乙烯氧化制环氧乙烷过程的数学模拟

摘要

本文应用联立模块法的模拟策略对乙烯氧化制环氧乙烷过程进行了操作型稳态数学模拟。通过对序贯模块法、联立方程法、联立模块法三种模拟技术的比较,选择了联立模块法对系统进行数学模拟。通过对各种系统分隔和流股断裂方法进行分析,我们应用Upadhye和Grens准则进行系统环路断裂,并对同一断裂族中具体断裂流股的选择方法作了改进,通过适当地选择已知对应关系的一些流股作为断裂流股使得待解的联立非线性方程组的维数大大降低,从而明显地减少了计算时间和所需的计算机内存空间。为了提高程序设计效率和模拟计算效率,我们采取了两条措施用通用模块完成具有相同功能的单元设备的模块,在不失真的前提下,对一些设备的数学模型进行了简化处理。化工过程系统模拟计算结果的精确与否,在根本上取决于各单元模块与相应的单元操作是否等效,这就要求我们建立可行的单元摸块并进行单元模块的校核,以确保单元模块的的计算结果能真实地反映单元操作的结果。本文建立了环氧乙烷反应器和环氧乙烷吸收塔的数学模型,其余单元过程均采用已有的模块。模拟计算表明,这二个模型附合实际情况,是可行的。为了提高迭代计算效率,使得求解过程稳定、有效,针对化工过程高度非线性的特点,结合牛顿法、拟牛顿法以及一维不精确搜索的非线性方程组的求解算法,本文提出了一维搜索初始步长的一种新的求取方法,构成了一种交替使用高效牛顿法并作一维不精确搜索的求解非线性方程组的方法。同时,提出了新的一维搜索初始步长的约束方法。将系统模拟的计算值与实际值及设计值进行了分析和比较,比较结果表明,本文采用的算法是成功的,计算结果与生产实际和设计数据相符。

目录

摘要

绪论

第1章 数学模拟技术综述

1．1 序贯模块法

1．2 联立方程法

1．3 联立模块法

第2章 乙烯氧化制环氧乙烷过程

2．1 工艺流程介绍

2．2 单元设备分析和模拟

2．2．1 EO反应器

2．2．2 EO吸收塔

2．3 系统数学模型

第3章 系统求解

第4章 计算结果及讨论

第5章 结论

参考文献

附录1

附录2

附录3