精馏塔分离块的动态数学模型

精馏塔分离块的动态数学模型

一、精馏塔分离块动态数学模型(论文文献综述)

秦桂生[1](2021)在《甲基丙烯酸甲酯装置动态模拟及控制方案优化》文中认为

楼红枫[2](2021)在《深冷空分动态过程建模及仿真研究》文中认为深冷空分是生产大规模、高纯度气液相产品的主要方法,随着工业生产中的能源资源配置日益受到重视,下游产品的需求不断升级,空分装置除了“安、稳、长、满、优”的生产要求,还要灵活调整操作实现生产“提质增效”,因此空分装置在不同生产负荷间的切换频繁发生,呈现出越来越多的动态特性。机理模型具有清晰的物理意义,通过动态模拟技术揭示空分变负荷、氮塞故障等过程的生产规律,对空分过程操作实践非常重要。但其工艺流程复杂、耦合严重,物性计算方程模型变量多,给建模带来了一定的挑战。一般工业过程的动态机理模型常采用微分-代数方程组表示。空分系统为高纯体系且物理可行域窄,使得这类模型具有刚性特征,对初值具有很高的敏感性,如何在工作点大范围变动下提高动态模型的收敛性能是模型应用的基础。另一方面考虑到离散后的模型规模大、计算成本高,机理模型实用性不强,构建“轻量化”降阶模型具有重要意义。针对以上问题,本文的研究内容包括:1.基于深冷空分工艺和机理,在Pyomo模块化自主建模平台构建了深冷空分精馏过程的全联立动态机理模型,分析了模型的index、自由度和刚性特征,通过重构精馏塔模型中的能量平衡方程,有效克服了 high-index带来的求解困难。由于原有空分热力学模型中变量多,非线性强,导致联立求解收敛性难,对此提出了基于多项式函数的回归方法,建立代理模型进行物性计算,简化了热力学计算并提高了动态模型的收敛性能,通过仿真验证了一定操作范围下局部代理模型的鲁棒性和准确性。2.采用有限元正交配置法对机理模型进行离散化,并用全联立法对空分动态过程进行模拟计算。设计了满足关键变量约束的动态优化命题,解决了稳态工况难收敛问题;提出了双层自适应变步长求解策略解决了变工况过程中模型收敛困难的问题。通过动态仿真,给出了关键变量在不同条件下的动态特性曲线,与HYSYS软件的仿真结果进行了验证比较,由于重构水力学方程造成的模型误差,通过参数估计方法校正模型,验证结果表明构建的动态机理模型能够准确、稳定地描述变负荷过程。3.为了提高机理模型实用性,采用有限元正交配置法对精馏塔模型进行约简,通过对空分下塔和全流程的仿真,验证了降阶模型在满足精度需求的同时缩减了模型规模,节省了计算时间;在降阶模型基础上引入故障扰动,构建了动态优化命题对典型氮塞故障进行动态仿真,求解得到的动态轨迹为现场故障处理提供了理论基础。

陈徽东[3](2020)在《基于拓扑分解的复杂结构化工过程模拟方法的研究及应用》文中研究指明以数学模拟为主要技术手段的系统分析已经成为研究化工生产过程的重要方法,在设计、优化、操作以及管理等方面发挥着重要的作用。随着化工技术的不断发展,各个尺度化工生产过程之间的耦合程度越来越高,导致描述化工生产过程的数学模型趋于复杂。目前,复杂化工过程的数学模拟在建模和求解方面均面临一定的困难。结构复杂性是化工过程数学模型复杂性的一个重要因素,所以针对复杂结构化工过程的数学模拟方法值得被进一步研究。本文针对复杂结构化工过程数学模拟中面临的若干问题,基于化工系统拓扑分解的相关理论,开发出一系列通用有效的复杂结构化工过程模拟方法和工具,并将其应用于相应的实际问题。具体内容包括如下几个部分:1.针对复杂流程系统建模繁琐且失误率高的问题,本文首先基于有向图的相关理论,开发了一款通用流程模拟系统组态工具。该组态工具具有可视化的绘图界面,自动将复杂化工过程结构模型的有向图形式转化为矩阵形式,实现了复杂流程系统图形化建模功能,提升了人工建模效率。同时,该组态工具灵活的节点和有向线配置功能也为各类流程模拟系统的开发奠定了基础。然后在通用流程模拟系统组态工具的基础上,本文提出了一种有向图类模拟系统的快速集成开发方法,并以通用化工稳态流程模拟系统为例,详细阐述了方法中参数配置、子系统设计和系统集成等具体过程。通过将本课题开发的通用化工稳态流程模拟系统与商业化的ASPEN Plus软件进行对比,展现了该方法的实用性和有效性。通用化工稳态流程模拟系统为有向图类模拟系统的开发提供了良好的范例,有一定的借鉴和指导意义。2.针对管网系统的结构和部分流体流动特征复杂性带来的模拟问题,本课题基于拓扑分解和双层法开发出一种通用管网系统模拟方法。首先,针对单个管道流动方程的复杂性,提出了一种双层法的管网系统模拟方法,通过引入管道流通能力常数获得内层简化模型,将复杂严格的单个管道流动方程作为外圈模型,通过内外圈交替迭代,减少复杂流动方程的调用次数,提高算法稳定性;然后针对结构复杂性问题,提出了一种基于五种基本拓扑结构的识别和简化方法,并理论上证明了通过该方法可以将实际过程中所有结构类型的管网系统逐步识别和简化成若干孤立管道,实现管网系统的自动系统分解;然后在识别和简化方法的基础上,开发出简化模型或者流通能力系统为常数的大型管网系统模拟方法,该方法按照识别和简化的过程和逆过程,顺序调用五种基本拓扑结构的简化和还原方程并迭代计算,完成整个管网系统数学模型的求解;最后,通过实例说明本章提出的模拟方法具有很好的收敛性和求解速度。3.针对复杂精馏过程模拟中面临的问题,本课题基于精馏过程内部的拓扑分解,建立了通用精馏过程动态模拟方法,并进一步开发出通用精馏过程动态模拟系统。首先,针对精馏过程复杂性主要来自于不同结构类型这一特点,提出了基于有向图的建模方法,并给出了精馏过程中若干单元模型。其中针对最重要的塔板单元模型,在充分考虑刚性和数值稳定性的前提下,退化刚性微分方程组建立塔板压力计算代数方程,利用“预测-校正”策略建立汽液相间组分传递方程,得到了塔板模型的微分代数混合方程组,并给出求解过程;然后在单元过程模型求解的基础上,基于序贯模块法,给出了适定性强和适用范围广的全局求解策略;最后根据动态模拟方法建立了通用精馏过程动态模拟系统,并将其应用于实际问题,验证本章提出的方法在数值稳定和求解速度方面具有良好特性。4.以流程模拟为主要技术手段,对生物丁醇精馏工艺进行设计、优化和操作等方面进行研究。首先,根据初始分离工艺,找出可优化的问题:乙醇在系统内富集和能量利用率低;然后,通过优化流程结构,解决乙醇在系统内富集的问题,通过变压和构造多间壁间壁塔实现热耦合,提高系统内部能量利用率;根据稳态流程模拟结果和技术经济模型,流程结构优化后工艺整体能耗从12.17MJ/kg降低到10.12MJ/kg,通过变压实现热耦合后工艺能耗降低到5.30MJ/kg,通过构造多间壁间壁塔实现热耦合后工艺能耗降低到6.12MJ/kg,技术经济计算和对比显示多间壁间壁塔工艺具有最低的生产成本。最后,针对经济性最好的多间壁间壁塔工艺,利用第四章研究的通用精馏过程动态模拟技术,对其开车过程进行研究,结果显示该工艺在实际操作上具有可行性。

