本發明專利涉及化工領域,尤其涉及一種基于四元可逆反應的雙隔離壁精餾塔強化溫度控制系統及方法。
背景技術:
1、精餾是化工領域中的一種極為實用,應用廣泛的單元操作,它在石油、化工、化肥、制藥等行業中都表現出了獨特的作用。作為反應精餾塔(rdc)和分壁精餾塔(dwdc)工藝強化的直接結果,反應分壁精餾塔(r-dwdc)在節省資本投資和運營成本方面具有巨大潛力,許多研究人員已經通過模擬或實驗研究揭示了其優勢。盡管取得了令人鼓舞的成果,但迄今為止,針對工藝合成和設計的系統研究還很少。特別是在公開文獻中,反應型單層分隔壁蒸餾塔(r-sdwdc)似乎是占壓倒性優勢的工藝配置。雖然反應操作與分離操作之間的質量和熱耦合關系得到了很好的考慮,但分離操作與分離操作之間的質量和熱耦合關系卻完全被忽略了,因此,r-sdwdc?經常不能代表最佳配置,特別是在工藝強化方面。針對這一缺點,我們最近根據理想的內熱四元可逆反應的分離情況,推導出了反應型雙分餾塔(r-ddwdc),其相對揮發度的排序為最不利(a?+?b???c?+?d,αa>αc>αd>αb)。與傳統的反應精餾系統和r-sdwdc?相比,r-ddwdc?不僅能同時考慮反應操作與分離操作之間以及分離操作與分離操作之間的質量耦合和熱耦合,還能靈活地協調這兩種熱耦合,從而可能導致效用要求急劇下降。雖然穩態性能的改善應歸功于?r-ddwdc?內部質量和熱耦合的加強,但這也是導致復雜工藝動態和具有挑戰性的操作問題的主要原因。
技術實現思路
1、本發明的目的在于克服現有技術中的不足,提供一種基于四元可逆反應的雙隔離壁精餾塔強化溫度控制系統及方法。
2、為解決現有技術問題,本發明公開了一種基于四元可逆反應的雙隔離壁精餾塔強化溫度控制系統,其特征在于,包括r-ddwdc結構,所述r-ddwdc結構頂部的兩側分別連接有冷凝器,所述r-ddwdc結構頂部的底部連接有再沸器;所述r-ddwdc結構一共有68級塔板,其中,左側上部為第1~21級塔板,中部為第22~39級塔板,底部為第40~68級塔板,右側為第44級塔板;所述r-ddwdc結構的右側設有隔壁塔;第1級塔塊和第3級塔板分別設有進料口,第44級塔板設有出料口。
3、進一步地,所述r-ddwdc結構左側設有隔離壁,左側隔離壁用于加強反應操作與分離操作之間的物質和能量耦合。
4、進一步地,所述r-ddwdc結構右側設有隔離壁,右側隔離壁用于加強分離操作與分離操作之間的物質和能量耦合。
5、進一步地,兩個冷凝器的功率qc分別為-613.31?kw和-1090.57?kw。
6、進一步地,所述再沸器的熱負荷qr為1954.71?kw。
7、進一步地,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、相應地,本發明還提供基于四元可逆反應的雙隔離壁精餾塔強化溫度控制系統的控制方法,包括如下步驟:
9、a、b進料為0.0126?kmol·s-1流量的飽和液體,兩種產品純度的規格都是95mol%;操作壓力為12.5?bar。反應段的持液量保持在每級2.5?kmol,換熱器的持液量保持70kmol;反應物a和b分別從r-ddwdc的第3級塔板和第1級塊板進入;反應物b的過量存在,使得反應物a的轉化率高,進入右側隔離壁的液體成分為含有反應物b和產物c、產物d;產品d的出料位置在第44級塔板;這些液體進入右側隔離壁內進行分離操作;產物c和產物d分別作為塔頂產物和中間產物被收回,過量的反應物b通過底部到頂部的外部環流進入第1級塔板進行再反應;塔頂左側為全回流,右側的rr為1.98;在塔頂和中間產品的出料中除了95mol%的產物c和產物d,還分別含有4.9?mol%的反應物a和4.9?mol%的反應物b。
10、本發明具有的有益效果:
11、1、本發明根據精餾塔的結構和內部的物質和能量耦合情況分析出需要嚴格控制的區域,進而針對性設計出串級強化控制回路,實現更為嚴格的控制和更好的動態特性。
12、2、相較于雙溫差控制結構,本發明操作更為簡單,效果更為顯著,尤其是可以推廣應用到其它復雜精餾系統的嚴格溫度推斷控制系統。
1.一種基于四元可逆反應的雙隔離壁精餾塔強化溫度控制系統,其特征在于,包括r-ddwdc結構,所述r-ddwdc結構頂部的兩側分別連接有冷凝器,所述r-ddwdc結構頂部的底部連接有再沸器;所述r-ddwdc結構一共有68級塔板,其中,左側上部為第1~21級塔板,中部為第22~39級塔板,底部為第40~68級塔板,右側為第44級塔板;所述r-ddwdc結構的右側設有隔壁塔;第1級塔塊和第3級塔板分別設有進料口,第44級塔板設有出料口。
2.根據權利要求1所述的基于四元可逆反應的雙隔離壁精餾塔強化溫度控制系統,其特征在于,所述r-ddwdc結構左側設有隔離壁,左側隔離壁用于加強反應操作與分離操作之間的物質和能量耦合。
3.根據權利要求2所述的基于四元可逆反應的雙隔離壁精餾塔強化溫度控制系統,其特征在于,所述r-ddwdc結構右側設有隔離壁,右側隔離壁用于加強分離操作與分離操作之間的物質和能量耦合。
4.根據權利要求1所述的基于四元可逆反應的雙隔離壁精餾塔強化溫度控制系統,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.根據權利要求1所述的基于四元可逆反應的雙隔離壁精餾塔強化溫度控制系統,其特征在于,所述再沸器的熱負荷qr為1954.71?kw。
6.根據權利要求1所述的基于四元可逆反應的雙隔離壁精餾塔強化溫度控制系統,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.根據權利要求3所述的基于四元可逆反應的雙隔離壁精餾塔強化溫度控制系統的控制方法,其特征在于,包括如下步驟: