AspenPlus教程分離單元模擬B詳解PPT課件

1、第7章 分離單元模擬Part B 7.1 概述 7.2 精餾塔的簡捷設計模塊DSTWU 7.3 精餾塔的簡捷校核模塊Distl 7.4 精餾塔的嚴格計算模塊RadFrac 7.5 塔板和填料的設計與校核 7.6 連續(xù)萃取模塊Extract 7.7 吸收示例第1頁/共95頁7.1 概述模塊模塊說明說明功能功能適用對象適用對象DSTWU使用使用Winn-Underwood-Gilliland方法的多組分精餾的簡捷設計模方法的多組分精餾的簡捷設計模塊塊確定最小回流比、最小理論板數(shù)以確定最小回流比、最小理論板數(shù)以及實際回流比、實際理論板數(shù)等及實際回流比、實際理論板數(shù)等僅有一股進料和兩股產(chǎn)品的簡僅有一股

2、進料和兩股產(chǎn)品的簡單精餾塔單精餾塔Distl使用使用Edmister方法的多組分精餾方法的多組分精餾的簡捷校核模塊的簡捷校核模塊計算產(chǎn)品組成計算產(chǎn)品組成僅有一股進料和兩股產(chǎn)品的簡僅有一股進料和兩股產(chǎn)品的簡單精餾塔單精餾塔RadFrac單個塔的兩相或三相嚴格計算模單個塔的兩相或三相嚴格計算模塊塊精餾塔的嚴格核算和設計計算精餾塔的嚴格核算和設計計算普通精餾、吸收、汽提、萃取普通精餾、吸收、汽提、萃取精餾、共沸精餾、三相精餾、精餾、共沸精餾、三相精餾、反應精餾等反應精餾等Extract液液-液萃取嚴格計算模塊液萃取嚴格計算模塊液液-液萃取嚴格計算液萃取嚴格計算萃取塔萃取塔MultiFrac 嚴格法多

3、塔蒸餾模塊嚴格法多塔蒸餾模塊對一些復雜的多塔進行嚴格核算和對一些復雜的多塔進行嚴格核算和設計計算設計計算原油常減壓蒸餾塔、吸收原油常減壓蒸餾塔、吸收/汽提汽提塔組合等塔組合等SCFrac簡捷法多塔蒸餾模塊簡捷法多塔蒸餾模塊確定產(chǎn)品組成和流率、估算每個塔確定產(chǎn)品組成和流率、估算每個塔段理論板數(shù)和熱負荷等段理論板數(shù)和熱負荷等原油常減壓蒸餾塔等原油常減壓蒸餾塔等PetroFrac石油蒸餾模塊石油蒸餾模塊對石油煉制工業(yè)中的復雜塔進行嚴對石油煉制工業(yè)中的復雜塔進行嚴格核算和設計計算格核算和設計計算預閃蒸塔、原油常減壓蒸餾預閃蒸塔、原油常減壓蒸餾塔、催化裂化主分餾塔、乙烯塔、催化裂化主分餾塔、乙烯裝置初餾

4、塔和急冷塔組合等裝置初餾塔和急冷塔組合等RateFrac非平衡級速率模塊非平衡級速率模塊精餾塔的嚴格核算和設計計算精餾塔的嚴格核算和設計計算蒸餾塔、吸收塔、汽提塔、共蒸餾塔、吸收塔、汽提塔、共沸精餾、反應精餾等沸精餾、反應精餾等第2頁/共95頁DSTWU是多組分精餾的簡捷設計模塊，針對相對揮發(fā)度近似恒定的物系開發(fā)，用于計算僅有一股進料和兩股產(chǎn)品的簡單精餾塔。DSTWU模塊用Winn-Underwood-Gilliland方法進行精餾塔的簡捷設計計算。7.2 精餾塔的簡捷設計模塊DSTWU第3頁/共95頁7.2 精餾塔的簡捷設計模塊DSTWUDSTWU模塊計算精度不高，常用于初步設計，當存在共沸

