本發(fā)明專利涉及化工領(lǐng)域，尤其涉及一種基于四元可逆反應(yīng)的雙隔離壁精餾塔強(qiáng)化溫度控制系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、精餾是化工領(lǐng)域中的一種極為實(shí)用，應(yīng)用廣泛的單元操作,它在石油、化工、化肥、制藥等行業(yè)中都表現(xiàn)出了獨(dú)特的作用。作為反應(yīng)精餾塔（rdc）和分壁精餾塔（dwdc）工藝強(qiáng)化的直接結(jié)果，反應(yīng)分壁精餾塔（r-dwdc）在節(jié)省資本投資和運(yùn)營成本方面具有巨大潛力，許多研究人員已經(jīng)通過模擬或?qū)嶒?yàn)研究揭示了其優(yōu)勢。盡管取得了令人鼓舞的成果，但迄今為止，針對工藝合成和設(shè)計(jì)的系統(tǒng)研究還很少。特別是在公開文獻(xiàn)中，反應(yīng)型單層分隔壁蒸餾塔（r-sdwdc）似乎是占壓倒性優(yōu)勢的工藝配置。雖然反應(yīng)操作與分離操作之間的質(zhì)量和熱耦合關(guān)系得到了很好的考慮，但分離操作與分離操作之間的質(zhì)量和熱耦合關(guān)系卻完全被忽略了，因此，r-sdwdc?經(jīng)常不能代表最佳配置，特別是在工藝強(qiáng)化方面。針對這一缺點(diǎn)，我們最近根據(jù)理想的內(nèi)熱四元可逆反應(yīng)的分離情況，推導(dǎo)出了反應(yīng)型雙分餾塔（r-ddwdc），其相對揮發(fā)度的排序?yàn)樽畈焕╝?+?b???c?+?d，αa>αc>αd>αb）。與傳統(tǒng)的反應(yīng)精餾系統(tǒng)和r-sdwdc?相比，r-ddwdc?不僅能同時(shí)考慮反應(yīng)操作與分離操作之間以及分離操作與分離操作之間的質(zhì)量耦合和熱耦合，還能靈活地協(xié)調(diào)這兩種熱耦合，從而可能導(dǎo)致效用要求急劇下降。雖然穩(wěn)態(tài)性能的改善應(yīng)歸功于?r-ddwdc?內(nèi)部質(zhì)量和熱耦合的加強(qiáng)，但這也是導(dǎo)致復(fù)雜工藝動(dòng)態(tài)和具有挑戰(zhàn)性的操作問題的主要原因。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種基于四元可逆反應(yīng)的雙隔離壁精餾塔強(qiáng)化溫度控制系統(tǒng)及方法。

2、為解決現(xiàn)有技術(shù)問題，本發(fā)明公開了一種基于四元可逆反應(yīng)的雙隔離壁精餾塔強(qiáng)化溫度控制系統(tǒng)，其特征在于，包括r-ddwdc結(jié)構(gòu)，所述r-ddwdc結(jié)構(gòu)頂部的兩側(cè)分別連接有冷凝器，所述r-ddwdc結(jié)構(gòu)頂部的底部連接有再沸器；所述r-ddwdc結(jié)構(gòu)一共有68級塔板，其中，左側(cè)上部為第1~21級塔板，中部為第22~39級塔板，底部為第40~68級塔板，右側(cè)為第44級塔板；所述r-ddwdc結(jié)構(gòu)的右側(cè)設(shè)有隔壁塔；第1級塔塊和第3級塔板分別設(shè)有進(jìn)料口，第44級塔板設(shè)有出料口。

3、進(jìn)一步地，所述r-ddwdc結(jié)構(gòu)左側(cè)設(shè)有隔離壁，左側(cè)隔離壁用于加強(qiáng)反應(yīng)操作與分離操作之間的物質(zhì)和能量耦合。

4、進(jìn)一步地，所述r-ddwdc結(jié)構(gòu)右側(cè)設(shè)有隔離壁，右側(cè)隔離壁用于加強(qiáng)分離操作與分離操作之間的物質(zhì)和能量耦合。

5、進(jìn)一步地，兩個(gè)冷凝器的功率qc分別為-613.31?kw和-1090.57?kw。

6、進(jìn)一步地，所述再沸器的熱負(fù)荷qr為1954.71?kw。

7、進(jìn)一步地，第33級塔板、第26級塔板、第10級塔板和第64級塔板作為溫度靈敏板。

8、相應(yīng)地，本發(fā)明還提供基于四元可逆反應(yīng)的雙隔離壁精餾塔強(qiáng)化溫度控制系統(tǒng)的控制方法，包括如下步驟：

9、a、b進(jìn)料為0.0126?kmol·s-1流量的飽和液體，兩種產(chǎn)品純度的規(guī)格都是95mol%；操作壓力為12.5?bar。反應(yīng)段的持液量保持在每級2.5?kmol，換熱器的持液量保持70kmol；反應(yīng)物a和b分別從r-ddwdc的第3級塔板和第1級塊板進(jìn)入；反應(yīng)物b的過量存在，使得反應(yīng)物a的轉(zhuǎn)化率高，進(jìn)入右側(cè)隔離壁的液體成分為含有反應(yīng)物b和產(chǎn)物c、產(chǎn)物d；產(chǎn)品d的出料位置在第44級塔板；這些液體進(jìn)入右側(cè)隔離壁內(nèi)進(jìn)行分離操作；產(chǎn)物c和產(chǎn)物d分別作為塔頂產(chǎn)物和中間產(chǎn)物被收回，過量的反應(yīng)物b通過底部到頂部的外部環(huán)流進(jìn)入第1級塔板進(jìn)行再反應(yīng)；塔頂左側(cè)為全回流，右側(cè)的rr為1.98；在塔頂和中間產(chǎn)品的出料中除了95mol%的產(chǎn)物c和產(chǎn)物d，還分別含有4.9?mol%的反應(yīng)物a和4.9?mol%的反應(yīng)物b。

10、本發(fā)明具有的有益效果：

11、1、本發(fā)明根據(jù)精餾塔的結(jié)構(gòu)和內(nèi)部的物質(zhì)和能量耦合情況分析出需要嚴(yán)格控制的區(qū)域，進(jìn)而針對性設(shè)計(jì)出串級強(qiáng)化控制回路，實(shí)現(xiàn)更為嚴(yán)格的控制和更好的動(dòng)態(tài)特性。

12、2、相較于雙溫差控制結(jié)構(gòu)，本發(fā)明操作更為簡單，效果更為顯著，尤其是可以推廣應(yīng)用到其它復(fù)雜精餾系統(tǒng)的嚴(yán)格溫度推斷控制系統(tǒng)。

技術(shù)特征：

1.一種基于四元可逆反應(yīng)的雙隔離壁精餾塔強(qiáng)化溫度控制系統(tǒng)，其特征在于，包括r-ddwdc結(jié)構(gòu)，所述r-ddwdc結(jié)構(gòu)頂部的兩側(cè)分別連接有冷凝器，所述r-ddwdc結(jié)構(gòu)頂部的底部連接有再沸器；所述r-ddwdc結(jié)構(gòu)一共有68級塔板，其中，左側(cè)上部為第1~21級塔板，中部為第22~39級塔板，底部為第40~68級塔板，右側(cè)為第44級塔板；所述r-ddwdc結(jié)構(gòu)的右側(cè)設(shè)有隔壁塔；第1級塔塊和第3級塔板分別設(shè)有進(jìn)料口，第44級塔板設(shè)有出料口。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于四元可逆反應(yīng)的雙隔離壁精餾塔強(qiáng)化溫度控制系統(tǒng)，其特征在于，所述r-ddwdc結(jié)構(gòu)左側(cè)設(shè)有隔離壁，左側(cè)隔離壁用于加強(qiáng)反應(yīng)操作與分離操作之間的物質(zhì)和能量耦合。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于四元可逆反應(yīng)的雙隔離壁精餾塔強(qiáng)化溫度控制系統(tǒng)，其特征在于，所述r-ddwdc結(jié)構(gòu)右側(cè)設(shè)有隔離壁，右側(cè)隔離壁用于加強(qiáng)分離操作與分離操作之間的物質(zhì)和能量耦合。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于四元可逆反應(yīng)的雙隔離壁精餾塔強(qiáng)化溫度控制系統(tǒng)，其特征在于，兩個(gè)冷凝器的功率qc分別為-613.31?kw和-1090.57?kw。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于四元可逆反應(yīng)的雙隔離壁精餾塔強(qiáng)化溫度控制系統(tǒng)，其特征在于，所述再沸器的熱負(fù)荷qr為1954.71?kw。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于四元可逆反應(yīng)的雙隔離壁精餾塔強(qiáng)化溫度控制系統(tǒng)，其特征在于，第33級塔板、第26級塔板、第10級塔板和第64級塔板作為溫度靈敏板。

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于四元可逆反應(yīng)的雙隔離壁精餾塔強(qiáng)化溫度控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，包括如下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種基于四元可逆反應(yīng)的雙隔離壁精餾塔強(qiáng)化溫度控制系統(tǒng)及方法。采用左側(cè)隔離壁在頂端，右側(cè)隔離壁在中間的雙隔離壁反應(yīng)蒸餾塔進(jìn)行了穩(wěn)態(tài)操作和可控性分析，以一個(gè)具有最不利相對揮發(fā)度排序的四元可逆吸熱反應(yīng)的分離為例，探究系統(tǒng)過程綜合與設(shè)計(jì)問題以及從溫度推斷控制策略的角度進(jìn)一步深入探究其操作可行性，得出的結(jié)果在改善系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性和協(xié)調(diào)過程設(shè)計(jì)與操作問題方面，都具有非常好的效果，驗(yàn)證了所提策略是可行且有作用的。本發(fā)明所提的結(jié)構(gòu)及方法可以推廣應(yīng)用到其它復(fù)雜結(jié)構(gòu)的蒸餾塔系統(tǒng)中。

技術(shù)研發(fā)人員：秦偉,王旭亞,金肖依,李月竹,方煒,魯爭艷
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國兵器工業(yè)集團(tuán)第二一四研究所蘇州研發(fā)中心
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21