《Aspen簡(jiǎn)捷法精餾塔設(shè)計(jì)計(jì)算》由會(huì)員分享，可在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)《Aspen簡(jiǎn)捷法精餾塔設(shè)計(jì)計(jì)算（45頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、1,5 簡(jiǎn)捷法精餾塔設(shè)計(jì)計(jì)算,塔設(shè)備是化工生產(chǎn)中應(yīng)用最為廣泛的操作設(shè)備之一，通常在其中進(jìn)行蒸餾（精餾）、吸收和萃取單元操作。吸收和蒸餾實(shí)際都是氣液相平衡的單元操作，只是蒸餾過(guò)程的熱量平衡相對(duì)更為復(fù)雜。 對(duì)塔設(shè)備可分為三大類(lèi)：簡(jiǎn)捷法計(jì)算的蒸餾塔、嚴(yán)格法計(jì)算的蒸餾塔和液-液萃取塔三類(lèi)。,5 塔Columns模塊,進(jìn)行簡(jiǎn)捷蒸餾的模型有DSTWU, Distl和 SCFrac 進(jìn)行嚴(yán)格的多級(jí)分離的模塊有RadFrac, MultiFrac, PetroFrac, RateFrac 用于液-液萃取塔的嚴(yán)格模型有Extract,5 塔Columns模塊,DSTWU(簡(jiǎn)捷法精餾設(shè)計(jì)) Distl（簡(jiǎn)捷法精餾

2、核算） SCFrac模塊,5 塔Columns模塊-簡(jiǎn)捷蒸餾模塊,DSTWU(簡(jiǎn)捷法精餾設(shè)計(jì)) 模型可針對(duì)一個(gè)帶有分凝器或全凝器、一股進(jìn)料和兩種產(chǎn)品的蒸餾塔，采用Winn-Underwood-Gilliland方法進(jìn)行簡(jiǎn)捷法蒸餾設(shè)計(jì)計(jì)算。 模型中假設(shè)恒定的摩爾流和恒定的相對(duì)揮發(fā)度，需輸入輕、重關(guān)鍵組分的回收率。,5 塔Columns模塊-簡(jiǎn)捷蒸餾模塊,DSTWU(簡(jiǎn)捷法精餾設(shè)計(jì)) 采用Winn法估算最小級(jí)數(shù)，Underwood法估算最小回流比，Gilliland法規(guī)定級(jí)數(shù)所必需的回流比或規(guī)定回流比所必需的級(jí)數(shù)。 可確定最小回流比、最小級(jí)數(shù)或?qū)嶋H回流比、實(shí)際級(jí)數(shù)。模型也估算最適宜的進(jìn)料位置、冷凝

3、器和再沸器負(fù)荷?？缮苫亓鞅葘?duì)于級(jí)數(shù)的表和曲線(xiàn)。,5 塔Columns模塊-簡(jiǎn)捷蒸餾模塊,Distl（簡(jiǎn)捷法精餾核算） Distl模型可以模擬一個(gè)帶有一股進(jìn)料和兩種產(chǎn)品的多級(jí)多組分的蒸餾塔，塔可帶有分凝器或全凝器。模型假定恒摩爾流和恒相對(duì)揮發(fā)度。用Edimister法進(jìn)行產(chǎn)品組成。,5 塔Columns模塊-簡(jiǎn)捷蒸餾模塊,Distl（簡(jiǎn)捷法精餾核算） Distl模型必需規(guī)定： 理論板數(shù) 回流比 塔頂產(chǎn)品流率 其他相關(guān)的塔設(shè)備參數(shù)等 可規(guī)定一個(gè)部分的或全部冷凝器。 Distl可估算冷凝器和再沸器的負(fù)荷。,5 塔Columns模塊-簡(jiǎn)捷蒸餾模塊,SCFrac (簡(jiǎn)捷法多塔蒸餾) SCFrac模型可

4、以對(duì)具有一股進(jìn)料、一股可選的汽提蒸汽流和任何股產(chǎn)品的復(fù)雜塔進(jìn)行簡(jiǎn)捷法蒸餾的模擬計(jì)算，估算理論級(jí)數(shù)和每個(gè)塔段的加熱（冷卻）負(fù)荷。用于模擬煉油塔（原油單元和減壓塔）。模型將有n個(gè)產(chǎn)品的塔分割成n-1個(gè)塔段并從上而下為這些塔段編號(hào)。,5 塔Columns模塊-簡(jiǎn)捷蒸餾模塊,SCFrac (簡(jiǎn)捷法多塔蒸餾) 對(duì)每個(gè)塔段必需規(guī)定產(chǎn)品壓力和基于進(jìn)料流率的產(chǎn)品流率或分率，對(duì)所有產(chǎn)品，除餾出物外必須規(guī)定蒸汽與產(chǎn)品的比值。 計(jì)算中由于進(jìn)行蒸汽計(jì)算，所以水必須被定義為一個(gè)組分。所以水都與塔頂產(chǎn)品一起離開(kāi)。 該模型不能處理固體，游離水計(jì)算可在冷凝器中完成。,5 塔Columns模塊-簡(jiǎn)捷蒸餾模塊,SCFrac (簡(jiǎn)

