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本文运用Aspen Plus软件对乙酸甲酯与乙二醇的酯交换反应工艺流程进行了稳态工艺优化,然后运用Aspen Dynamics软件对该工艺流程进行了动态控制结构的设计。稳态部分,首先对传统的双塔反应精馏工艺流程进行了改进。传统的双塔反应精馏工艺流程由一个反应精馏塔和一个常压塔组成,而改进后的该反应精馏工艺流程由一个反应精馏塔、一个加压塔和一个常压塔组成。为了达到节约能耗和降低全年总费用的目的,该反应精馏工艺流程采用了差压热耦合技术,即将加压塔塔顶冷凝器的热负荷作为常压塔塔底再沸器的热源。其次选用拟均相模型拟合了实验测得的反应动力学数据以供模拟研究所需。然后讨论了进料方式、理论板数和回流比对乙酸甲酯转化率的影响,并以全年总费用为目标函数,对该反应精馏工艺流程进行了工艺参数的优化。最后对该反应精馏工艺流程和传统的双塔反应精馏工艺流程进行了比较,结果表明该反应精馏流程可以节约能耗66.09%和降低全年总费用60.61%。动态部分,首先通过计算确定了该反应精馏工艺流程中各设备的物理尺寸。其次,采用奇异值分解分析法确定了该反应精馏工艺流程中各个塔合适的控温板。然后针对该反应精馏工艺流程建立了基本控制结构,通过添加流量干扰和组成干扰来探究基本控制结构的动态控制性能。由于基本控制结构的动态响应并不理想,故在基本控制结构的基础上,提出了三种方案对该反应精馏工艺流程的控制结构进行改进。控制结构CS1通过流量前馈补偿的方式增强了各个塔之间的联系,但是实际控制效果并不是很理想;控制结构CS2引进了组分温度串级控制,但是在系统恢复到稳定状态后,产物乙二醇二乙酸酯和甲醇的纯度仍有不能满足设计要求的情况存在,由此可知组分控制并不是对任何流程都是有效的;在控制结构CS3中,温度控制器和塔底再沸器热负荷与进料流量的比值(QR/F)进行了串级控制,尽管系统在恢复到稳定状态的过程中有所波动,但是在系统恢复稳定后,产物乙二醇二乙酸酯和甲醇的纯度均能满足设计要求,且系统恢复到稳定状态的时间较快,因此控制结构CS3适用于该反应精馏工艺流程中。