多效蒸發(fā)分離過程的節(jié)能優(yōu)化與控制

【摘要】：在化工行業(yè)中,我國(guó)單位產(chǎn)值的能源消耗量比發(fā)達(dá)國(guó)家要高很多,其主要原因就在于分離過程的能耗遠(yuǎn)高于發(fā)達(dá)國(guó)家。蒸發(fā)操作即為分離過程,其耗能大,并伴隨著二次蒸汽的產(chǎn)出,所以自上世紀(jì)70年代的能源危機(jī)以來,對(duì)蒸發(fā)操作中節(jié)能優(yōu)化和有效控制的研究成為重中之重。 本文基于Aspen Plus軟件對(duì)蒸發(fā)系統(tǒng)進(jìn)行了數(shù)值模擬研究。分別分析進(jìn)口流量、各效壓力和溫度等參數(shù)的變化對(duì)蒸發(fā)性能的影響,在其他參數(shù)一定的條件下,模擬出操作參數(shù)變化對(duì)系統(tǒng)性能影響的變化規(guī)律。同時(shí),建立了三種不同結(jié)構(gòu)的三效蒸發(fā)系統(tǒng)模型,研究比較不同工況下每種工藝的能耗大小,得出帶預(yù)熱的多入口結(jié)構(gòu)蒸發(fā)系統(tǒng)比基本蒸發(fā)系統(tǒng)節(jié)能約9.3%,而帶預(yù)熱的單入口結(jié)構(gòu)蒸發(fā)系統(tǒng)比基本蒸發(fā)系統(tǒng)節(jié)能達(dá)到約12%。為了滿足出口完成液濃度達(dá)到工藝要求,分別在不同體積分?jǐn)?shù)的條件下對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行模擬,得出最佳體積分?jǐn)?shù)值,基于此體積分?jǐn)?shù)下對(duì)各效溫度、壓力參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,最終計(jì)算得出系統(tǒng)能耗最小時(shí)各參數(shù)的設(shè)定情況,為實(shí)際生產(chǎn)中蒸發(fā)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了一定參考。 基于動(dòng)力學(xué)模擬,本文以海水淡化多效蒸發(fā)過程為工業(yè)背景,對(duì)三效蒸發(fā)分離過程操作變量變化影響進(jìn)行了靈敏度分析,明確了其主要控制參數(shù),通過這些參數(shù)控制來實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)參數(shù)濃鹽水的濃度和產(chǎn)水量的間接控制。通過控制效果和干擾影響的仿真模擬研究,證明了本文提出的控制結(jié)構(gòu)和控制策略符合工藝控制要求,且具有良好的抗外界干擾能力,通過控制蒸發(fā)罐的TBT、壓力和液位能精確有效的間接控制蒸發(fā)分離過程的濃度等過程生產(chǎn)品質(zhì)指標(biāo)。 【關(guān)鍵詞】：Aspen Plus 多效蒸發(fā) 建模 PID控制 流程模擬
【學(xué)位授予單位】：南昌大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：TQ028.61
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 第一章 緒論9-18
• 1.1 課題背景及研究意義9-10
• 1.2 蒸發(fā)工段優(yōu)化與控制的研究現(xiàn)狀10-16
• 1.2.1 國(guó)內(nèi)、國(guó)外蒸發(fā)工段建模及優(yōu)化研究現(xiàn)狀10-13
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)、國(guó)外蒸發(fā)工段自動(dòng)控制研究現(xiàn)狀13-16
• 1.3 總結(jié)16-18
• 第二章 蒸發(fā)工段過程分析18-27
• 2.1 蒸發(fā)工藝介紹18-20
• 2.1.1 蒸發(fā)的目的和特點(diǎn)18
• 2.1.2 蒸發(fā)機(jī)理分析18-20
• 2.2 影響蒸發(fā)過程產(chǎn)品質(zhì)量主要因素分析20-21
• 2.2.1 蒸發(fā)器內(nèi)的真空度20
• 2.2.2 進(jìn)料流量20
• 2.2.3 進(jìn)料的溫度和濃度20-21
• 2.2.4 加熱蒸汽的壓力和流量21
• 2.2.5 冷凝水和不凝性氣體的排出21
• 2.3 蒸發(fā)系統(tǒng)分類與介紹21-26
• 2.3.1 多效蒸發(fā)的分類和介紹21-24
• 2.3.2 多級(jí)閃蒸的分類和介紹24-26
• 2.4 本章小結(jié)26-27
• 第三章 基于Aspen Plus多效蒸發(fā)模擬分析與優(yōu)化27-46
• 3.1 Aspen過程模擬軟件簡(jiǎn)介27-28
• 3.2 系統(tǒng)的定義28-29
• 3.2.1 輸入和輸出的定義28
• 3.2.2 基礎(chǔ)模型的選擇28-29
• 3.2.3 物性方法的選擇29
• 3.3 基本蒸發(fā)系統(tǒng)模擬分析29-34
• 3.3.1 壓力變化對(duì)系統(tǒng)性能的影響30-31
• 3.3.2 溫度變化對(duì)系統(tǒng)性能的影響31-33
• 3.3.3 流量變化對(duì)系統(tǒng)性能的影響33-34
• 3.4 帶有預(yù)熱的多入口蒸發(fā)系統(tǒng)模擬分析34-39
• 3.4.1 溫度變化對(duì)冷凝水產(chǎn)量的影響35-36
• 3.4.2 壓力變化對(duì)冷凝水產(chǎn)量的影響36-38
• 3.4.3 流量變化對(duì)冷凝水產(chǎn)量的影響38-39
• 3.5 帶有預(yù)熱的單入口蒸發(fā)系統(tǒng)模擬分析39-41
• 3.6 蒸發(fā)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)41-45
• 3.7 本章小結(jié)45-46
• 第四章 多級(jí)多效閃蒸分離過程控制與動(dòng)力學(xué)模擬研究46-76
• 4.1 多級(jí)多效閃蒸分離過程動(dòng)力學(xué)模擬條件46-47
• 4.2 多級(jí)多效閃蒸分離過程靈敏度分析47-56
• 4.2.1 海水進(jìn)料量靈敏度分析47-51
• 4.2.2 海水進(jìn)料溫度靈敏度分析51-52
• 4.2.3 閃蒸罐蒸汽加熱量度靈敏度分析52-56
• 4.3 三級(jí)多效閃蒸分離過程控制結(jié)構(gòu)和控制策略56-74
• 4.3.1 默認(rèn)控制參數(shù)的控制效果57-60
• 4.3.2 PID控制參數(shù)整定及其控制效果研究60-65
• 4.3.2.1 控制器控制參數(shù)整定與控制器設(shè)計(jì)60-61
• 4.3.2.2 參數(shù)整定后控制器控制效果仿真61-65
• 4.3.3 控制系統(tǒng)抗干擾性能分析65-74
• 4.3.3.1 進(jìn)料流量干擾對(duì)系統(tǒng)控制效果影響的研究65-70
• 4.3.3.2 閃蒸罐TBT干擾對(duì)系統(tǒng)控制效果影響研究70-74
• 4.4 本章小結(jié)74-76
• 第五章 結(jié)論與展望76-78
• 5.1 結(jié)論76
• 5.2 展望76-78
• 致謝78-79
• 參考文獻(xiàn)79-82
• 攻讀學(xué)位期間的研究成果82

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電滲——微尺度固-液相界面?zhèn)鬟f的高效工具    劉錚;

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基于經(jīng)濟(jì)與環(huán)境影響的原油常減壓分離過程的多目標(biāo)優(yōu)化    閻龍;張香平;張鎖江;李春山;

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沉睡的恐龍“醒來”之后……    本報(bào)記者　 延宏

雙重責(zé)任下的生存姿態(tài)    康義瑤

高起點(diǎn)決定大未來    劉成剛 陳劍虹

蒸餾技術(shù)實(shí)現(xiàn)跨越需有新思維    李宏乾

科技創(chuàng)新助“弘圣”打開市場(chǎng)    記者 秦永生

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柔性桿結(jié)構(gòu)重復(fù)撞擊瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)研究    田阿利

雙馬來酰亞胺改性體系相分離的幾個(gè)物理和化學(xué)問題    劉小云

載體膜分離裝置中氣體流動(dòng)及分離過程的數(shù)值模擬    許德剛

共沸混合物分離過程綜合    楊嘯

毛細(xì)管區(qū)帶電泳手性拆分及分離過程中一些動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)參數(shù)的研究    杜紅英

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多效蒸發(fā)分離過程的節(jié)能優(yōu)化與控制    徐智迅

SMB色譜分離過程軟測(cè)量技術(shù)及穩(wěn)態(tài)優(yōu)化研究    劉燕超

真空揮發(fā)分離過程的研究    郭宏杰

甲基丙烯醛加氫制異丁醇分離過程研究    彭水清

烴類分子混合物沸石基膜分離過程模型化研究    甘霏