尹树伟[4](2020)在《外部环流反应精馏塔的动态控制与分析:较不利体系》文中研究表明常规反应精馏塔(Conventional Reactive Distillation Column,CRDC)在处理相对挥发度排序为αC>αA>αD>αB的反应混合物时,相对挥发度最小的反应物B不断的在塔的底部积聚并且不能转化成生成物被抽取出去,塔底越来越多的反应物B不仅阻碍了可逆反应的正向进行,还造成总投资的增加。外部环流精馏塔(Reactive Distillation Columns with an External Recycle from Bottom to a Certain Stage of Reactive Section,RDC-ERBR)克服了这个缺陷。在外部环流结构的可回流作用下,塔底的反应物B与反应物A再次接触,发生反应,提升反应物的转化率。外部环流结构提升了反应精馏塔的稳态性能,同时,其对反应精馏塔的动态性能的影响同样值得研究。本课题以研究在较不利相对挥发度排序下外部环流反应精馏塔多种结构的动态控制为核心,将CRDC的动态表现作为基础,进行比较。RDC-ERBR有7个操作变量,比CRDC多了一个,即外部环流流量。控制方案的设计中一般冷凝器和再沸器液位分别由塔顶和侧面的出料流量控制,而塔顶和塔底的出料浓度可以被回流流量和再沸器热负荷调控,灵敏板上某组分的浓度调整着该组分的进料流量大小。一共设计了四种控制结构:CS0-CRDC,CS1-RDC-ERBR(外部环流流量是稳态固定值),CS2-RDC-ERBR(用外部环流流量控制灵敏板上B组分的浓度),CS3-RDC-ERBR(外部环流流量与B组分进料流量之间添加比值控制)。通过实验表明,外部环流结构提升了反应精馏塔的动态性能和可控性能。通过对理想条件下的可逆反应A+B(?)C+D研究证明了外部环流结构可以改善系统动态性能,提高抗干扰能力;通过对醋酸和甲醇的酯化反应的仿真模拟,验证了上述得出的结论。在外部扰动的作用下,RDC-ERBR有着更出色的动态表现,同时对外部环流流量加以控制也能提升系统的动态表现。课题研究结果表明当反应混合物相对挥发度是αC>αA>αD>αB时,RDC-ERBR系统的可控制能力和抗干扰能力更强。

田傲[5](2020)在《精馏塔控制系统仿真》文中进行了进一步梳理石油及化工产业是国民经济的发展重要支柱,精馏塔是石化行业分离和提纯过程中广泛的使用的重要操作单元和设备。其生产操作过程复杂,具有多变量和大滞后特性,各控制回路具有较为严重的耦合关系,分析和研究精馏塔相关控制回路和变量之间的动态关系,对精馏生产过程高效稳定运行具有重要的参考价值。本课题以组态王作为平台建立精馏塔动态模型,主要从以下方面进行研究:首先将精馏塔整体模型分成塔顶、塔板、塔釜、再沸器、冷凝器等几部分对其分别建模,采用逐板计算法的思想将各部分输入输出接口相互对应,进而得到精馏塔的整体模型。并且本文利用工业中常用的Aspen plus软件对精馏塔仿真结果进行对比验证。最后对精馏塔控制回路进行仿真分析,在得到的精馏塔整体模型基础上,根据常用的精馏塔控制方案,在精馏塔的控制回路中加入PID控制器,对其进行单回路开闭环仿真以及对整合后的整体系统进行开闭环仿真,结果也表明精馏塔控制系统有着良好的抗干扰能力,在干扰发生时可以保证塔顶产品的质量,并且可以根据生产要求调整塔顶产品的质量。基于组态王建立的精馏塔控制系统模型可以实时的对运行参数进行调整,使其更贴合实际运行情况。同时利用组态王的组件以及工具可以查看精馏塔任意时刻的运行状态,从而更好地掌握精馏塔的工作特性,对于精馏过程的分析以及控制的研究有着一定的意义。还可应用在企业培训、高校实践教育等领域中,通过对精馏塔仿真系统的学习,可以使企业员工和高校学生对实际生产有更加直观的了解,为其在未来的工作岗位中的应用和学习打下坚实的基础。

