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1 王金利;芮丰;罗庆吉;胡军;王宝松;;20MN液压支架试验台同步升降控制系统建模研究[A];煤矿安全、高效、洁净开采——机电一体化新技术学术会议论文集[C];2009年
2 李清海;孙蓓;;废旧橡胶微粒对混凝土力学性能的影响研究[A];房建材料与绿色建筑[C];2009年
3 于绍华;刘强;杨林娜;高怀保;;关于绳系卫星系统[A];中国空间科学学会空间探测专业委员会第十二次学术会议论文集[C];1999年
4 李洪心;;财政经济模型微机系统设计与应用[A];1998中国控制与决策学术年会论文集[C];1998年
5 郭音;郭亚军;左斌;;人才预测系统的软件开发与应用[A];1998中国控制与决策学术年会论文集[C];1998年
6 党耀国;刘思峰;叶耀军;;农业产业化经营评价指标体系及数据模型[A];2001年中国管理科学学术会议论文集[C];2001年
7 李孟国;;工程潮流数值模拟中局部模型及其应用[A];第五届全国水动力学学术会议暨第十五届全国水动力学研讨会文集[C];2001年
8 张玉东;董丽君;;铁道机车车辆液压减振器系统仿真研究[A];机床与液压学术研讨会论文集[C];2004年
9 马文博;曹勇;叶晓宁;;宽度模型参数优化及宽展自学习方式的改进[A];2005中国钢铁年会论文集(第4卷)[C];2005年
10 龚平;周治兰;王昌富;;逐步回归分析在男性不育症精子动态参数中的应用探讨[A];第四届全国临床检验学术会议论文汇编[C];2006年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 刘霞;神奇细菌吃报纸产丁醇[N];科技日报;2011年
2 ;丁醇市场有望回暖[N];中国石油报;2004年
3 邬时民;今后4年丁醇将供不应求[N];中国医药报;2002年
4 黎明;未来四年我国丁醇供不应求[N];中药报;2002年
5 石磊;国内丁醇产业将迎来好势头[N];医药经济报;2006年
6 陈勇;江苏口岸丁醇进口量减价扬[N];中国国门时报;2006年
7 吴成良;生物丁醇值得期待[N];人民日报;2008年
8 上海海成投资管理有限责任公司 韩洪宇;“数学模型”在投机交易中的应用[N];期货日报;2007年
9 刘春;首钢矿业公司大力推进数学建模活动[N];世界金属导报;2007年
10 John Kay 朱冠华;风险能用数学模型确定吗?[N];期货日报;2006年
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1 王洪海;基于统计学和解耦算法的丙酮—丁醇蒸馏系统优化研究[D];河北工业大学;2010年
2 闫喜龙;手性邻氨基醇类化合物及相关药物的合成研究[D];天津大学;2004年
3 曲渊立;过渡金属—氧化物催化剂的制备、表征及在2-丁醇脱氢制备2-丁酮反应中的研究[D];吉林大学;2009年
4 刘伟;厄尔尼诺事件多因素成因分析[D];吉林大学;2005年
5 潘立卫;板翅式甲醇水蒸汽重整制氢反应器的研究[D];中国科学院研究生院(大连化学物理研究所);2005年
6 杨栋;裂缝中气液二相流体临界渗流机理与理论研究[D];太原理工大学;2005年
7 文成杨;双重介质气藏流固耦合数值模拟研究[D];西南石油学院;2005年
8 贾俊曦;固体氧化物燃料电池传热传质模型研究[D];大连理工大学;2006年
9 吴细秀;开关电器触头材料喷溅侵蚀模型研究及其试验[D];华中科技大学;2005年
10 闫水保;电厂热力系统节能分析方法研究[D];东南大学;2002年
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1 商光来;核糖体工程选育丙酮丁醇菌及发酵性能的研究[D];大连理工大学;2012年
2 刘洪儒;耐受丁醇乳酸菌的筛选鉴定及诱变的研究[D];黑龙江八一农垦大学;2012年
3 江丽葵;脂肪酶催化拆分外消旋2-甲基-1-丁醇的研究[D];四川大学;2002年
4 武金锋;年产15万吨丁醇装置的可行性研究[D];华东理工大学;2011年
5 胡鲲;以杂醇油为原料制备(S)-(-)-2-甲基-1-丁醇的研究[D];四川大学;2002年
6 桑金阳;风力送丝组合控制研究[D];南华大学;2005年
7 王琼娥;双螺杆真空泵转子型线设计与仿真研究[D];浙江大学;2005年
8 马坤霞;FTSC薄板坯连铸夹杂物行为研究[D];河北理工大学;2005年
9 冯玉蓉;模拟退火算法的研究及其应用[D];昆明理工大学;2005年
10 任礼英;一种新型自动离合器及其控制系统的应用研究[D];重庆大学;2005年
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