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峭壁上跳舞,针尖上平衡

已有 4083 次阅读 2010-8-16 13:25 |个人分类:专业教学|系统分类:科研笔记

为了调控反应精馏塔的温度分布,采用了中间冷却器。计算结果显示,最终的产品浓度虽满足了工艺需要,但中间冷却器附近的温度对于负荷过于灵敏,如同过山车一样。

 




冷却负荷控制的上下限如上数据这般接近,控制指标没有实际意义。不过表明了上下限之间的非定态,体现在计算的不收敛。采用回流量控制温度的情况类似




回流比=frac/(1-frac)

如同蝴蝶效应,当调节变量的微小变化,导致控制目标的巨大波动。这时控制方法选择变得困难。希望中间冷却器位置温度控制在-40至10摄氏度,空难在于两种关键组分沸点的差异很大:



从操作压力下关键组分的相平衡关系看,13摄氏度以上轻组分含量一般很低接近0,-78度以下则浓度接近1。如果汽液平衡体系中重组分具有一定可观的浓度,则液相中浓度注定在90%以上(各板的液体摩尔流量均衡),这时体系温度不可能在10度以下。在-40至10摄氏度范围内各理论版均达到汽液平衡,体系中重组分浓度的要求是非常巧合的。

实际过程中,回流比与中间冷却器负荷两指标应采用串级控制。计算中不能对两个控制变量同时进行搜索,才得到这般极端结果。实际过程中,在维持一定回流量的同时,塔顶产品的采出量必然是波动的,这种波动对于维持整个塔温度分布的影响作用对于过程控制也是至关重要的。



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