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基于gPROMS的反应精馏过程模拟与分析

作　者: 张晓杰
导　师: 漆志文
学　校: 华东理工大学
专　业: 化学工程
关键词: 反应精馏 过程模拟 gPROMS MP-Ⅲ填料形式 CAPE-OPEN标准
分类号: TQ028.31
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


近年来反应精馏技术的研究和应用都取得了较大进展,其中重要内容之一是反应精馏过程的建模与模拟。在过程模拟方面,以Aspen plus软件中RadFrac模块为代表的传统反应精馏模型得到了广泛的应用。对于采用MP-Ⅲ型填料形式的反应精馏过程,由于其特殊的填料结构导致了汽液相流动路径与传统填料的差别较大,因此无法采用RadFrac模块对该过程进行模拟。为解决这一现状,本文基于gPROMS建模平台对MP-Ⅲ型填料形式的反应精馏过程进行了系统的数学建模,并应用建立的模型开展了醋酸甲酯合成反应精馏过程地模拟研究,考察了一些重要设计和操作参数的影响。此外,本文针对gPROMS软件有着优秀的建模功能但没有强大的物性数据库,而Aspen plus虽有强大的物性数据库但没有提供友好的用户建模工具的缺陷,基于CAPE-OPEN标准接口建立了gPROMS与Aspen plus联用过程模拟平台,实现了两者的优势互补。联用平台以gPROMS平台建立的过程模型为基础,由Aspen plus提供辅助物性计算(如焓、液相活度系数和相平衡等)。本文应用所开发的联用模拟平台对叔丁醇脱水制异丁烯的反应精馏过程进行了模拟分析,并在过程模拟时考虑了该体系的液相分层因素。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章 绪论  9-11
  1.1 研究背景  9-10
  1.2 研究内容  10-11
第2章 文献综述  11-21
  2.1 反应精馏技术概述  11
  2.2 反应精馏技术研究现状  11-18
    2.2.1 基础研究  11-12
    2.2.2 反应精馏装置研究  12
    2.2.3 填料装填方式研究  12-15
    2.2.4 反应精馏过程模拟研究  15-18
  2.3 反应精馏技术的应用现状  18-19
  2.4 gPROMS软件简介  19
  2.5 Aspen软件简介  19-21
第3章 基于gPROMS的反应精馏模型分析与建立  21-35
  3.1 引言  21
  3.2 模型分析  21-26
    3.2.1 反应精馏塔物理模型分析与拆分  21-23
    3.2.2 物性计算模块  23-25
    3.2.3 模块的连接方法  25-26
  3.3 各模块模型的建立  26-33
    3.3.1 二级模块  26-29
    3.3.2 一级模块  29-32
    3.3.8 物性计算子模块  32-33
  3.4 反应精馏塔模型组建  33
  3.5 本章小结  33-35
第4章 gPROMS平台反应精馏模拟实例—醋酸甲酯合成反应精馏模拟  35-45
  4.1 引言  35
  4.2 醋酸甲酯合成反应精馏模拟  35-36
    4.2.1 物性方法  35-36
    4.2.2 动力学模型选取  36
    4.2.3 反应精馏塔模型  36
  4.3 传统填料反应精馏塔模型模拟结果及讨论  36-39
    4.3.1 第一组模拟验证  37
    4.3.2 第二组模拟验证  37-39
  4.4 MP-Ⅲ型填料反应精馏塔模型模拟结果及讨论  39-44
    4.4.1 最优条件下模拟结果  39-40
    4.4.2 设计和操作参数的影响  40-44
  4.5 本章小结  44-45
第5章 gPROMS与Aspen plus联用平台的建立  45-52
  5.1 引言  45
  5.2 CAPE-OPEN标准接口  45-47
    5.2.1 发展简史  45-46
    5.2.2 CAPE-OPEN标准下的模拟平台架构  46-47
  5.3 gPROMS与Aspen plus联用平台建立及计算测试  47-51
    5.3.1 联用模拟平台建立步骤  48
    5.3.2 基本物性计算测试  48-51
  5.4 本章小结  51-52
第6章 gPROMS与Aspen plus联用平台应用—叔丁醇脱水反应精馏过程模拟  52-60
  6.1 引言  52
  6.2 反应精馏过程模拟  52-54
    6.2.1 物性方法  52-53
    6.2.2 动力学方程  53
    6.2.3 反应精馏塔模型  53-54
  6.3 模拟结果及讨论  54-59
    6.3.1 叔丁醇脱水反应精馏过程最优条件及结果  54-55
    6.3.2 设计和操作参数的影响  55-59
  6.4 本章小结  59-60
第7章 总结与展望  60-62
  7.1 总结  60
  7.2 展望  60-62
参考文献  62-66
致谢  66

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 一般性问题 > 化工过程（物理过程及物理化学过程） > 分离过程 > 单相系液态混合物的分离过程 > 蒸馏与精馏
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