关键词：
萃取精馏
共沸物
动态控制
节能
摘要：
精馏是化学工业中最重要的分离手段之一,其利用混合物中各组分相对挥发度的差异进行分离。精馏过程的稳态设计是化工设计中不可或缺的一环,但稳态设计无法分析生产过程中原料流量或组成波动对实际生产效果的影响,因此,对精馏工艺流程的动态控制性能进行研究是极其重要的。本文首先研究了萃取剂无逆转待分离组分的最低共沸体系的动态控制性能。以异丙醇与水的混合物为研究对象、二甲基亚砜为萃取剂,对该体系的节能型两塔萃取精馏流程和常规三塔萃取精馏流程的动态控制性能进行了对比研究。针对上述两个流程均提出了基础控制方案,其中采用奇异值分解法对精馏塔温度进行分析,从而选取合适的控温板。然后,通过添加萃取剂流量与原料流量的比例控制器确定了两塔流程的改进控制方案;通过添加塔釜热负荷与原料流量的比例控制器确定了三塔流程的改进控制方案。研究结果表明,节能型两塔流程与常规三塔流程的改进控制方案均可在原始进料流量或组成扰动时,将产品的纯度控制在合理的范围内。同时,对比了两流程的改进控制方案,表明两塔流程的控制方案能够更好地抵御扰动。上述研究结果为节能型两塔萃取精馏流程在化工生产中的应用提供了可行性参考。针对萃取剂逆转待分离组分之间相对挥发度的最低共沸体系,对比研究了以呋喃为萃取剂分离乙醇和乙酸乙酯混合物的节能型两塔萃取精馏流程和常规三塔萃取精馏流程的动态控制性能。结果表明,当引入原始进料流量或组成的扰动时,节能型两塔流程的基础控制方案与改进控制方案的控制稳定性能均较差,产品纯度波动较大。而常规三塔流程的基础控制方案简单、稳定性好,可在原料流量或组成波动时,将产品纯度控制在合理范围内。尽管节能型两塔萃取精馏流程可节约能耗,但其动态控制性能较差。因此,在化工生产中,选择萃取剂逆转待分离组分之间相对挥发度的共沸体系的分离流程时,应综合考虑能耗及动态可控性。
