Aspen模拟软件在精馏设计和控制中的应用 原著第2版PDF电子书下载

第1章 汽-液相平衡（VLE）基础 1

1.1蒸气压 1

1.2二元体系VLE相图 2

1.3物性方法 5

1.4相对挥发度 6

1.5泡点计算 7

1.6三元相图 8

1.7 VLE的非理想性 9

1.8三元体系的剩余曲线 13

1.9精馏边界 17

1.10结论 20

第2章 精馏塔的分析 21

2.1设计的“自由度” 21

2.2二元体系McCabe-Thiele法 21

2.2.1操作线 23

2.2.2 q线 24

2.2.3逐板法求塔板数 25

2.2.4各参数的影响 25

2.2.5限制条件 26

2.3多元体系的近似方法 26

2.3.1 Fenske方程求最少塔板数 27

2.3.2 Underwood方程求最小回流比 27

2.4结论 27

第3章 建立一个稳态精馏模拟 29

3.1新建一个模拟例子 29

3.2定义化学组分及物性方法 34

3.3定义物流性质 38

3.4定义设备参数 39

3.4.1塔C1 39

3.4.2阀门和泵 41

3.5运行模拟算例 43

3.6使用“DESIGN SPEC/VARY”功能 44

3.7寻找最佳进料位置以及最小操作条件 55

3.7.1最佳进料位置 55

3.7.2最小回流比 55

3.7.3最少塔板数 55

3.8精馏塔尺寸设计 56

3.8.1塔高 56

3.8.2塔径 56

3.9概念设计 58

3.10结论 61

第4章 精馏的经济优化 62

4.1启发式优化法（Heuristic Optimization） 62

4.1.1将总塔板数定为最少理论板数的两倍 62

4.1.2将回流比定为最小回流比的1.2倍 63

4.2经济核算依据 64

4.3结果 65

4.4操作优化 68

4.5真空精馏塔压力的优化 73

4.6结论 74

第5章 复杂体系的精馏模拟 75

5.1萃取精馏 75

5.1.1设计 77

5.1.2模拟难点 79

5.2乙醇脱水 81

5.2.1 VLLE行为 83

5.2.2工艺流程模拟 84

5.2.3收敛流程 87

5.3变压共沸精馏 89

5.4双塔热耦合精馏 93

5.4.1流程 93

5.4.2净操作的收敛 94

5.5结论 97

第6章 通过稳态计算选择控制结构 98

6.1控制结构选择 98

6.1.1双组分控制 98

6.1.2单端控制 98

6.2进料组成灵敏度分析（ZSA） 98

6.3温度控制板的选择 100

6.3.1方法总结 100

6.3.2丙烷/异丁烷二元体系 101

6.3.3苯/甲苯/二甲苯（BTX）三元体系 105

6.3.4三元共沸体系 107

6.4结论 111

第7章 由稳态模拟转换为动态模拟 112

7.1设备定径 112

7.2导入Aspen Dynamics 114

7.3在Aspen Dynamics中打开动态模拟 115

7.4安装各基本控制器 117

7.4.1回流 122

7.4.2重点 123

7.5添置温度和组分控制器 123

7.5.1塔板温度控制 124

7.5.2组分控制 129

7.5.3组分-温度串级控制 130

7.6性能评估 131

7.6.1安装一个曲线图 131

7.6.2将动态结果导入Matlab中 133

7.6.3再沸器热量输入与进料流量比例 136

7.6.4带有CC-TC串级控制的温度控制结构比较 137

7.7结论 138

第8章 复杂精馏塔的控制 139

8.1萃取精馏工艺 139

8.1.1设计 139

8.1.2控制结构 140

8.1.3动态性能 142

8.2部分冷凝的精馏塔 143

8.2.1全汽相采出 143

8.2.2汽/液相采出 159

8.3热耦合精馏塔的控制 165

8.3.1工艺研究 166

8.3.2热耦合关系式 167

8.3.3控制结构 168

8.3.4动态性能 170

8.4共沸精馏塔/倾析器体系的控制 173

8.4.1转化为动态模拟和闭合循环回路 173

8.4.2安装控制结构 175

8.4.3动态性能 178

8.4.4数值积分问题 181

8.5非常规控制结构 182

8.5.1工艺研究 183

8.5.2稳态设计经济优化 185

8.5.3选择控制结构 186

8.5.4动态模拟结果 190

8.5.5可替代的控制结构 191

8.5.6小结 196

8.6结论 196

第9章 反应精馏 197

9.1引言 197

9.2反应精馏体系的种类 198

9.2.1单进料反应 198

9.2.2重组分产物的不可逆反应 198

9.2.3净操作与使用过量反应物的比较 199

9.3 TAME流程基本点 201

9.3.1预反应器 202

9.3.2反应精馏塔C1 202

9.4 TAME反应动力学和VLE 204

9.5全厂控制结构 208

9.6结论 211

第10章 侧线精馏塔的控制 212

10.1液相侧线精馏塔 212

10.1.1稳态设计 212

10.1.2动态控制 213

10.2汽相侧线塔 217

