碳酸二乙酯反应精馏隔壁塔的设计与控制

摘要

本文系统的研究了反应精馏法生产碳酸二乙酯工艺的设计与控制。选择了均相催化剂乙醇钠作为反应的催化剂。由于反应体系中存在共沸物，对反应物的进料位置讨论进行了，采用了一个非常规的进料位置：较重的反应物碳酸二甲酯在反应段中部进料，较轻的反应物乙醇在反应段的顶部进料。设计了一个反应精馏两塔流程，并根据年度费用TAC进行优化。在塔板数、进料状况和产品规格相同的情况下，设计了反应精馏隔壁塔。相比于反应精馏两塔流程，反应精馏隔壁塔可以节省18.7%的能量消耗和13.9%的年度费用。 对反应精馏隔壁塔的动态控制结构进行了研究。提出了四种控制方案，并通过引入流量和组成扰动来对四种控制方案进行比较。控制结构 CS1能够使系统重新达到稳态，但所需时间较长且瞬时浓度偏差较大。控制结构CS2在CS1的基础上加入了前馈控制器，减小了产品的瞬时浓度偏差，但使系统达到稳态的时间仍较长。控制结构CS3在CS2的基础上，对汽提塔的压力进行控制，减小了达到稳态的时间。控制结构CS4在CS2的基础上，维持了液相分流比恒定，能够使系统快速达到稳定状态，产品的瞬时浓度偏差较小，重新达到稳态时产品的浓度与规格要求相差不大。

目录

声明

第1章 文献综述

1.1 碳酸二乙酯的性质及用途

1.2 碳酸二乙酯的合成方法

1.3 酯交换反应的催化剂

1.4 化工过程强化技术

1.5 化工过程稳态设计

1.6 过程控制与动态模拟

1.7 本论文研究内容

第2章 传统反应精馏流程合成碳酸二乙酯

2.1 反应体系的热力学模型与动力学方程

2.2 传统反应精馏流程设计

第3章 反应精馏隔壁塔的设计与优化

3.1 反应精馏隔壁塔的设计

3.2 反应精馏隔壁塔与传统反应精馏流程稳态经济比较

第4章 反应精馏隔壁塔的控制结构设计

4.1 温度控制板的选择

4.2 反应精馏隔壁塔温度控制结构CS1

4.3 反应精馏隔壁塔温度控制结构CS2

4.4 反应精馏隔壁塔温度控制结构CS3

4.5 反应精馏隔壁塔温度控制结构CS4

4.6 四种控制结构性能的比较

第5章 总结

符号说明

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