赵晓鹰,李娜娜[6](2019)在《乙烯精馏塔异常工况动态建模与分析》文中认为影响乙烯精馏分离效果和产品质量的关键因素是精馏塔板效率,板效率受气相夹带、雾沫夹带及漏液等因素的影响。正常工况时,回流量越大塔顶冷凝量越大,出料板温度越低。当回流量继续增大超过一定范围时,会引起精馏塔漏液导致板效率下降,此时出料板温度不再下降反而升高,出现反转现象,精馏塔进入反转异常工况。针对这个问题,建立乙烯精馏塔异常工况动态数学模型,利用流程模拟软件进行模拟,获取乙烯精馏塔异常工况下出料温度和乙烯摩尔浓度随回流量变化的曲线,分析乙烯精馏塔异常工况特性。

史鹏涛[7](2019)在《轻汽油醚化装置全流程模拟》文中认为随着环保要求的日趋严格和车用汽油质量标准的不断提升,生产出高效低污染的清洁燃料汽油已经成为各炼化企业必须完成的任务。而轻汽油醚化技术可以降低汽油中的烯烃含量,提高辛烷值,是实现油品升级的有效途径。本文以某石油炼化企业一套年产24万吨的轻汽油醚化装置为研究对象,通过对其生产工艺进行稳态模拟、动态建模与模拟,开发出了轻汽油醚化装置的仿真机,对于实际装置的生产操作与工艺的优化具有重要的指导意义。本文针对轻汽油醚化装置的生产工艺流程展开了详细的研究。首先,对生产工艺的原料以及产品规格做了细致分析,并剖析了工艺中的醚化反应机理,确定了模型采用的反应网络,对整个工艺流程从整体到细节都进行了深入分析与研究。然后,通过查阅文献资料并结合工艺设计说明,确定了轻汽油原料的模拟组分与醚化反应转化率,选取PR方程进行热力学性质计算,利用UniSim Design稳态流程模拟软件,对整个工艺进行了稳态模拟。稳态模拟结果与设计值相比较,平均相对误差为1.44%,计算数据准确合理。为接下来的动态流程模拟工作提供了可靠的基础。本文的重点工作是对轻汽油醚化工艺进行动态建模与模拟。首先,查找和估算了模拟组分的基础物性数据,建立了工艺过程中的醚化反应器、醚化精馏塔等主要单元设备模型;然后在单元模型的基础上建立了工艺的流程拓扑模型与过程控制模型;最后利用DSO工艺平台对动态模型进行了求解。模型计算的动态特性与实际过程相符,模型运行到稳定状态时的工艺指标与设计值相比,平均相对误差在2.30%以内,可以满足研究工艺及控制动态变化的要求。利用建立的动态模型,本文还进一步研究了轻汽油醚化工艺在若干工况下的动态特性,研究结果展示了实际工艺设计和控制方案良好的自调节能力。最后,本研究在动态模型的基础上,完成了仿DCS系统操作界面的绘制与组态,开发出轻汽油醚化工艺仿真机,在教学培训、工艺研究等方面都具有非常重要的实用价值。

李杰[8](2019)在《乳酸甲酯双隔板反应隔离壁蒸馏塔的设计与控制》文中进行了进一步梳理反应蒸馏塔将反应和分离两个过程融合到一个装置中,能够同时推进反应操作和分离操作的进行,在减少设备投资以及能耗方面有较大的优势。现有的研究成果表明,传统的反应蒸馏塔能很好地实现对最有利相对挥发度排序的物系和较有利相对挥发度排序的物系的反应和分离过程。然而在面对相对挥发度排序为最不利的物系时(两种生成物沸点介于两种反应物之间),由于部分未反应的反应物在蒸馏塔的塔顶和塔底聚集,因此常规的反应蒸馏塔难以分离这类反应混合物。通常情况下采用外部环流的形式或者在塔顶塔底设置反应段的形式来应对这种不利的聚集情况。虽然这些方式有效改善了蒸馏塔塔内物质耦合,促进了反应的进行,然而对于后续产物的分离常常需要1-2的个常规蒸馏塔组成反应分离的多塔体系来完成,这对减少设备投资和能耗带来不利的影响。针对上述问题,在现有的反应分离结构基础上,本文设计了一种带有双隔板的反应隔离壁蒸馏塔(R-DWDC)结构,根据选取的过量反应物的不同,采用两种外部环流的形式:底部-反应段顶部环流和塔顶-塔底环流。隔离壁的设置使得反应过程和后续分离过程发生在一个塔中,有效的增强了物质和能量的耦合,与常规的反应分离双塔体系相比具有更好的稳态性能。选取乳酸和甲醇反应生成乳酸甲酯和水的酯化反应为例,以年总投资(TAC)为目标函数,在化工流程软件Aspen Plus中分别设计并优化常规反应分离结构、乳酸过量的双隔板R-DWDC、甲醇过量的双隔板R-DWDC。分析并比较三种情况的最优稳态结构的反应速率、主要部分液相分布情况和各项经济性能指标。基于三者中经济性能指标最优的结构,采用三点温度控制策略,在施加进料流量和进料组成扰动的情况下对比双隔板R-DWDC和常规反应分离结构的动态性能。结果表明,甲醇过量的双隔板结构TAC节省约28.4%,其中设备投资(CI)节省约36.86%,操作费用(OC)节省约22.132%。在进料流量和进料组成发生阶跃扰动情况下,双隔板R-DWDC结构具有更短的调整时间和超调量,表明其具有更好的抗干扰能力。

