分子筛脱蜡模拟移动床工业过程的模拟计算与分析

作　者: 李娟
导　师: 马正飞
学　校: 南京工业大学
专　业: 化学工艺
关键词: 分子筛脱蜡模拟移动床移动床数学模型数值方法
分类号: TQ018
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
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内容摘要

直链烷基苯生产装置绝大多数是按UOP 公司的专利技术建立起来的。工艺流程包括:加氢精制、分子筛脱蜡、脱氢、烷基化。其中,分子筛脱蜡工艺常用Molex 法,该法用移动床的学位论文">模拟移动床将正构烷烃与异构烷烃、芳烃分离。本文针对南京烷基苯厂分子筛脱蜡装置的工艺条件,从数学模拟角度出发研究分子筛脱蜡模拟移动床吸附分离的工业过程。论文基于移动床过程建模策略的数学模型包括:流体流动模型采用轴向扩散活塞流模型;线性推动力模型表示液固相之间的传质;扩展的Langmuir 竞争吸附模型表征液固相间的吸附平衡。模拟计算所需参数采用估算和回归的方法,通过经验公式估算传质系数,利用单组分正构烷烃在5A 分子筛上的吸附平衡数据,直接得到竞争吸附平衡模型参数。在模拟计算中主要探讨了旋转阀切换时间、原料进料量、提取液量、脱附液进料量等操作条件对产品收率和产率等的影响,从而为工艺优化设计和降低能耗等提供前提和基础。分子筛脱蜡模拟移动床计算程序采用Fortran 语言编写,其中模型偏微分方程组的求解是运用根据有限元配置法编写的Pdecol 求解程序,模拟思路是将模拟移动床过程近似为固液相逆流的移动床过程,按液相循环步骤依次进行过程计算。模拟计算的结果表明,通过模型化计算得到的产品回收率、产率等与实际过程一致,验证了所选模型和计算方法以及相关参数的合理性。论文所采用的模型由于包括诸多影响过程性能的主要因素,数值方法计算效率高,能很好地用于分子筛脱蜡过程的动态模拟。论文所建立的数学模型接近真实情况,所采用的求解方法不失准确性,计算程序界面友好易于使用,可以用于任意步骤数目的过程模拟。通过对分子筛脱蜡过程的模拟计算,揭示了操作参数和过程性能之间的关系,这对于过程优化、工艺设计和操作具有重要指导意义。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
第一章绪论  9-18
  1.1 引言  9
  1.2 分子筛脱蜡工艺的概述  9-10
    1.2.1 Isosiv 吸附分离正构烷烃  9-10
    1.2.2 Molex 法吸附分离正构烷烃  10
  1.3 Molex 吸附分离技术  10-14
    1.3.1 移动床的学位论文">模拟移动床吸附分离技术原理  10-13
    1.3.2 Molex 法分子筛脱蜡工艺流程  13-14
  1.4 分子筛脱蜡模拟移动床吸附分离过程模拟计  14-17
    1.4.1 模拟移动床吸附过程的数学模型  14-16
      1.4.1.1 模型建立的基础  14-15
      1.4.1.2 传质模型  15
      1.4.1.3 吸附平衡模型  15-16
    1.4.2 数值方法  16-17
  1.5 本文拟进行的工作  17-18
第二章数学模型及数值计算方法  18-27
  2.1 数学模型  18-21
    2.1.1 恒温固定床吸附的连续性方程  18
    2.1.2 初始条件和边界条件  18-19
    2.1.3 节点平衡模型  19
    2.1.4 吸附平衡模型  19-20
    2.1.5 传质模型  20
    2.1.6 模型的无因次化  20-21
  2.2 数值计算方法  21-25
    2.2.1 偏微分方程的求解程序  21-22
    2.2.2 数值计算  22
    2.2.3 计算流程图  22-24
    2.2.4 模拟方法的验证计算  24-25
  2.3 本章小结  25-27
第三章模型计算参数的确定  27-37
  3.1 过程参数  27-29
    3.1.1 吸附剂和吸附床层的特性  27
    3.1.2 操作参数  27-28
    3.1.3 区域流量  28-29
  3.2 模型参数  29-32
    3.2.1 Peclet 准数  29-30
    3.2.2 无因次传质系数  30-31
    3.2.3 液固流速比  31-32
    3.2.4 固液体积比  32
  3.3 吸附平衡参数  32-35
  3.4 本章小结  35-37
第四章过程模拟计算与分析  37-46
  4.1 模拟计算与讨论  37-45
    4.1.1 模拟结果与实际过程的比较  37-40
    4.1.2 切换时间对吸附过程的影响  40-41
    4.1.3 提取液的提取速度对吸附过程的影响  41-43
    4.1.4 进料量对吸附过程的影响  43-44
    4.1.5 脱附剂用量的变化对过程的影响  44-45
  4.2 本章小结  45-46
第五章结论与展望  46-49
  5.1 结论  46-47
  5.2 展望  47-49
符号说明  49-51
参考文献  51-56
附录  56-64

分子筛脱蜡模拟移动床工业过程的模拟计算与分析

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