文档介绍：分类号：学校代码： 10426
密级：学号： 2015010092
硕士学位论文
MASTER DEGREE THESIS
分离丙二醇***醚与水共沸物的
过程综合与控制策略
作者：赵婷然
指导教师：王英龙
学科专业：生物质化工
专业代码： 0822Z2
研究方向：生物质能源
2018 年 6 月 8 日
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学位论文完成日期：咖咖
指导教师签字：
答辩委员会成员签字：
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青岛科技大学研究生学位论文
分离丙二醇***醚与水共沸物的
过程综合与控制策略
摘要
丙二醇***醚与水在常压下可形成二元共沸物。本文以分离工业过程产生
的组成为 mol% 水和 mol% 丙二醇***醚，处理量为 1000 kmol/h 的混
合物为例，研究了液液萃取-非均相共沸精馏工艺和液液萃取-萃取精馏工艺。
以年度总费用（TAC）最小为目标对两种工艺的稳态流程进行了经济优化，考
察了两种工艺的动态特性，开发了稳健的动态控制结构。
基于 NRTL 模型，借助平衡曲线和含残余曲线的三元相图考察了萃取剂的
萃取效果和两种工艺的可行性。采用序贯迭代优化程序进行了工艺过程优化。
其中，液液萃取-非均相共沸精馏最佳工艺的TAC 和 CO2 排放量分别为 3478014
$/y， kg/s，比传统的非均相共沸精馏工艺的 TAC 和 CO2 排放量分别
降低了 % 和 %。液液萃取-萃取精馏最佳工艺的 TAC 和 CO2 排放量
分别为 3112250 $/y，2168840 kg/s，比传统的萃取精馏工艺的 TAC 和 CO2 排
放量分别降低了 % 和 %。结果表明，液液萃取-非均相共沸精馏工艺
和液液萃取-萃取精馏工艺在经济性、能耗和 CO2 排放量方面比传统的特殊精
馏工艺具有很大的优势。
在经济性最优的稳态工艺基础上，考察了液液萃取-非均相共沸精馏工艺和
液液萃取-萃取精馏工艺流程的动态控制结构。通过添加±20%的流率扰动和组
成扰动对两种工艺的动态控制效果进行检验。结果表明：再沸器热负荷与进料
流率成比例的控制结构对于进料扰动滞后反应的改善具有很好的效果，较大程
度的提高了结构的抗扰动能力。对于液液萃取-非均相共沸精馏工艺，组成-温
度串级控制能够很好的维持产品纯度和处理扰动。对于液液萃取-萃取精馏工艺，