黄冬[9](2018)在《化工过程工况迁移控制 ——以裂解装置乙烯精馏塔为例》文中提出化工过程系统的主要特点在于流程复杂、生产条件多变以及能耗巨大等。在生产条件多变的背景下,大范围的工况变化时有发生,而且由于流程复杂,常规的过程控制难以实现工况的平稳过渡。工况迁移是指大范围的工况变化过程,工况迁移控制就是针对该过程所采用的控制方式。本文从动态建模、工况点稳态优化、工况点之间的动态控制三个方面系统地讨论了化工过程工况迁移问题。本文首先提出气液相混合精馏塔的全动态建模方法,并对某实际裂解制乙烯装置中的乙烯精馏塔进行了建模及仿真。传统精馏塔动态建模方法中,仅讨论了塔板上的液相动态过程,而忽略了降液管和板间气相空间的动态过程。本文通过机理分析,考虑降液管的液相滞留量和气相空间的气相滞留量,建立了精馏塔的完整动态数学模型,并将该建模方法应用于乙烯精馏塔,仿真结果验证了全动态建模方法的合理性。接下来,针对乙烯精馏塔工况迁移问题,讨论稳态工况点的优化,即根据生产条件的变化来优化目标工况点的位置。稳态优化所依赖的稳态模型是动态模型的特殊形式。本文从后续生产过程的经济效益和工况迁移过程的可操作性两个方面来讨论目标工况点的影响。具体来说,从乙烯装置整体考虑,引入循环能效系数,将经济效益量化为系统总能耗,同时将可操作性量化为气液相负荷的变化量。在此基础上构建了经济效益和可操作性的均衡优化模型,并提出变量约束法求解多目标优化问题,得到了稳态优化问题的非劣解集,在非劣解集中折衷选择最优解,即最优稳态工况。在工况点稳态优化的基础上,接下来讨论工况点之间的动态迁移控制问题。首先需要明确工况迁移控制的目标,即在满足生产指标的前提下以最简单可靠的方式完成当前工况到目标工况的迁移。本文从以下方面一步步对动态迁移过程的控制进行了深入讨论:(1)讨论了生产过程中的两种控制策略,即常规控制策略和动态优化策略。首先讨论了常规控制策略下控制结构调整对控制性能的影响,从侧面说明了讨论以动态优化为代表的工况迁移控制的必要性。针对动态优化策略,考虑到化工过程对象状态变量数较多的特点,采用控制向量参数化方法将动态优化问题转化为混合整数非线性规划问题,并在计算能力受限的条件下,通过整型变量和实型变量轮转优化的方式逼近最优解,即最优迁移轨迹。(2)考虑常规控制策略与动态优化策略的协调问题,讨论了动态优化的结构调整方案。优化结构调整就是在不改变原始常规控制结构的前提下,将常规控制与过程对象构成的整体作为优化对象,常规控制单元的输入作为优化变量。优化结构调整避免了动态优化策略实施过程中对基本控制系统结构的改变。另外,引入等效滤波器的概念,直观地体现了优化结构调整前后的差异性,说明优化结构调整对迁移过程控制性能的积极影响。同时分析了等效滤波器参数对最优控制性能的影响,为进一步提高控制性能提供了一种有效途径。(3)考虑常规控制策略与动态优化策略的选择问题,提出了迁移控制方案的选择判定准则。在生产条件发生变化时,有必要迅速判断其引起的工况变化程度是否超出常规控制策略的可调范围,若超出,则采用以动态优化为代表的工况迁移控制策略,反之,则无需改进控制策略。本文引入满足一定性质的中间变量,来估计常规控制策略下的控制性能,即针对不同的迁移过程,通过计算中间变量来预估生产指标的变化,从而针对性地选择控制策略。最后,总结了本文主要研究内容,并对未来可能开展的工作进行了展望。

罗利杰[10](2017)在《精馏塔通用动态模拟与研究》文中进行了进一步梳理目前在精馏塔稳态模拟方面,以前的学者已经研究得很成熟了。精馏塔动态模拟常用到平衡级模型、非平衡级模型和混合池模型。平衡级模型具有建模简单,求解也较为容易的优点,但理论级的基本假设与实际不符,计算结果有偏差。非平衡级模型和混合池模型计算较为准确,但计算难度大,参数也不好查取。另一方面,以前的模型是将整个精馏塔作为一个建模对象来考虑的,偶见精馏塔板模型,也研究得不透彻。本文基于平衡级模型,建立精馏塔板模型,再将精馏塔板连接成全塔模型。本文通过研究精馏塔动态模型中的平衡级模型,实现了物料平衡、能量平衡、相平衡的机理建模,对于动量平衡,解决了精馏塔版的上升气量和塔板溢流量的机理建模,减少了对象计算量。在组分物性计算和模型求解的时候,采用通用快速的的求解方法,减少了算法计算量,满足了动态模拟实时快速的计算要求。得到的精馏塔板模型按照一定规则连接成精馏塔模型后,适用于常压、减压和加压精馏塔,达到了通用性的目的。研究结果用来模拟丁辛醇装置中的丁醛异构物塔、丁醇预精馏塔、丁醇精馏塔、丁醇异构物塔、辛醇预精馏塔和辛醇精馏塔。模拟之后,精馏塔的温度分布、压力分布、分离效果、各板的上升气量和溢流液量都和实际值较为相符。在改变进料量和进料组成后,也能快速响应,形成稳定或不稳定的状态,达到预期的结果。

