收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

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。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
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
11 胡柏玲,邱学青,杨东杰;用排斥萃取分离正丁醇—丙酮—水体系[J];华南理工大学学报(自然科学版);2003年12期
12 李元炎;;丁醇油制备混合醇[J];山西化工;1986年04期
13 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
14 马兴;张书敏;冯豪杰;段生兵;史仲平;;使用硅藻土处理发酵废液、提高丁醇发酵废液回用率[J];生物技术通报;2009年S1期
15 杨立荣,朱自强,岑沛霖;丙酮/丁醇萃取发酵及动力学研究[J];高校化学工程学报;1992年04期
16 张锡娅,云红玉;甲醇、汽油、丁醇、水四元组份气相色谱测定[J];石油化工;1999年01期
17 ;新型生物丁醇有望替代传统汽油[J];乙烯工业;2009年04期
18 陈守文,马昕,汪履绥,赵学慧;稻草酶法水解液的丙酮丁醇发酵[J];工业微生物;1998年04期
19 江世履;;丁醇、苯二丁酯质量规律参数[J];浙江化工;1979年01期
20 吴乃登;1,4-丁二醇节能的分离方法[J];化学世界;1985年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
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
中国博士学位论文全文数据库 前10条
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
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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
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
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978