基于三氯甲硅烷歧化反应制备硅烷的多反应段反应精馏塔的控制与分析

摘要

在处理复杂反应混合物的分离提纯时，传统工业中有很大一部分工艺仍旧采用单反应段反应蒸馏塔进行目标产物的生产制造。而传统单反应段塔由于在设计上缺乏更多的自由度来进行体系结构的综合设计分析，这就造成了整个系统只能单纯地依靠投入更多的能源来达到目标产品的提纯与分离。借助三氯甲硅烷歧化制备硅烷这一物系，将若干个反应段运用塔中，来阐述多反应段反应蒸馏塔的独特之处。该反应是一个三步连续可逆体系涉及到五种组分而且具有较为不利的热力学转化特性。基于该反应体系，对单反应段塔、双反应段塔以及三反应段塔采用了相同的总塔板数、相同数量的反应塔板以及等量的反应催化剂。这样一来就可以大幅度简化三种设计的分析对比，仅仅从冷凝器或者再沸器热负荷就可以判定系统性能的好坏。通过对单反应段塔与多反应段塔的稳态结构设计以及对比分析，仿真结果表明，多反应段塔不仅能够大幅度降低能耗、资金投入以及运营成本，而且能够降低反应之间的强相互作用。在多反应段塔上安装中间冷凝器的尝试，也进一步证明了在过程的综合分析过程中应用多反应段的热力学合理性。更重要的是在动态特性和可控性分析上，实验数据表明，多反应段塔表现出更小的峰值偏差和更短的稳定时间，同时具备更强的跟踪特性。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 研究问题的背景

1．3 创新点的提出

1．4 本文主要研究内容

第二章 工业蒸馏技术的研究与扩展

2．1 反应蒸馏技术发展概况

2．2 多反应段反应蒸馏现状

2．3 本章小结

第三章 多反应段反应蒸馏塔稳态模型分析

3．1 多反应段反应蒸馏塔发展基本概要

3．2 三氯甲硅烷歧化反应制备硅烷反应蒸馏塔稳态结构设计

3．3 多反应段塔制备甲硅烷的稳态设计比较

3．4 本章小结

第四章 多反应段反应蒸馏塔动态特性分析

4．1 动态模型构建

4．2 动态模型检验

4．3 开环特性对比

4．3．1 调节通道特性比较

4．3．2 扰动通道特性比较

4．4 控制决策选取与闭环分析

4．4．1 控制方案制定

4．4．2 闭环特性分析

4．5 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

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