二、精馏塔分离块动态数学模型(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、精馏塔分离块动态数学模型(论文提纲范文)

(2)深冷空分动态过程建模及仿真研究(论文提纲范文)

致谢
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 空分系统及其模型概述
        1.2.1 空分工艺流程
        1.2.2 空分过程模型
        1.2.3 空分机理建模难点
    1.3 机理建模方法及模拟问题求解策略
        1.3.1 联立方程法
        1.3.2 微分代数方程组求解方法
        1.3.3 建模平台及求解器
    1.4 空分动态模型约简及故障仿真
        1.4.1 模型约简方法
        1.4.2 空分过程故障仿真
    1.5 本文研究内容
第二章 空分精馏过程动态建模及仿真分析
    2.1 引言
    2.2 空分精馏系统动态机理建模
        2.2.1 空分建模对象
        2.2.2 空分精馏塔机理建模
        2.2.3 其他模块机理建模
    2.3 深冷空分热力学计算方法
        2.3.1 物性模型回归原理
        2.3.2 物性方法准确性验证
        2.3.3 空分下塔仿真分析
    2.4 本章小结
第三章 空分精馏系统全流程动态模拟及验证
    3.1 引言
    3.2 空分全联立模型分析
        3.2.1 模型Index分析
        3.2.2 自由度分析
        3.2.3 刚性特征分析
    3.3 动态模拟及验证
        3.3.1 有限元正交配置离散化方法
        3.3.2 单一工况下动态模拟及分析
        3.3.3 变工况动态模拟及分析
        3.3.4 现场单工况模拟验证
    3.4 本章小结
第四章 空分动态模型约简及故障模拟
    4.1 引言
    4.2 机理模型约简
        4.2.1 基于正交配置法的精馏塔降阶模型
        4.2.2 空分精馏塔实例应用
    4.3 基于机理模型的故障模拟
        4.3.1 氮塞故障的常见原因
        4.3.2 氮塞故障模拟策略
        4.3.3 氮塞故障模拟及分析
    4.4 本章小结
第五章 研究总结与展望
    5.1 论文总结
    5.2 研究展望
参考文献
作者简历及在学期间取得的科研成果

(3)基于拓扑分解的复杂结构化工过程模拟方法的研究及应用(论文提纲范文)

学位论文数据集
摘要
ABSTRACT
符号说明
第一章 绪论
    1.1 化工系统工程和化工流程模拟
        1.1.1 化工系统工程
        1.1.2 化工流程模拟技术的历史与现状
    1.2 系统分解方法的研究进展
        1.2.1 系统分块
        1.2.2 流程切割
    1.3 管道网络系统模拟方法的研究进展
        1.3.1 非线性代数方程组直接求解方法
        1.3.2 图论方法
        1.3.3 人工智能方法
        1.3.4 三种求解方法的对比
        1.3.5 管道网络系统模拟方法的实际应用
    1.4 间壁式精馏塔的研究进展
        1.4.1 间壁式精馏塔的发展历史
        1.4.2 间壁式精馏塔的研究现状
    1.5 生物丁醇精馏分离工艺的研究进展
        1.5.1 发酵分离耦合的研究进展
        1.5.2 精馏工艺的研究进展
    1.6 选题背景和研究内容
第二章 基于有向图的通用流程模拟系统组态工具的开发及应用
    2.1 引言
    2.2 组态工具的开发
        2.2.1 功能分析
        2.2.2 系统设计
        2.2.3 功能实现
        2.2.4 运行效果
    2.3 基于组态工具的有向图类模拟系统开发方法
    2.4 化工稳态流程模拟系统的开发
        2.4.1 单元和物流的参数配置
        2.4.2 结构模型的建立
        2.4.3 基于邻接矩阵的循环结构识别与排序
        2.4.4 切断物流的迭代格式
        2.4.5 化工稳态流程模拟系统的集成
        2.4.6 应用实例
    2.5 本章小结
第三章 基于拓扑分解的管网系统模拟方法的研究
    3.1 引言
    3.2 管网系统数学模型
    3.3 管网系统的图形化建模
    3.4 管网系统数学模型的求解
        3.4.1 基于双层法的求解算法框架
        3.4.2 管网系统简化模型的求解
        3.4.3 管网系统严格模型的求解
    3.5 应用实例
        3.5.1 实例一
        3.5.2 实例二
    3.6 本章小结
第四章 基于拓扑分解的通用精馏过程动态模拟方法的研究
    4.1 引言
    4.2 通用精馏过程动态模型的建立
        4.2.1 单元模型的建立
        4.2.2 结构模型的建立
    4.3 通用精馏过程动态模型的求解
        4.3.1 单元过程求解
        4.3.2 基于序贯模块法的全局求解策略
    4.4 通用精馏过程动态模拟系统的开发
        4.4.1 架构设计
        4.4.2 全局变量设计
        4.4.3 函数设计与实现
        4.4.4 控制功能的实现
    4.5 应用实例
    4.6 本章小结
第五章 基于流程模拟的生物丁醇精馏工艺的研究
    5.1 引言
    5.2 研究内容与方法
        5.2.1 原料组成与产品要求
        5.2.2 初始分离序列及工艺参数
        5.2.3 热力学方法
        5.2.4 技术经济评价
    5.3 基于稳态流程模拟的工艺设计与优化
        5.3.1 初始工艺分析
        5.3.2 设计与优化方法
        5.3.3 设计与优化结果
    5.4 基于动态流程模拟的多间壁间壁塔开车过程研究
        5.4.1 动态模型的建立
        5.4.2 模拟开车过程结果与讨论
    5.5 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 本课题的创新点
    6.3 展望
参考文献
附录
致谢
研究成果及发表的学术论文
作者及导师简介
北京化工大学博士研究生学位论文答辩委员会决议书

