乙烯精馏塔的模拟和优化

摘要

乙烯精馏塔是乙烯生产中的关键设备，对乙烯精馏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。文中对乙烯精馏塔进行了深入的分析和研究，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。 对一个精馏过程进行模拟计算，首先要在一定的假设条件下根据一系列守衡原理和物理、化学定律建立描述精馏过程的数学模型，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精馏塔内的分布。从而找出影响这些参数分布的因素。 本文将乙烯精馏塔视为N个串级的搅拌槽，在每一级上汽液充分接触并达到平衡。在闪蒸计算中，应用双层法思想，引入简化的汽液平衡模型，通过简化模型和严谨模型的交替计算，快速求取平衡常数，保证了模型求解的稳定性。 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精馏塔处理能力和降低能量消耗的目的提供了非常有价值的参考。

目录

北京化工大学学位论文原创性声明

摘要

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精馏过程的数学模型

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

1.4.4一维活塞流动态精馏模型

1.4.5一维涡流扩散动态精馏模型

1.4.6带滞止区的二维涡流扩散动态模型

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

第二章乙烯精馏工艺

2.1乙烯分离技术现状

2.2乙烯分离原理

2.3生产工艺及工艺流程叙述

2.3.1低压乙烯精馏

2.3.2高压乙烯精馏

第三章乙烯精馏塔的模拟

3.1乙烯精馏数学模型的选取

3.2非线性方程组

3.2.1切割技术

3.2.2双层法

3.2.3追赶法

3.3 MESH方程

3.4三对角线矩阵法

3.4.1物料平衡三对角矩阵（修正的M方程）

3.4.2热平衡方程组（修正的H方程）

3.5热力学性质的计算

3.5.1相平衡常数

3.5.2 SRK状态方程

3.5.3纯组分逸度

3.5.4混合规则

3.5.5焓差

3.6稳态模型的解法

第四章结果分析与优化

4.1稳态模拟结果

4.2稳态模拟优化

4.2.1不同回流比对能耗的影响

4.2.2进料位置对最小回流比的影响

第五章结论

参考文献

致谢