化工过程的优化设计与控制

第1章精馏塔动态特性与控制方法1
1.1精馏塔控制原则1
1.2精馏塔的扰动分析2
1.2.1精馏塔动态特性2
1.2.2精馏塔动态影响2
1.3精馏塔被控变量分析3
1.3.1组成控制3
1.3.2温度控制3
1.3.3控制器调谐5
1.3.4中继反馈测试5
1.4精馏塔整体控制方案6
1.4.1基础控制6
1.4.2质量指标反馈6
1.4.3双重质量指标8
1.4.4精馏塔塔压控制9
1.4.5高级控制系统在精馏控制中的应用11
参考文献13
第2章变压精馏分离流程的开发步骤与方案实例14
2.1变压精馏分离流程稳态优化设计15
2.1.1高压塔（HPC）、低压塔（LPC）塔压的确定15
2.1.2塔序列的确定16
2.1.3建立变压精馏工艺流程16
2.1.4稳态流程优化19
2.2由稳态模拟转换为动态模拟21
2.2.1流程设置21
2.2.2确定设备尺寸22
2.3导入Aspen Plus Dynamics26
2.3.1Aspen Plus Dynamics的启动与初始化26
2.3.2Aspen Plus Dynamics默认控制器28
2.4热集成变压精馏分离流程的控制研究29
2.4.1回流罐液位控制器30
2.4.2塔釜液位控制器33
2.4.3进料流量控制器35
2.5安装温度控制器37
2.5.1安装塔板温度控制器37
2.5.2捕捉屏幕布局40
2.5.3安装死时间元40
2.5.4中继-反馈测试41
2.6带有回流比的控制结构46
2.6.1安装回流比控制46
2.6.2进料流量扰动48
2.6.3进料组成扰动52
2.7采用再沸器热负荷与进料比控制温度的控制结构54
2.7.1安装控制结构54
2.7.2进料流量扰动58
2.7.3进料组成扰动60
2.8组成-温度串级控制62
2.8.1安装组成控制器并调谐62
2.8.2进料流量扰动64
2.8.3进料组成扰动65
2.8.4Matlab绘制进料流量扰动图65
2.8.5Matlab绘制进料组成扰动图71
2.9部分热集成变压精馏分离流程的控制研究77
2.9.1基本温度控制结构77
2.9.2改进的组成-温度控制结构79
2.10完全热集成变压精馏分离流程的控制研究82
2.10.1基本控制结构82
2.10.2压力补偿温度控制结构84
2.10.3改进的压力补偿温度控制结构87
2.11不同进料组成对变压精馏塔序及动态控制的影响90
2.11.1稳态流程优化90
2.11.2用于不同进料组成的变压精馏方案讨论93
参考文献95
第3章萃取精馏分离最低共沸物96
3.1正庚烷-异丁醇共沸物分离的萃取精馏工艺稳态设计及动态控制96
3.1.1基于TAC最小的稳态流程优化96
3.1.2动态控制研究99
3.2THF-乙醇共沸物分离的萃取精馏工艺稳态设计及动态控制109
3.2.1过程稳态优化109
3.2.2过程动态控制110
参考文献116
第4章变压精馏分离最低共沸物117
4.1乙腈-正丙醇共沸物分离的变压精馏工艺稳态设计及动态控制117
4.1.1过程设计117
4.1.2过程优化118
4.1.3动态控制研究120
4.2乙醇-四氢呋喃共沸物分离的变压精馏工艺稳态设计及动态控制129
4.2.1流程设计与优化129
4.2.2动态控制研究132
4.2.3部分热集成(PHIPSD)与萃取精馏(ED)过程比较141
4.2.4不同进料组成的部分热集成工艺过程比较142
参考文献146
第5章分离共沸物系的精馏隔壁塔148
5.1分离乙腈-正丙醇物系萃取精馏隔壁塔的优化设计与控制149
5.1.1过程设计149
5.1.2过程优化150
5.1.3萃取精馏隔壁塔动态控制研究150
5.2分离正丙醇-水物系的共沸精馏隔壁塔的过程设计及控制研究161
5.2.1过程设计161
5.2.2灵敏度分析及经济优化162
5.2.3共沸精馏隔壁塔的动态控制研究168
参考文献175
第6章特殊共沸特性的共沸物变压精馏分离177
6.1变压精馏过程设计与优化179
6.1.1过程设计179
6.1.2优化179
6.2变压精馏过程的动态控制研究184
6.2.1常规变压精馏过程的动态控制184
6.2.2非常规变压精馏过程的动态控制190
6.3两种过程的比较193
参考文献194
第7章三元共沸物的变压精馏分离195
7.1基础设计195
7.1.1物性方法195
7.1.2经济优化196
7.2三塔变压精馏工艺分离过程196
7.2.1利用剩余曲线图进行过程分析196
7.2.2压力确定196
7.2.3优化199
7.3分离序列的确定201
7.4热集成过程设计206
7.4.1部分热集成206
7.4.2完全热集成208
7.5动态控制研究208
7.5.1热集成流程控制209
7.5.2部分热集成流程的控制215
7.5.3完全热集成三塔变压精馏流程的控制220
7.5.4比较222
参考文献224
第8章二氧化碳捕集225
8.1稳态流程225
8.1.1流程设计225
8.1.2物性方法选择226
8.2动态模拟和控制策略228
8.2.1基础控制结构228
8.2.2改进控制结构230
参考文献233
第9章三元物系的间歇精馏分离234
9.1带有中间储罐的间歇精馏过程的稳态计算234
9.2间歇精馏的动态控制236
9.2.1间歇精馏初始条件设置236
9.2.2组成控制结构236
9.2.3温度控制结构240
9.2.4控制结构的比较248
参考文献249
第10章醋酸丁酯生产工艺的优化设计与控制250
10.1稳态工艺设计250
10.1.1工艺流程250
10.1.2反应动力学251
10.1.3气液相平衡251
10.1.4流程设计规定252
10.2过程经济优化253
10.2.1优化方法253
10.2.2优化过程253
10.2.3热集成工艺优化253
10.2.4部分热集成工艺优化256
10.2.5完全热集成工艺优化257
10.3全流程动态控制研究258
10.3.1热集成最优流程动态控制258
10.3.2部分热集成流程动态控制277
参考文献284