(4)外部环流反应精馏塔的动态控制与分析:较不利体系(论文提纲范文)

学位论文数据集
摘要
ABSTRACT
符号说明
第一章 绪论
    1.1 课题研究的背景
    1.2 反应精馏塔的发展历程
    1.3 反应精馏塔的特点
    1.4 课题研究的目的与意义
    1.5 论文架构
    1.6 本章小结
第二章 反应精馏过程的建模
    2.1 引言
    2.2 建立数学模型
    2.3 仿真模拟环境
    2.4 本章小结
第三章 外部环流反应精馏塔的控制方案的设计
    3.1 引言
    3.2 外部环流精馏塔控制方案设计理论
    3.3 反应精馏塔灵敏板的选择
    3.4 控制器参数的整定
    3.5 本章小结
第四章 理想放热反应的动态控制与分析
    4.1 引言
    4.2 外部环流反应精馏塔的设计原理
    4.3 四元理想放热可逆反应RDC-ERBR的稳态特性
    4.4 四元理想放热可逆反应RDC-ERBR的开环特性
    4.5 四元理想放热可逆反应RDC-ERBR的闭环响应
        4.5.1 设计RDC-ERBR的控制方案
        4.5.2 确定灵敏板
        4.5.3 RDC-ERBR和CRDC闭环响应
        4.5.4 三种RDC-ERBR控制结构闭环特性的比较
    4.6 本章小结
第五章 醋酸和甲醇酯化反应的动态控制与分析
    5.1 引言
    5.2 醋酸甲醇酯化反应中RDC-ERBR的过程研究
    5.3 醋酸甲醇反应的开环特性
    5.4 醋酸甲醇反应的闭环特性
        5.4.1 设计RDC-ERBR的控制方案
        5.4.2 选择灵敏板
        5.4.3 醋酸甲醇酯化反应的闭环响应
        5.4.4 三种RDC-ERBR控制结构闭环特性的比较
    5.5 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
致谢
研究成果及发表的学术论文
导师与作者简介
附件

(5)精馏塔控制系统仿真(论文提纲范文)

中文摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 精馏塔数学模型
        1.2.1 模型的分类
        1.2.2 精馏塔数学模型建立及仿真方法
    1.3 本课题主要的研究工作
    1.4 小结
第2章 精馏塔静态模型分析与仿真
    2.1 精馏塔工作原理
    2.2 塔板模型
        2.2.1 塔板上的换热过程分析
        2.2.2 进料板的过程分析
        2.2.3 上升气量模型
        2.2.4 塔板溢流模型
    2.3 塔顶模型
    2.4 塔釜模型
    2.5 操作线方程以及露点温度
        2.5.1 精馏段操作线方程
        2.5.2 提馏段操作方程
        2.5.3 泡点和露点计算
    2.6 精馏塔静态仿真与验证
        2.6.1 组态王简介
        2.6.2 Aspen plus简介
        2.6.3 基于组态王的精馏塔静态仿真程序设计
        2.6.4 Aspen plus稳态模拟
    2.7 小结
第3章 精馏塔动态建模与仿真
    3.0 精馏塔控制方案
    3.1 再沸器建模
    3.2 冷凝器建模
    3.3 冷凝罐液位模型建立及仿真
    3.4 塔釜液位模型建立及仿真
    3.5 塔顶温度模型建立及仿真
    3.6 小结
第4章 精馏塔单回路控制建模及仿真
    4.1 PID控制器
    4.2 冷凝罐液位控制闭环仿真
    4.3 塔釜液位控制闭环仿真
    4.4 塔顶温度控制闭环仿真
    4.5 小结
第5章 精馏塔耦合关系分析及仿真
    5.1 精馏塔耦合关系分析
    5.2 精馏塔开环系统仿真
        5.2.1 进料量改变对精馏塔的影响
        5.2.2 进料温度改变对精馏塔的影响
    5.3 过程闭环系统仿真
        5.3.1 进料温度改变对精馏过程的影响
        5.3.2 进料流量改变对精馏过程的影响
        5.3.3 塔顶温度设定值改变对精馏过程的影响
    5.4 小结
第6章 总结
参考文献
作者简介
读研期间发表的学术论文
致谢

(6)乙烯精馏塔异常工况动态建模与分析(论文提纲范文)

符 号 说 明
1 乙烯精馏塔分段处理
2 乙烯精馏塔异常工况特性分析
    2.1 雾沫夹带
    2.2 气相夹带
    2.3 漏液
3 乙烯精馏塔异常工况动态建模与分析
    3.1 异常工况动态数学模型建立
    3.2 乙烯精馏塔异常工况动态模拟分析
4 结束语

(7)轻汽油醚化装置全流程模拟(论文提纲范文)

学位论文数据集
摘要
abstract
符号说明
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 FCC轻汽油醚化工艺简介
        1.2.1 国外轻汽油醚化工艺
        1.2.2 国内轻汽油醚化工艺
        1.2.3 国内外工艺方法对比
        1.2.4 轻汽油醚化工艺的模拟研究
    1.3 化工系统工程简介
        1.3.1 化工系统工程的研究任务与内容
        1.3.2 化工系统工程的研究方法与工具
    1.4 化工流程模拟概述
        1.4.1 稳态流程模拟
        1.4.2 动态流程模拟
    1.5 化工装置仿真机
    1.6 本论文研究内容和意义
第二章 工艺流程简介与分析
    2.1 原料规格、催化剂规格和产品规格
    2.2 醚化反应分析
        2.2.1 醚化反应机理与反应网络
        2.2.2 醚化反应独立反应数分析
    2.3 工艺流程简介
        2.3.1 醚化反应部分
        2.3.2 醚化蒸馏和后醚化反应部分
        2.3.3 甲醇回收部分
    2.4 本章小结
第三章 稳态流程模拟
    3.1 系统组分和含量的确定
    3.2 醚化反应转化率的确定
    3.3 热力学方法的选择
        3.3.1 热力学方法分类
        3.3.2 热力学方法选择
    3.4 单元操作模型的选择
    3.5 设备操作参数的确定与自由度分析
    3.6 循环物流的切割与模型求解
    3.7 稳态模拟结果的验证与讨论
        3.7.1 第一醚化反应器
        3.7.2 第二醚化反应器
        3.7.3 醚化精馏塔
        3.7.4 后醚化反应器
        3.7.5 甲醇萃取塔
    3.8 本章小结
第四章 动态模型建立与求解
    4.1 基础物性数据的估算
        4.1.1 正常沸点
        4.1.2 临界参数
        4.1.3 偏心因子
        4.1.4 饱和蒸汽压
        4.1.5 汽化焓
        4.1.6 热容
    4.2 基本模型的建立
        4.2.1 物料衡算
        4.2.2 热量衡算
        4.2.3 相平衡计算
    4.3 设备模型的建立
        4.3.1 醚化反应器模型
        4.3.2 醚化精馏塔模型
        4.3.3 混合器模型
        4.3.4 分流器模型
        4.3.5 泵设备模型
        4.3.6 罐式设备模型
        4.3.7 换热设备模型
        4.3.8 萃取塔模型
    4.4 流程结构模型的建立
        4.4.1 仿真流程图
        4.4.2 过程矩阵的建立
    4.5 过程控制模型的建立
        4.5.1 简单控制模型
        4.5.2 复杂控制模型
    4.6 动态模拟全流程求解策略
    4.7 本章小结
第五章 动态模拟结果与讨论
    5.1 主要设备动态模拟结果
        5.1.1 第一醚化反应器
        5.1.2 第二醚化反应器
        5.1.3 醚化精馏塔
        5.1.4 后醚化反应器
        5.1.5 甲醇萃取塔
    5.2 控制模型的验证
        5.2.1 简单控制模型的验证
        5.2.2 复杂控制模型的验证
    5.3 自调节能力
    5.4 动态模拟结果讨论
    5.5 本章小结
第六章 结论与展望
参考文献
附录1
附录2
致谢
研究成果及发表的学术论文
作者简介及导师简介
附件

(8)乳酸甲酯双隔板反应隔离壁蒸馏塔的设计与控制(论文提纲范文)

学位论文数据集
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 研究的目的和意义
    1.3 隔离壁精馏塔的研究历史
    1.4 隔离壁精馏塔的研究现状
        1.4.1 隔离壁蒸馏塔的稳态设计与优化
        1.4.2 隔离壁蒸馏塔的动态控制
    1.5 隔离壁精馏塔的结构及原理
    1.6 论文结构
    1.7 本章小结
第二章 双隔板反应隔离壁蒸馏塔的原理与设计
    2.1 现有结构存在的缺陷
    2.2 双隔板反应隔离壁蒸馏塔的提出
    2.3 双隔板反应隔壁塔数学模型的建立
        2.3.1 稳态模型
        2.3.2 动态模型
    2.4 双隔板反应隔壁塔的设计流程
    2.5 经济指标描述
    2.6 本章小结
第三章 合成乳酸甲酯的双隔板R-DWDC稳态设计
    3.1 过程描述
    3.2 常规反应分离结构的设计
        3.2.1 常规结构各个变量优化流程
        3.2.2 各个变量与TAC的关系
    3.3 乳酸过量的双隔板R-DWDC的设计
    3.4 甲醇过量的双隔板R-DWDC的设计
    3.5 三种结构的稳态性能分析与比较
    3.6 本章小结
第四章 乳酸甲酯的双隔板反应隔离壁蒸馏塔的的动态控制
    4.1 双隔板R-DWDC动态模型的建立
    4.2 双隔板R-DWDC控制系统的设计
        4.2.1 过程变量分析
        4.2.2 温度灵敏板的选择
        4.2.3 输入输出变量配对分析
        4.2.4 控制器设计
    4.3 RDC与双隔板R-DWDC动态特性比较
        4.3.1 进料流量扰动分析
        4.3.2 进料组成扰动分析
    4.4 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
致谢
研究成果及发表的学术论文
导师与作者简介
附件

