本發(fā)明專利涉及化工領(lǐng)域,尤其涉及一種基于四元可逆反應(yīng)的雙隔離壁精餾塔強(qiáng)化溫度控制系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù):
1、精餾是化工領(lǐng)域中的一種極為實(shí)用,應(yīng)用廣泛的單元操作,它在石油、化工、化肥、制藥等行業(yè)中都表現(xiàn)出了獨(dú)特的作用。作為反應(yīng)精餾塔(rdc)和分壁精餾塔(dwdc)工藝強(qiáng)化的直接結(jié)果,反應(yīng)分壁精餾塔(r-dwdc)在節(jié)省資本投資和運(yùn)營成本方面具有巨大潛力,許多研究人員已經(jīng)通過模擬或?qū)嶒?yàn)研究揭示了其優(yōu)勢。盡管取得了令人鼓舞的成果,但迄今為止,針對工藝合成和設(shè)計的系統(tǒng)研究還很少。特別是在公開文獻(xiàn)中,反應(yīng)型單層分隔壁蒸餾塔(r-sdwdc)似乎是占壓倒性優(yōu)勢的工藝配置。雖然反應(yīng)操作與分離操作之間的質(zhì)量和熱耦合關(guān)系得到了很好的考慮,但分離操作與分離操作之間的質(zhì)量和熱耦合關(guān)系卻完全被忽略了,因此,r-sdwdc?經(jīng)常不能代表最佳配置,特別是在工藝強(qiáng)化方面。針對這一缺點(diǎn),我們最近根據(jù)理想的內(nèi)熱四元可逆反應(yīng)的分離情況,推導(dǎo)出了反應(yīng)型雙分餾塔(r-ddwdc),其相對揮發(fā)度的排序?yàn)樽畈焕╝?+?b???c?+?d,αa>αc>αd>αb)。與傳統(tǒng)的反應(yīng)精餾系統(tǒng)和r-sdwdc?相比,r-ddwdc?不僅能同時考慮反應(yīng)操作與分離操作之間以及分離操作與分離操作之間的質(zhì)量耦合和熱耦合,還能靈活地協(xié)調(diào)這兩種熱耦合,從而可能導(dǎo)致效用要求急劇下降。雖然穩(wěn)態(tài)性能的改善應(yīng)歸功于?r-ddwdc?內(nèi)部質(zhì)量和熱耦合的加強(qiáng),但這也是導(dǎo)致復(fù)雜工藝動態(tài)和具有挑戰(zhàn)性的操作問題的主要原因。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足,提供一種基于四元可逆反應(yīng)的雙隔離壁精餾塔強(qiáng)化溫度控制系統(tǒng)及方法。
2、為解決現(xiàn)有技術(shù)問題,本發(fā)明公開了一種基于四元可逆反應(yīng)的雙隔離壁精餾塔強(qiáng)化溫度控制系統(tǒng),其特征在于,包括r-ddwdc結(jié)構(gòu),所述r-ddwdc結(jié)構(gòu)頂部的兩側(cè)分別連接有冷凝器,所述r-ddwdc結(jié)構(gòu)頂部的底部連接有再沸器;所述r-ddwdc結(jié)構(gòu)一共有68級塔板,其中,左側(cè)上部為第1~21級塔板,中部為第22~39級塔板,底部為第40~68級塔板,右側(cè)為第44級塔板;所述r-ddwdc結(jié)構(gòu)的右側(cè)設(shè)有隔壁塔;第1級塔塊和第3級塔板分別設(shè)有進(jìn)料口,第44級塔板設(shè)有出料口。
3、進(jìn)一步地,所述r-ddwdc結(jié)構(gòu)左側(cè)設(shè)有隔離壁,左側(cè)隔離壁用于加強(qiáng)反應(yīng)操作與分離操作之間的物質(zhì)和能量耦合。
4、進(jìn)一步地,所述r-ddwdc結(jié)構(gòu)右側(cè)設(shè)有隔離壁,右側(cè)隔離壁用于加強(qiáng)分離操作與分離操作之間的物質(zhì)和能量耦合。
5、進(jìn)一步地,兩個冷凝器的功率qc分別為-613.31?kw和-1090.57?kw。
6、進(jìn)一步地,所述再沸器的熱負(fù)荷qr為1954.71?kw。
7、進(jìn)一步地,第33級塔板、第26級塔板、第10級塔板和第64級塔板作為溫度靈敏板。
8、相應(yīng)地,本發(fā)明還提供基于四元可逆反應(yīng)的雙隔離壁精餾塔強(qiáng)化溫度控制系統(tǒng)的控制方法,包括如下步驟:
9、a、b進(jìn)料為0.0126?kmol·s-1流量的飽和液體,兩種產(chǎn)品純度的規(guī)格都是95mol%;操作壓力為12.5?bar。反應(yīng)段的持液量保持在每級2.5?kmol,換熱器的持液量保持70kmol;反應(yīng)物a和b分別從r-ddwdc的第3級塔板和第1級塊板進(jìn)入;反應(yīng)物b的過量存在,使得反應(yīng)物a的轉(zhuǎn)化率高,進(jìn)入右側(cè)隔離壁的液體成分為含有反應(yīng)物b和產(chǎn)物c、產(chǎn)物d;產(chǎn)品d的出料位置在第44級塔板;這些液體進(jìn)入右側(cè)隔離壁內(nèi)進(jìn)行分離操作;產(chǎn)物c和產(chǎn)物d分別作為塔頂產(chǎn)物和中間產(chǎn)物被收回,過量的反應(yīng)物b通過底部到頂部的外部環(huán)流進(jìn)入第1級塔板進(jìn)行再反應(yīng);塔頂左側(cè)為全回流,右側(cè)的rr為1.98;在塔頂和中間產(chǎn)品的出料中除了95mol%的產(chǎn)物c和產(chǎn)物d,還分別含有4.9?mol%的反應(yīng)物a和4.9?mol%的反應(yīng)物b。
10、本發(fā)明具有的有益效果:
11、1、本發(fā)明根據(jù)精餾塔的結(jié)構(gòu)和內(nèi)部的物質(zhì)和能量耦合情況分析出需要嚴(yán)格控制的區(qū)域,進(jìn)而針對性設(shè)計出串級強(qiáng)化控制回路,實(shí)現(xiàn)更為嚴(yán)格的控制和更好的動態(tài)特性。
12、2、相較于雙溫差控制結(jié)構(gòu),本發(fā)明操作更為簡單,效果更為顯著,尤其是可以推廣應(yīng)用到其它復(fù)雜精餾系統(tǒng)的嚴(yán)格溫度推斷控制系統(tǒng)。
1.一種基于四元可逆反應(yīng)的雙隔離壁精餾塔強(qiáng)化溫度控制系統(tǒng),其特征在于,包括r-ddwdc結(jié)構(gòu),所述r-ddwdc結(jié)構(gòu)頂部的兩側(cè)分別連接有冷凝器,所述r-ddwdc結(jié)構(gòu)頂部的底部連接有再沸器;所述r-ddwdc結(jié)構(gòu)一共有68級塔板,其中,左側(cè)上部為第1~21級塔板,中部為第22~39級塔板,底部為第40~68級塔板,右側(cè)為第44級塔板;所述r-ddwdc結(jié)構(gòu)的右側(cè)設(shè)有隔壁塔;第1級塔塊和第3級塔板分別設(shè)有進(jìn)料口,第44級塔板設(shè)有出料口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于四元可逆反應(yīng)的雙隔離壁精餾塔強(qiáng)化溫度控制系統(tǒng),其特征在于,所述r-ddwdc結(jié)構(gòu)左側(cè)設(shè)有隔離壁,左側(cè)隔離壁用于加強(qiáng)反應(yīng)操作與分離操作之間的物質(zhì)和能量耦合。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于四元可逆反應(yīng)的雙隔離壁精餾塔強(qiáng)化溫度控制系統(tǒng),其特征在于,所述r-ddwdc結(jié)構(gòu)右側(cè)設(shè)有隔離壁,右側(cè)隔離壁用于加強(qiáng)分離操作與分離操作之間的物質(zhì)和能量耦合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于四元可逆反應(yīng)的雙隔離壁精餾塔強(qiáng)化溫度控制系統(tǒng),其特征在于,兩個冷凝器的功率qc分別為-613.31?kw和-1090.57?kw。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于四元可逆反應(yīng)的雙隔離壁精餾塔強(qiáng)化溫度控制系統(tǒng),其特征在于,所述再沸器的熱負(fù)荷qr為1954.71?kw。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于四元可逆反應(yīng)的雙隔離壁精餾塔強(qiáng)化溫度控制系統(tǒng),其特征在于,第33級塔板、第26級塔板、第10級塔板和第64級塔板作為溫度靈敏板。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于四元可逆反應(yīng)的雙隔離壁精餾塔強(qiáng)化溫度控制系統(tǒng)的控制方法,其特征在于,包括如下步驟: