动力学与控制设计内部热耦合不同纯度的蒸馏塔
摘要：开环动态行为的内部热耦合蒸馏塔与四个不同纯度（低纯度，中度纯度，高纯度和非常高的纯度）进行了研究。这些动态行为其特征在于由强的非对称非线性度，高灵敏度，操作条件的变化和独特的逆反应随着纯度的增加，这些动态行为的加剧，变得越来越复杂。这就容易导致线性模型，厂房及之间的不匹配改变它的操纵和控制变量之间的关系。
关键词：热耦合；非线性度；逆反应；高纯度；动态行为
1 引言
蒸馏是在化学加工工业中最广泛使用的分离操作，它消耗了大量的能量，根据最近的一些估计，涉及在精炼和其它连续的化学过程在美国约40％的能量被消耗在蒸馏中，这表示1988年在美国的能源消费占总量的近4％。要提高蒸馏的能源利用效率，各种蒸馏方法已被提出，例如，多效热泵列，Petlyuk列，二次回流和汽化（SRV），除SRV方法，前三次蒸馏的方法已经被产业化，并运用在实际的化学过程中。
内部热耦合的蒸馏的列（ITCDIC）采用SRV方法，并介绍了整顿和汽提段进入蒸馏系统内部的热量之间的整合。这种新颖的蒸馏塔已受到越来越多的重视，近年来，由于其巨大的能量效率，低开支的外部操作设备。ITCDIC，没有传统的冷凝器和再沸器，比常规的蒸馏柱以及其他类型的节能蒸馏柱提供了更高的能量效率。例如根据严谨的热力学分析的ALS热泵列和Petlyruk列。ITCDIC节流装置如图1.1所示（Y1是塔顶产物纯度，X是底部产物的纯度。V是蒸汽流率，L是液体流速。F是进料流速和Zf的饲料组合物）。
图1.1 ITCDIC节流装置
虽然SRV内部热集成的方法有很大的节能潜力，这也导致了复杂的动态行为。控制设计带来了巨大挑战，只有极少数的论文考虑动态的控制不同纯度和操作条件的ITCDIC。透水研究约ITCDIC的工作主要集中在中度纯度系统.黄教授提出了内模控制（IMC）和刘教授提出了中度系统分散PID的控制，但两项计划的高纯度和非常高的系统要求无法提供满意的控制效果。尽管从一个大的经济可以激励高纯度和非常高的产品。但是高度复杂和独特的动态行为，使设计更难以有效的控制方案来实现高和非常高的纯TCDIC。，这大大限制了在化学过程中的实际应用ITCDIC。
本研究首先探讨复杂的开环动态行为的ITCDIC获得一些洞察动态的困难与设计相应的控制方案不同的纯度，一些不同的动态行为，有四种不同的纯度，包括低，中，高和非常高的纯度。对于严重的不匹配之间的线性模型和植物的进一步研究和增加动态行为的纯度和热集成的效果进行了介绍和详细分析。
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