5、物時，計算結(jié)果可能會出現(xiàn)錯誤，DSTWU模塊的計算結(jié)果可以為嚴格精餾計算提供合適的初值。通過Winn方程（之后Fenske對Winn方程進行了完善）計算最小理論板數(shù)，使用Underwood方程計算最小回流比，根據(jù)Gilliland關(guān)聯(lián)圖來確定操作回流比下的理論板數(shù)或一定理論板數(shù)下所需要的回流比。第4頁/共95頁7.2 精餾塔的簡捷設計模塊DSTWU 芬斯克（Fenske）方程取平均相對揮發(fā)度: NNm21mWABDBAxxxxNloglogmin芬斯克方程Nmin（包括再沸器）第5頁/共95頁7.2 精餾塔的簡捷設計模塊DSTWU 恩德伍德（Underwood）方程qxijFiij1,1min

6、,RxijDiij式中：ij 相對揮發(fā)度，取塔頂和塔釜的平均值 第一式的根，其值介于輕、重關(guān)鍵組分的相對揮發(fā)度之間 第6頁/共95頁7.2 精餾塔的簡捷設計模塊DSTWU 吉利蘭（Gilliland）關(guān)聯(lián)圖吉利蘭圖1minRRR2minNNN N 、Nmin在R、全回流下所需理論板數(shù)，均不包括再沸器 吉利蘭圖不能應用于非理想溶液的精餾計算 用8個物系，由逐板計算得出的結(jié)果繪制而成第7頁/共95頁7.2 精餾塔的簡捷設計模塊DSTWU 吉利蘭關(guān)聯(lián)式)1)(2 .117114 .541exp(15 . 0XXXXY1minRRRX2minNNNY第8頁/共95頁7.2 精餾塔的簡捷設計模塊DSTW

7、UDSTWU 模型的連接圖如下第9頁/共95頁 DSTWU模塊有四組模塊設定參數(shù)1 塔設定（Column specifications）2 關(guān)鍵組分回收率（Key component recoveries）3 壓力（Pressure ）4 冷凝器設定（Condenser specifications）7.2 精餾塔的簡捷設計模塊DSTWU第10頁/共95頁（1）塔板數(shù) ( Number of stages)（2）回流比 ( Reflux ratio) 回流比與理論板數(shù)僅允許規(guī)定一個 選擇規(guī)定回流比時 輸入值0，表示實際回流比 輸入值-1，其絕對值表示實際回流比與最小 回流比的比值 Specif

8、ications塔設定 （Column specifications） 7.2 精餾塔的簡捷設計模塊DSTWU第11頁/共95頁 Specifications關(guān)鍵組分回收率 （Key component recoveries）7.2 精餾塔的簡捷設計模塊DSTWU（1）輕關(guān)鍵組分（Light key）在塔頂產(chǎn)品中的摩爾回收率塔頂產(chǎn)品中的輕關(guān)鍵組分摩爾流率/進料中的輕關(guān)鍵組分摩爾流率（2）重關(guān)鍵組分（Heavy key）在塔頂產(chǎn)品中的摩爾回收率塔頂產(chǎn)品中的重關(guān)鍵組分摩爾流率/進料中的重關(guān)鍵組分摩爾流率第12頁/共95頁 Specifications壓力（Pressure）7.2 精餾塔的簡捷設計

9、模塊DSTWU冷凝器壓力（Condenser）再沸器壓力（Reboiler）第13頁/共95頁 Specifications冷凝器設定 （Condenser specifications）7.2 精餾塔的簡捷設計模塊DSTWU全凝器（Total condenser）帶氣相塔頂產(chǎn)品的部分冷凝器（Partial condenser with all vapor distillate）帶氣、液相塔頂產(chǎn)品的部分冷凝器（Partial condenser with vapor and liquid distillate）第14頁/共95頁 DSTWU模塊的模擬結(jié)果可給出7.2 精餾塔的簡捷設計模塊DST

10、WU最小回流比（最小回流比（Mimimum reflux ratio）最小理論板數(shù)（最小理論板數(shù)（Mimimum number of stages）實際回流比（實際回流比（Actual reflux ratio）實際理論板數(shù)（實際理論板數(shù)（Number of actual stages）進料位置（進料位置（ Feed stage）冷凝器負荷（冷凝器負荷（Condenser cooling required）再沸器負荷（再沸器負荷（Reboiler heating required）等參數(shù)等參數(shù)第15頁/共95頁 DSTWU模塊有兩個計算選項7.2 精餾塔的簡捷設計模塊DSTWU生成回流比隨理論

11、板數(shù)變化表生成回流比隨理論板數(shù)變化表（BlocksDSTWUInputCalculation Options下的下的Generate table of reflux ratio vs number of theoretical stages選項）選項）計算等板高度計算等板高度（BlocksDSTWUInputCalculation Options下的下的Calculate HETP選項）選項）第16頁/共95頁7.2 精餾塔的簡捷設計模塊DSTWU DSTWU模塊有兩個計算選項第17頁/共95頁7.2 精餾塔的簡捷設計模塊DSTWU回流比隨理論板數(shù)變化表對選取合理的理論板數(shù)很有參考價值。在實際

12、回流比對理論板數(shù)（Table of actual reflux ratio vs number of theoretical stages）一欄中輸入要分析的理論板數(shù)的初始值（Initial number of stages）、終止值（Final number of stages），并輸入理論板數(shù)變化量（Increment size for number of stages）或者要分析的理論板數(shù)個數(shù)（Number of values in table），據(jù)此可以計算出不同理論板數(shù)下的回流比（Reflux ratio profile），并可以繪制回流比理論板數(shù)關(guān)系曲線。第18頁/共95頁 例7.

13、17.2 精餾塔的簡捷設計模塊DSTWU簡捷法設計乙苯-苯乙烯精餾塔。冷凝器壓力為6kPa，再沸器壓力為14kPa，進料量為12500kg/hr，溫度45，壓力101.325kPa，質(zhì)量組成為乙苯0.5843，苯乙烯0.415，焦油0.0007（本題采用正十七烷表示焦油），塔頂為全凝器，回流比為最小回流比的1.2倍，要求塔頂產(chǎn)品中乙苯含量不低于99%（w），塔底產(chǎn)品中苯乙烯含量不低于99.7%（w），用PENG-ROB物性方法。求最小回流比、最小理論板數(shù)、實際回流比、實際理論板數(shù)、進料位置以及塔頂產(chǎn)品與進料摩爾流率比，生成回流比隨理論板數(shù)變化表并作圖。第19頁/共95頁7.3 精餾塔的簡捷校核

14、模塊DistlDistl模塊可對帶有一股進料和兩股產(chǎn)品的簡單精餾塔進行簡捷校核計算，此模塊用Edmister方法計算精餾塔的產(chǎn)品組成第20頁/共95頁 Distl模塊的連接圖如圖所示7.3 精餾塔的簡捷校核模塊Distl第21頁/共95頁 Distl模塊Specifications頁面有兩組模塊設定參數(shù)7.3 精餾塔的簡捷校核模塊Distl第22頁/共95頁 Distl模塊Specifications頁面有兩組模塊設定參數(shù)7.3 精餾塔的簡捷校核模塊Distl1. 塔設定（Column specifications），包括理論板數(shù)（Number of stages）、進料位置（Feed sta

15、ge）、回流比（Reflux ratio）、塔頂產(chǎn)品與進料的摩爾流率比（Distillate to feed mole ratio）、冷凝器形式（Condenser type）2. 壓力設定（Pressure specifications），包括冷凝器壓力、再沸器壓力第23頁/共95頁7.3 精餾塔的簡捷校核模塊Distl Distl模塊Results頁面給出第24頁/共95頁7.3 精餾塔的簡捷校核模塊Distl Distl模塊Results頁面給出冷凝器熱負荷（冷凝器熱負荷（Condenser duty）再沸器熱負荷（再沸器熱負荷（Reboiler duty）進料板溫度（進料板溫度（Fee