5、捷法多塔蒸餾) SCFrac估算： 產(chǎn)品組成和流率 每一段的級(jí)數(shù) 每一段的熱或冷負(fù)荷 該模型不能處理固體，游離水計(jì)算可在冷凝器中完成。,5 塔Columns模塊-簡(jiǎn)捷蒸餾模塊,利用精餾方法對(duì)附表中進(jìn)料流股進(jìn)行分離，其壓強(qiáng)為445830 Pa， 處于飽和液體狀態(tài)。規(guī)定該分離操作的輕、重關(guān)鍵組分分別為N-Butane和I-Pentane，塔頂產(chǎn)品中輕、重關(guān)鍵組分的回收率（recovery）分別為0.9908和0.0112，并規(guī)定操作采用回流比為最小回流比的1.8倍。體系熱力學(xué)性質(zhì)計(jì)算采用“SRK”模型方程。 試確定：該條件下的最小回流比、理論板數(shù)、最小理論板數(shù)及適宜的進(jìn)料位置。,例5-1 簡(jiǎn)捷法精

6、餾設(shè)計(jì)計(jì)算,1） 流程圖繪制 在Columns/DSTWU中ICON1,例5-1 簡(jiǎn)捷法精餾設(shè)計(jì)計(jì)算,1 ）流程圖繪制,例5-1 簡(jiǎn)捷法精餾設(shè)計(jì)計(jì)算,例5-1 簡(jiǎn)捷法精餾設(shè)計(jì)計(jì)算,2）全局參數(shù)設(shè)置 進(jìn)入setup/specification進(jìn)行全局變量（global設(shè)置。這里 工程單位：自定義 us-1（以MET為基礎(chǔ)） Run Type： Flowsheet 報(bào)告要求顯示流股的摩爾分率。,3） 組分輸入,例5-1 簡(jiǎn)捷法精餾設(shè)計(jì)計(jì)算,4） 進(jìn)料流股參數(shù)設(shè)置,例5-1 簡(jiǎn)捷法精餾設(shè)計(jì)計(jì)算,5） DSTWU模型設(shè)置,例5-1 簡(jiǎn)捷法精餾設(shè)計(jì)計(jì)算,回流比的輸入可隨便輸入一個(gè)值，該值如果小于Rmin

7、,則系統(tǒng)安裝2Rmin作為回流比進(jìn)行計(jì)算；如大于Rmin，就按照實(shí)際的值進(jìn)行計(jì)算。,6 ） DSTWU結(jié)果查看,例5-1 簡(jiǎn)捷法精餾設(shè)計(jì)計(jì)算,6） DSTWU結(jié)果查看,例5-1 簡(jiǎn)捷法精餾設(shè)計(jì)計(jì)算,最小回流比為1.05 實(shí)際回流比為1.8 最小理論板數(shù)為10.5 實(shí)際塔板數(shù)為17.5 進(jìn)料板位置為第10塊板 再沸器所需的熱量為76551cal/sec 冷凝器所需的冷量量為308.5cal/sec,例2 設(shè)計(jì)一精餾塔。泡點(diǎn)進(jìn)料，進(jìn)料組成、塔頂產(chǎn)品要求見(jiàn)表。操作壓力為4.4atm。要求塔頂采用全凝器，回流比為1.8。熱力學(xué)計(jì)算采用物性方法PENG-ROB。采用DSTWU模塊設(shè)計(jì)滿(mǎn)足上述分離要求的精

8、餾塔。,例5-2 簡(jiǎn)捷法精餾設(shè)計(jì)計(jì)算,1） 流程圖繪制 在Columns/DSTWU中ICON1 冷凝器為全凝器；連接流股時(shí)注意連接位置，,例5-2 簡(jiǎn)捷法精餾設(shè)計(jì)計(jì)算,1） 流程圖繪制,例5-2 簡(jiǎn)捷法精餾設(shè)計(jì)計(jì)算,例5-2 簡(jiǎn)捷法精餾設(shè)計(jì)計(jì)算,2）全局參數(shù)設(shè)置 進(jìn)入setup/specification進(jìn)行全局變量（global設(shè)置。這里 工程單位：MET Run Type： Flowsheet 報(bào)告要求顯示流股的摩爾分率。,3） 組分輸入,例5-2 簡(jiǎn)捷法精餾設(shè)計(jì)計(jì)算,4）進(jìn)料流股參數(shù)設(shè)置,例5-2 簡(jiǎn)捷法精餾設(shè)計(jì)計(jì)算,5）DSTWU模型設(shè)置 這里輕關(guān)鍵組分為NC4， 重關(guān)鍵組分為I-C

