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高纯内部热耦合精馏塔的先进控制策略研究的开题报告摘要：高纯内部热耦合精馏塔是目前工业生产中使用最多的分离设备之一。
然而，由于其复杂的热力学性质和非线性动态行为，其控制问题一直是研究的热点和难点。
本文旨在研究高纯内部热耦合精馏塔的先进控制策略，以提高其控制性能和生产效率。
首先，本文介绍了高纯内部热耦合精馏塔的工作原理和控制问题。
接着，针对其特殊的工艺特点，提出了一种基于模型预测控制的新型控制策略，通过建立实时建模、在线优化和预测控制三个模块，实现了对高纯内部热耦合精馏塔的精确控制。
为了验证所提控制策略的可行性和优越性，本文设计了一组仿真实验，通过对比模拟实验结果和传统控制策略的对比，证明了所提控制策略的有效性和较好的性能。
本文的研究成果对于提高高纯内部热耦合精馏塔的控制性能和生产效率具有一定的指导意义。
关键词：高纯内部热耦合精馏塔；模型预测控制；在线优化；预测控制；仿真实验1. 前言高纯内部热耦合精馏塔是目前工业生产中使用最多的分离设备之一，广泛应用于化工、石油、制药和精细化工等行业。
其作为一种高效、节能、环保的分离设备，已成为现代化工生产的不可或缺的组成部分。
然而，由于其复杂的热力学性质和非线性动态行为，高纯内部热耦合精馏塔的控制问题一直是研究的热点和难点。
传统的PID控制方法受到了很大的限制，不能满足其高精度、高速度、高效率的需求。
因此，寻找一种先进、高效的控制策略是目前的研究方向之一。
2. 高纯内部热耦合精馏塔的工作原理和控制问题高纯内部热耦合精馏塔是一种常压下的分馏塔，主要用于分离两种或多种低沸点组分，其工作原理如下（图1）：（本部分省略图1）图1 高纯内部热耦合精馏塔示意图在高纯内部热耦合精馏塔中，液体混合物通过进料口进入塔体，在塔体内与上升的气相进行传质和传热，随着气相上升，混合物的不同组分分别在塔板上凝结和挥发，形成顶部的馏分和底部的渣滓。
在这个过程中，热量是快速传递的，因此塔内各个部分的温度会发生明显变化，从而导致了非线性的动态行为。
环丁砜萃取精馏过程模拟分析及工艺参数优化汪勤;张冰剑;何畅;何昌春;陈清林【摘要】Full process simulation and critical parameter optimization were performed on sulfolane extractive distillation (ED), based onsulfolane/arene phase equilibrium data and NRTL-RK thermodynamic method. With consideration of multiple variables and their interactions, a coordinative optimization strategy was further proposed from iterative optimization of local coupling parameters. In order to improve modeling accuracy, missing parameters in NRTL-RK database were augmented through literature data regression and Aspen Plus property estimation. At given separation specifications, energy consumption and separation efficiency were simulated through adjusting critical operating parameters. The results show that when extractive distillation column (EDC) and solvent recovery column (SRC) were operated at pressure of 0.17 MPa and 0.05 MPa, respectively, the optimum EDC operating conditions were lean solvent temperature at 100℃ and feed location of saturated crude vapor a t 50thstage whereas the optimum SRC operating conditions were reflux ratio at 0.33, feed location at 6th stage, and stripping water load at 2853 kg·h?1. After optimization, energy saving is significant with minimum heat consumption reduced from 1.158 GJ·t?1 to 0.802 GJ·t?1.%以环丁砜-烃类相平衡数据和NRTL-RK热力学方法为基础,对环丁砜萃取精馏过程进行了全流程模拟和工艺操作参数优化.综合考虑各个操作变量及其关联,提出了基于局部耦合参数迭代优化的整体协同优化的策略.通过文献数据回归和Aspen Plus物性估算系统相结合,补充修正了缺失的模型参数,并以此模拟分析了各关键操作参数对环丁砜萃取精馏过程能耗和分离效果的影响.结果表明:当萃取精馏塔操作压力为0.17 MPa,溶剂回收塔操作压力为0.05 MPa时,贫溶剂最佳温度为100℃,原料饱和气相进料的最佳进料位置为第50块塔板;溶剂回收塔最佳回流比为0.33;最佳进料位置为第6块塔板,汽提水量为2853 kg·h?1.优化后,装置最小热公用工程由1.158 GJ·t?1下降至0.802 GJ·t?1,节能效果显著.【期刊名称】《化工学报》【年(卷),期】2017(068)005【总页数】8页(P1969-1976)【关键词】萃取精馏;热力学;芳烃;计算机模拟;过程系统;优化【作者】汪勤;张冰剑;何畅;何昌春;陈清林【作者单位】中山大学化学工程与技术学院,广东省石化过程节能工程技术研究中心,广东广州 510275;中山大学化学工程与技术学院,广东省石化过程节能工程技术研究中心,广东广州 510275;中山大学化学工程与技术学院,广东省石化过程节能工程技术研究中心,广东广州 510275;中山大学化学工程与技术学院,广东省石化过程节能工程技术研究中心,广东广州 510275;中山大学化学工程与技术学院,广东省石化过程节能工程技术研究中心,广东广州 510275【正文语种】中文【中图分类】TQ028.3苯、甲苯、二甲苯（BTX）是重要的基础化工原料，通常由石脑油、裂解汽油及焦化石脑油通过加氢及连续重整得到。
(10)授权公告号(45)授权公告日 (21)申请号 201520334088.0(22)申请日 2015.05.21B01D 3/14(2006.01)C07C 69/14(2006.01)C07C 67/54(2006.01)C07C 31/12(2006.01)C07C 29/80(2006.01)(73)专利权人中建安装工程有限公司地址210000 江苏省南京市栖霞区尧佳路9号(72)发明人孙玉玉 黄益平 陈舟 陆晓咏(74)专利代理机构北京天平专利商标代理有限公司 11239代理人王雅辉(54)实用新型名称一种变压与热泵精馏耦合分离醋酸丁酯与正丁醇的系统(57)摘要本实用新型公开了一种变压与热泵精馏耦合分离醋酸丁酯与正丁醇的系统，针对醋酸丁酯与正丁醇恒沸物难以分离的现状，采取塔压不同的两塔串联工艺，运用变压精馏法原理分离，且对整个工艺系统进行热能集成利用，不仅减少了第二精馏塔塔顶蒸汽的冷却量，缩减了第一精馏塔原料流股的加热量，同时也降低了第一精馏塔塔釜的蒸汽消耗量，且两精馏塔操作条件独立，控制方便，能够有效地提高醋酸丁酯和正丁醇的纯度。
本实用新型有效解决了目前恒沸物分离困难、需引入第三组分和能耗较高等问题，能够实现醋酸丁酯和正丁醇纯度均达98.5％以上，收率均接近100％，过程能耗降低约45％，是一种节能环保，绿色高效的分离技术，市场前景应用广阔。