10.2.1稳态设计 217

10.2.2动态控制 217

10.3带有汽提塔的液相侧线精馏塔 221

10.3.1稳态设计 221

10.3.2动态控制 222

10.4带有整流器的汽相侧线精馏塔 226

10.4.1稳态设计 226

10.4.2动态控制 227

10.5侧线吹洗塔 234

10.5.1稳态设计 234

10.5.2动态控制 235

10.6结论 239

第11章 石油分馏的控制 240

11.1石油馏分 241

11.2原油的表征 244

11.3预蒸馏塔的稳态设计 250

11.4预闪蒸塔的控制 255

11.5大型蒸馏塔的稳态设计 260

11.5.1稳态设计概述 260

11.5.2在Aspen Plus中建立大型蒸馏塔 262

11.5.3设计参数的影响 269

11.6大型蒸馏塔的控制 271

11.7结论 278

第12章 隔壁塔（热偶精馏） 279

12.1引言 279

12.2稳态设计 281

12.2.1 MultiFrac模型 281

12.2.2 RadFrac模型 288

12.3隔壁塔的控制 290

12.3.1控制方案 290

12.3.2 Aspen Dynamics模拟 293

12.3.3动态模拟结果 295

12.4常规精馏塔的控制 299

12.4.1控制方案 299

12.4.2动态结果与比较 300

12.5结论和讨论 301

第13章 动态安全分析 303

13.1引言 303

13.2安全方案 303

13.3过程研究 304

13.4基本的严格精馏塔模块 304

13.4.1恒定热负荷的模型 305

13.4.2恒温模型 305

13.4.3 LMTD模型 305

13.4.4冷凝或蒸发介质模型 305

13.4.5再沸器的动态模型 306

13.5带有显示换热器的严格精馏塔动态模型 306

13.5.1塔 307

13.5.2冷凝器 307

13.5.3回流罐 308

13.5.4液体分离 308

13.5.5再沸器 308

13.6动态模拟 309

13.6.1基础例子的控制结构 309

13.6.2严格例子的控制结构 310

13.7动态响应的比较 310

13.7.1冷凝器的冷凝故障 310

13.7.2输入热量增加 311

13.8其他问题 313

13.9结论 313

第14章 二氧化碳的捕集 314

14.1低压空气燃烧火力发电厂的二氧化碳捕集 315

14.1.1流程设计 315

14.1.2模拟问题 316

14.1.3全厂性的控制结构 318

14.1.4动态行为 321

14.2高压IGCC火力发电厂的二氧化碳捕集 324

14.2.1设计 325

14.2.2全厂性控制结构 327

14.2.3动态行为 329

14.3结论 331

第15章 精馏塔的降荷操作控制 332

15.1引言 332

15.2控制问题 333

15.2.1双温度控制 333

15.2.2阀位控制 335

15.2.3循环控制 336

15.3过程描述 337

15.4斜坡干扰下的动态特性 339

15.4.1双温度控制 339

15.4.2阀位控制 340

15.4.3循环控制 341

15.4.4比较 341

15.5阶跃干扰下的动态特性 343

15.5.1双温度控制 343

15.5.2 VPC控制 344

15.5.3循环控制 344

15.6其他控制结构 346

15.6.1无温度控制 346

15.6.2双重温度控制 347

15.7结论 349

第16章 精馏塔中压力补偿的温度控制 350

16.1简介 350

16.2算例研究 351

16.3传统控制结构的选择 352

16.4温度、压力、组成之间的相互关系 355

16.5 Aspen Dynamics的应用 356

16.6动态结果对比 357

16.6.1进料流量的影响 357

16.6.2压力的扰动 358

16.7结论 360

第17章 乙醇脱水 361

17.1引言 361

17.2酒精蒸馏釜（预浓缩器）的优化 362

17.3共沸塔和回收塔的优化 364

17.3.1优化进料位置 365

17.3.2塔板数优化 365

17.4整体工艺的优化 367

17.5环己烷夹带剂 368

17.6流程的循环收敛 369

17.7结论 370

第18章 外部复位反馈防止积分饱和 371

18.1简介 371

18.2实现外部复位反馈电路 372

18.2.1生成误差信号 372

18.2.2控制器增益的放大 373

18.2.3增加滞后输出 373

18.2.4信号低选器 373

18.2.5 Lag模块的设置 373

18.3闪蒸罐案例 374

18.3.1工艺流程和普通控制结构 374

18.3.2没有外部复位反馈的超驰控制结构 375

18.3.3有外部复位反馈的超驰控制结构 376

18.4精馏案例 379

18.4.1普通的控制结构 380

18.4.2没有外部复位的普通和超驰控制器 381

18.4.3有外部复位的普通和超驰控制器 383

18.5结论 386

索引 387