(9)化工过程工况迁移控制 ——以裂解装置乙烯精馏塔为例(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
创新点
第1章 绪论
    1.1 化工过程工况迁移研究背景
    1.2 化工过程工况迁移研究基础
        1.2.1 工况迁移过程的定义
        1.2.2 化工过程的动态建模
        1.2.3 化工过程的稳态优化
        1.2.4 化工过程的动态优化
    1.3 化工过程工况迁移问题剖析
    1.4 研究内容及结构安排
    1.5 本章小结
第2章 精馏塔动态机理模型
    2.1 数学模型整体考虑
    2.2 精馏塔基本动态机理模型
        2.2.1 板式精馏塔机理模型概述
        2.2.2 传统塔板动态模型
    2.3 精馏塔全动态机理模型
        2.3.1 精馏塔动态过程分析
        2.3.2 塔板机理分析及建模
        2.3.3 降液管机理分析及建模
        2.3.4 气相空间机理分析及建模
    2.4 乙烯精馏塔动态模型建立
        2.4.1 乙烯精馏塔的独具特征
        2.4.2 动态模型的仿真求解
    2.5 本章小结
第3章 乙烯精馏塔工况点的均衡优化
    3.1 乙烯精馏塔工况迁移描述
    3.2 乙烯精馏塔工况点经济效益优化
        3.2.1 经济效益总体分析
        3.2.2 循环能耗分析
        3.2.3 循环能效系数的估算
        3.2.4 经济效益优化的构建和求解
    3.3 经济效益和可操作性的均衡优化
        3.3.1 乙烯精馏塔工况点可操作性分析
        3.3.2 多目标优化策略
        3.3.3 乙烯精馏塔的优化求解
    3.4 本章小结
第4章 乙烯精馏塔工况迁移策略
    4.1 迁移动态过程的数学描述
    4.2 基于常规控制的乙烯精馏塔工况迁移
        4.2.1 乙烯精馏塔常规控制策略
        4.2.2 基于质量指标常规控制策略
        4.2.3 基于安全指标常规控制策略
    4.3 基于动态优化的乙烯精馏塔工况迁移
        4.3.1 工况迁移问题的动态优化策略
        4.3.2 乙烯精馏塔工况迁移动态优化求解
    4.4 本章小结
第5章 迁移控制策略的协调方案
    5.1 问题描述
    5.2 动态优化结构调整
        5.2.1 等效滤波器
        5.2.2 优化模型描述
    5.3 乙烯精馏塔工况迁移动态优化结构调整
        5.3.1 固定滤波器参数的动态优化
        5.3.2 可调滤波器参数的动态优化
    5.4 本章小结
第6章 迁移控制策略的选择判定
    6.1 控制策略选择分析
    6.2 控制策略判定准则
    6.3 乙烯精馏塔不同迁移过程控制策略选择
    6.4 本章小结
第7章 结论与展望
    7.1 研究内容总结
    7.2 后续工作展望
参考文献
致谢
个人简历、在学期间发表的学术论文及研究成果
学位论文数据集

(10)精馏塔通用动态模拟与研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 文献综述
    1.1 化工流程模拟系统概况
        1.1.1 动态流程模拟系统
        1.1.2 化工装置动态仿真系统
    1.2 精馏塔模拟计算
    1.3 精馏塔数学模型介绍
        1.3.1 精馏塔数学模型的分类
        1.3.2 平衡级模型
        1.3.3 非平衡级模型
        1.3.4 一维活塞流动模型
        1.3.5 三维非平衡混合池模型
    1.4 丁辛醇工业简介
    1.5 本课题的研究内容及意义
        1.5.1 精馏塔通用模块开发
        1.5.2 精馏塔模块应用于丁辛醇装置
第二章 丁辛醇精馏系统工艺分析
    2.1 丁醛异构物塔
    2.2 丁醇精馏系统
        2.2.1 丁醇预精馏塔
        2.2.2 丁醇精馏塔
    2.3 丁醇异构物系统
    2.4 辛醇精馏系统
        2.4.1 辛醇预精馏塔
        2.4.2 辛醇精馏塔
第三章 精馏塔数学模型的建立
    3.1 精馏塔建模思路
    3.2 物料平衡与能量平衡
        3.2.1 物料平衡模型建立
        3.2.2 能量平衡模型建立
    3.3 气液平衡模型
    3.4 上升气量与塔板溢流模型
        3.4.1 上升气量计算
        3.4.2 塔板溢流模型
    3.5 塔板模块搭建精馏塔模型
第四章 组分物性数据的计算及模型的求解
    4.1 基础物性数据的计算
        4.1.1 临界性质计算
        4.1.2 液体摩尔体积的计算(在标准沸点下)
        4.1.3 沸点的计算
    4.2 气液平衡求解算法
    4.3 常用于模拟的几种算法
第五章 丁辛醇精馏系统仿真操作与模拟结果
    5.1 丁醛异构物塔
        5.1.1 仿真操作过程
        5.1.2 模拟结果
    5.2 丁醇精馏系统模拟结果
        5.2.1 丁醇预精馏塔
        5.2.2 丁醇精馏塔
    5.3 丁醇异构物塔
        5.3.1 仿真操作过程
        5.3.2 模拟结果
    5.4 辛醇精馏系统模拟结果
        5.4.1 辛醇预精馏塔
        5.4.2 辛醇精馏塔
    5.5 精馏塔模块性能讨论
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
        6.2.1 关于塔板模块的通用性
        6.2.2 塔板模块的应用
参考文献
致谢
作者及导师简介
附件

四、精馏塔分离块动态数学模型(论文参考文献)

  • [1]甲基丙烯酸甲酯装置动态模拟及控制方案优化[D]. 秦桂生. 北京化工大学, 2021
  • [2]深冷空分动态过程建模及仿真研究[D]. 楼红枫. 浙江大学, 2021(01)
  • [3]基于拓扑分解的复杂结构化工过程模拟方法的研究及应用[D]. 陈徽东. 北京化工大学, 2020(01)
  • [4]外部环流反应精馏塔的动态控制与分析:较不利体系[D]. 尹树伟. 北京化工大学, 2020(02)
  • [5]精馏塔控制系统仿真[D]. 田傲. 吉林化工学院, 2020(11)
  • [6]乙烯精馏塔异常工况动态建模与分析[J]. 赵晓鹰,李娜娜. 化工自动化及仪表, 2019(10)
  • [7]轻汽油醚化装置全流程模拟[D]. 史鹏涛. 北京化工大学, 2019(06)
  • [8]乳酸甲酯双隔板反应隔离壁蒸馏塔的设计与控制[D]. 李杰. 北京化工大学, 2019(06)
  • [9]化工过程工况迁移控制 ——以裂解装置乙烯精馏塔为例[D]. 黄冬. 中国石油大学(北京), 2018(01)
  • [10]精馏塔通用动态模拟与研究[D]. 罗利杰. 北京化工大学, 2017(04)

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精馏塔分离块的动态数学模型
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