VCM硫酸干燥塔的动态模拟

摘要

硫酸体系非常复杂，到目前为止仍然没有合适的数学模型能够准确描述硫酸体系的气液相平衡。但作者采用的活度系数法能够在操作条件内对硫酸体系进行准确预测。
　　 硫酸干燥塔是电石法生产氯乙烯(VCM)工艺中对混合气进行干燥的关键设备，对硫酸干燥塔进行准确的模拟计算，对指导该生产过程的设计和操作有着重要的意义。
　　 对一个干燥过程进行模拟计算，首先要在一定的假设条件下根据一系列守衡原理和物理、化学定律建立描述干燥过程的数学模型，然后在某些约束条件下进行求解，得到气液两相的组成、温度和流率等参数在于燥塔内的分布。从而找出影响这些参数分布的因素。
　　 该工艺过程的特点是流程结构复杂，组分繁多，体系非理想性强。硫酸干燥是本工艺过程中典型的重要分离设备，文中对其进行了深入的分析和论证，建立了严谨的数学模型，并采用适当的数学方法进行了求解。
　　 在汽液平衡计算过程中采用了双层法，即用简化模型动态的逼近严格模型。内层迭代采用克拉伯龙饱和蒸汽压方程计算平衡常数。然后，再调用严谨的热力学进行判敛逼近。此法大大提高了计算效率和稳定性。
　　 整个模拟过程能够很好地反映出装置正常工况时的设备运行情况。对不同操作条件下的设备运行情况进行了模拟计算，模拟结果不仅可以作为操作人员分析生产过程的依据，而且还为改进设计和操作条件以达到提高硫酸干燥塔处理能力和降低能量消耗的目的提供了有价值的参考。

目录

文摘

英文文摘

学位论文数据集

符号说明

第一章 文献综述

1.1 化工流程模拟概述

1.2 化工流程模拟的基本方法

1.2.1 稳态流程模拟

1.2.2 动态流程模拟

1.2.3 动态模拟与稳态模拟的比较

1.3 流程模拟系统的组成

1.3.1 系统模型

1.3.2 物性数据

1.3.3 求解方法

1.4 分离过程的数学模型

1.4.1 平衡级模型

1.4.2 非平衡级模型

1.4.3 三维非平衡混和池模型

1.4.4 -维活塞流模型

1.4.5 一维涡流扩散模型

1.4.6 带滞止区的二维涡流扩散模型

1.5 化工流程模拟在化工中的应用

1.6 化工流程模拟的发展方向

1.7 论文题目选取的目的和意义

第二章 系统分析

2.1 气体吸收原理

2.2 吸收设备

2.3 吸收塔工况

2.3.1 吸收剂

2.3.2 吸收塔

2.3.3 吸收塔数学模型的选取

2.4 溶液理论

2.4.1 电解质溶液理论的沿革和发展

2.4.2 电解质溶液相平衡计算方法

2.4.3 电解质溶液的相平衡

2.4.4 目前存在的问题与今后研究的方向

第三章 数学模型

3.1 基本物性

3.2 热力学性质模型

3.2.1 流体P-V-T关系模型

3.2.2 流体的实际摩尔焓模型

3.2.3 逸度模型

3.2.4 相平衡模型

3.2.5 活度系数模型

3.3 流动模型

3.4 吸收塔的数学模型

第四章 模型求解算法

4.1 定常态数学模型求解算法

4.1.1 切割技术

4.1.2 双层法

4.1.3 追赶法

4.2 吸收塔动态数学模型求解与系统动态仿真

4.2.1 动态数学模型求解的体系结构及意义

4.2.2 动态模型与求解算法：跟踪逼近算法

4.2.3 控制系统仿真策略

4.2.4 方程组分块与序贯模块法

第五章 结果分析与讨论

5.1 基本工艺参数

5.2 气体流量的影响

5.3 塔E3101的吸收时间

5.4 温度的影响

5.5 全流程模拟结果

第六章 结论

参考文献

附录：原料气干燥工艺图

致谢

研究成果及发表的学术论文

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