1. 研究目的与意义（文献综述）
精馏是一种利用回流使液体混合物得到高纯度分离的蒸馏方法，是工业上应用最广的液体混合物分离操作，广泛用于石油，化工，医药，冶金等部门。而当今社会对能源的需求不断增加，尤其是在石油化工方面，由于当前大量地对原油进行挖采，全世界的石油储量已远低于预估，而精馏过程是炼油过程中一道非常基本且关键的程序。精馏塔是精馏过程的关键设备，用于完成对多组分物料进行分离的操作，以对后续的工艺作为进料或者经过加工之后成为成品。然而分离之后的产物的纯度很重要，它关系到企业的整体盈利和对馏分的使用效率。
因此，对精馏过程进行优化是目前研究应用的热点之一，而其首先需要做的就是建立机理建模并对模型进行分析和研究。精馏过程的模型是十分复杂的，在经过仿真验证和实际检验没有问题的情况下，应用到实际的生产过程中去，这样可以在保证精馏产物质量的前提下提高溜出产物的纯度。以炼油工艺为例，即使是一点点操作条件的改进，就可以提高石油的拔出率，提高炼油的效率，降低成本，为企业和国家带来更多的利益，从而有助于促进国民经济发展。
目前，对精馏过程进行建模和优化是国内外化工和控制行业研究的一个热点，并已经取得了相关的成果。在近几十年来，由于生产原料的紧缺和环境恶化的影响，给全球很多家炼油厂带来了很大的压力，许多炼油厂相继倒闭。但是，那些没有倒闭并且坚持到现在的炼油厂，他们迫于压力对炼油装置进行了改进，规模也不断提高。例如位于巴西的revap炼油厂利用aspen-plus优化器进行实时优化，使每天的生产利润增加了13000美元；美国的dmc公司也开发了蒸馏过程的优化控制软件包；壳牌公司与simsci共同开发了新一代的过程模拟与优化系统；还有很多海外公司都开发出了自己的优化控制方法，在全球范围内得到了很大的成功。相比起来，由于这些软件的价格过于昂贵，我国在这方面的实际状况还不是很理想，技术还没有很成熟。但是与之前相比装置的生产技术和产物的纯度还是有所提高。因此可见在精馏过程建模优化控制这一方面的研究很有发展前景和使用价值，是一项很有创造性的任务。
2. 研究的基本内容与方案
精馏过程的优化是目前化工领域的研究热点之一，要进行优化，首先就要对精馏塔进行建模。本次设计的主要内容就是利用数学机理分析法建立精馏塔模型。具体可分为:
(1)根据精馏塔各主要反应单元的动力学特性，基于物料平衡、能量平衡等基本定理分别建立典型塔板模型、塔顶模型、中段回流模型以及塔底模型，即建立物料平衡，能量守恒，分子加合方程和气液平衡方程所组成的方程组（mesh方程）；
3. 研究计划与安排
（1）查阅参考文献，了解近年来在精馏塔建模方面的研究现状以及相关软件，并编写开题报告；
（2）翻译一篇与精馏过程机理建模与计算机模拟实现技术相关的学术论文；
（3）学习gproms model builder 4.0仿真软件，并通过学习简单实例掌握gproms的相关编程规则及调试技巧；
4. 参考文献（12篇以上）
[1]王慧娟. 精馏过程建模与操作优化研究[d]. 大连理工大学, 2006.
[2]姚海华. 常压蒸馏塔的稳态建模仿真和操作优化[d]. 北京化工大学, 2012.
[3]张晓杰. 基于gproms的反应精馏过程模拟与分析[d]. 华东理工大学, 2012.