(51)Int.Cl.(ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)实用新型专利权利要求书1页 说明书7页 附图1页CN 204767510 U 2015.11.18C N 204767510U1.一种变压与热泵精馏耦合分离醋酸丁酯与正丁醇的系统，其特征在于，包括混合器(2)、第一精馏塔(4)和操作压力高于第一精馏塔(4)的第二精馏塔(16)；所述第一精馏塔(4)的塔中进料口与所述混合器(2)的出料口连接，其塔顶汽相出料口与塔顶冷凝器(6)物料入口连接，其塔釜液相出料口与第一精馏塔塔釜再沸器(11)的物料入口连接，并设有塔釜液相采出管线(13)；所述塔顶冷凝器(6)的物料出口通过一路管线连接至第一精馏塔(4)的塔体顶部，通过一路管线与第一进料泵(14)的入口连接，所述第一精馏塔塔釜再沸器(11)的物料出口通过管线连接至第一精馏塔(4)的塔体底部；所述第二精馏塔(16)的塔中进料口与所述第一进料泵(14)的出口连接，其塔顶汽相出料口与所述第一精馏塔塔釜再沸器(11)热源管道的入口连接，其塔釜的液相出料口与第二精馏塔塔釜再沸器(23)的物料入口连接，并设有塔釜液相采出管线(24)；所述第二精馏塔塔釜再沸器(23)的物料出口通过管线连接至第二精馏塔(16)的底部，所述第一精馏塔塔釜再沸器(11)热源管道的出口通过一路分支管线与第二精馏塔的顶部连接，通过另一路分支管线与所述混合器(2)连接，所述混合器(2)还设有连接含醋酸丁酯、正丁醇原料的进料管线的另一进料口。
基于解耦的WB型精馏塔系统的控制器设计及仿真Abstract：This paper presents the design and simulationof a control system for a decoupling-based WB-typedistillation column. The proposed control system is builtusing a decoupling approach which allows for efficient independent control of both the distillate and bottom product. Simulation results show that the proposed control system is effective in controlling the distillate and bottom product composition, and demonstrates the potential for practical implementation in the process control of WB-type distillation columns.Introduction:Distillation columns are widely used in the chemical industry for separating liquid mixtures into their component parts. An important class of distillation columns is the WB-type, which utilizes a reflux stream to reach a desired separation. The conventional control methods for WB-type distillation columns usually involve the use of classical control techniques,which have limitations due to model inaccuracies and nonlinearities. In contrast, decoupling methods can provide more effective control by improving the accuracy andstability of the control system. In this paper, we propose a control system for a decoupling-based WB-type distillation column with the aim of improving the overall performance.Methodology:The control system design process involves two main steps:model identification and controller design. The WB-type distillation column model is identified using a steady-state model based on mass and energy balances. The decoupling technique is then applied to the identified model to decouple the column into two independent control loops, one for the distillate and the other for the bottom product. PID controllers are used to design controllers for each control loop. The control system is simulated using MATLAB/Simulink.Results:The effectiveness of the proposed control system is verified through simulation results. The distillate and bottom product compositions are well controlled, and their values stay close to the setpoints. The control system also demonstrates good robustness and stability in the face of input disturbances and model uncertainties. Furthermore, comparison with a conventional control system shows that the decoupling-based control system provides improved performance with reduced control overshoot and faster convergence to steady state.Conclusion:In conclusion, the proposed decoupling-based control system for a WB-type distillation column demonstrates improved performance compared to a conventional control system. The decoupling approach enables independent control of the distillate and bottom product, which improves the accuracy and stability of the control system. The simulation results validate the effectiveness of the proposed control system and demonstrate the potential for its practical implementation. Future work could explore its practical applicability in actual industrial processes.。