9、5。 對(duì)于輕關(guān)鍵組分NC4 Recov=29.7248/30=0.9908 重關(guān)鍵組分為I-C5 Recov=0.2247/20=0.01124,例5-2 簡(jiǎn)捷法精餾設(shè)計(jì)計(jì)算,5） DSTWU模型設(shè)置,例5-2 簡(jiǎn)捷法精餾設(shè)計(jì)計(jì)算,回流比的輸入可隨便輸入一個(gè)值，該值如果小于Rmin,則系統(tǒng)安裝2Rmin作為回流比進(jìn)行計(jì)算；如大于Rmin，就按照實(shí)際的值進(jìn)行計(jì)算。,6） DSTWU結(jié)果查看,例5-2 簡(jiǎn)捷法精餾設(shè)計(jì)計(jì)算,6） DSTWU結(jié)果查看,例5-2 簡(jiǎn)捷法精餾設(shè)計(jì)計(jì)算,最小回流比為1.32 實(shí)際回流比為1.8 最小理論板數(shù)為12.8 實(shí)際塔板數(shù)為23.7 進(jìn)料板位置為第12塊板 再沸器所需

10、的熱量為753.31kJ/sec 冷凝器所需的熱量為688.95kJ/sec,靈敏度分析,靈敏度分析定義方法： Data/ model analysis Tools(模型分析工具） /sensitivity(靈敏度分析） 靈敏度分析對(duì)象管理器,例5-3 以例5-2為基礎(chǔ)，由靈敏度分析工具，考察回流比的變化對(duì)實(shí)際塔板數(shù)的影響。,例5-3 靈敏度分析,靈敏度分析定義方法： 1）定義目標(biāo)變量 2）定義自變量 3）規(guī)定表格,例5-3 靈敏度分析,1）定義因變量（Flowsheet variable）,例5-3 靈敏度分析,1）定義因變量（Flowsheet variable）,例5-3 靈敏度分析,2

11、）定義自變量(Vary)-回流比（RR）自1.4-10，步長(zhǎng)為0.5變化,例5-3 靈敏度分析,3）規(guī)定表格(Tabulate)-規(guī)定需要軟件計(jì)算的變量列表,例5-3 靈敏度分析,課堂練習(xí)： 分析回流比對(duì)于再沸器熱負(fù)荷和冷凝器的冷量的影響，將計(jì)算結(jié)果繪圖,例5-3 靈敏度分析,運(yùn)行計(jì)算，/Model Analysis Tools/Sensitivity/S-1/Results/， 查看結(jié)果,例5-3 靈敏度分析,5.1 設(shè)計(jì)一脫乙烷塔分離附表所示物料，要求塔頂采出中丙烷流率不得高于2 kmol/h，塔底出料中乙烷流率不得高于2 kmol/h。假定操作回流比為最小回流比的2.5倍，選擇(部分)冷

12、凝器。 計(jì)算最小回流比、所需的平衡級(jí)數(shù)及適宜的進(jìn)料位置。(進(jìn)料流股溫度為305.4K，壓強(qiáng)2500kPa),簡(jiǎn)捷法精餾設(shè)計(jì)計(jì)算-習(xí)題,簡(jiǎn)捷法精餾設(shè)計(jì)計(jì)算-習(xí)題,習(xí)題5.1 脫乙烷塔分離結(jié)果,簡(jiǎn)捷法精餾設(shè)計(jì)計(jì)算-習(xí)題,習(xí)題5.1 脫乙烷塔分離結(jié)果,5.2 設(shè)計(jì)一精餾塔用于分離附表所示乙苯與二甲苯混合物。流股在205kPa下泡點(diǎn)進(jìn)料。 設(shè)計(jì)要求塔頂出料中要求塔頂采出中O-xylene流率不得高于1 kmol/h，塔底出料中M-xylene流率不得高于1 kmol/h。假定操作回流比為最小回流比的1.1倍，塔頂操作壓強(qiáng)為170kPa，塔壓降為70kPa。 1）計(jì)算所需的平衡級(jí)數(shù)、操作回流比及適宜的進(jìn)料位置。 2）估算塔頂餾出液及釜液組成，并與題中給定值做比較。,簡(jiǎn)捷法精餾設(shè)計(jì)計(jì)算-習(xí)題,