16、d stage temperature）塔頂溫度（塔頂溫度（Top stage temperature）塔底溫度（塔底溫度（Bottom stage temperature）等）等第25頁/共95頁 例7.2 7.3 精餾塔的簡捷校核模塊Distl用簡捷法校核乙苯-苯乙烯精餾塔，進料條件與例7.1相同，冷凝器（全凝）壓力為6kPa，再沸器壓力為14kPa，實際回流比為5.11，理論板數(shù)為65（包括全凝器和再沸器），進料位置為25，塔頂產(chǎn)品與進料摩爾流率比（Distillate to feed mole ratio）為0.5853，用PENG-ROB物性方法。求冷凝器及再沸器的熱負荷、塔頂產(chǎn)品及

17、塔底產(chǎn)品的質(zhì)量純度。第26頁/共95頁7.4精餾塔的嚴格計算模塊RadFracRadFrac模塊可對下述過程做嚴格模擬計算：普通精模塊可對下述過程做嚴格模擬計算：普通精餾、吸收、汽提、萃取精餾、共沸精餾、反應精餾餾、吸收、汽提、萃取精餾、共沸精餾、反應精餾（包括平衡反應精餾、速率控制反應精餾、固定轉(zhuǎn)化（包括平衡反應精餾、速率控制反應精餾、固定轉(zhuǎn)化率反應精餾和電解質(zhì)反應精餾）、三相（汽率反應精餾和電解質(zhì)反應精餾）、三相（汽-液液-液）液）精餾。精餾。RadFrac適用于兩相體系、三相體系、窄沸點適用于兩相體系、三相體系、窄沸點和寬沸點物系以及液相表現(xiàn)為強非理想性的物系和寬沸點物系以及液相表現(xiàn)為強

18、非理想性的物系第27頁/共95頁7.4精餾塔的嚴格計算模塊RadFrac第28頁/共95頁7.4精餾塔的嚴格計算模塊RadFrac RadFrac的連接圖如圖所示第29頁/共95頁 RadFrac 模型具有以下設定表單7.4精餾塔的嚴格計算模塊RadFrac1、配置（Configuration）2、流股（Streams）3、壓力（Pressure）4、冷凝器（Condenser）5、熱虹吸再沸器設置（Thermosiphon Config）6、再沸器（Reboiler）7、三相（3-Phase）第30頁/共95頁7.4精餾塔的嚴格計算模塊RadFrac 1、配置（Configuration）

19、設置選項（Setup 0ptions）第31頁/共95頁 1、配置（Configuration） 設置選項（Setup 0ptions）7.4精餾塔的嚴格計算模塊RadFrac（1）計算類型（Calculation type） 平衡級模型（Equilibrium）和非平衡級模型（Rate-Based）第32頁/共95頁 1、配置（Configuration） 設置選項（Setup 0ptions）7.4精餾塔的嚴格計算模塊RadFrac（2）板數(shù)（Number of stages） 可以是理論板數(shù)也可以是實際塔板數(shù)第33頁/共95頁 1、配置（Configuration） 設置選項（Setup

20、 0ptions）7.4精餾塔的嚴格計算模塊RadFrac（3）冷凝器（Condenser） 全凝器（Total） 部分冷凝器氣相塔頂產(chǎn)品（Partial-Vapor） 部分冷凝器氣相和液相塔頂產(chǎn)品（Partial-Vapor-Liquid） 無冷凝器（None）第34頁/共95頁 1、配置（Configuration） 設置選項（Setup 0ptions）7.4精餾塔的嚴格計算模塊RadFrac（4）再沸器（Reboiler） 釜式再沸器（Kettle）、熱虹吸式再沸器（Thermosiphon）、 無再沸器（None）第35頁/共95頁 1、配置（Configuration） 設置選項（

21、Setup 0ptions）7.4精餾塔的嚴格計算模塊RadFrac（5）有效相態(tài)（Valid phases） 汽-液（Vapor-Liquid） 汽-液-液（Vapor-Liquid-Liquid） 汽-液-冷凝器游離水（Vapor-Liquid-FreeWaterCondenser） 汽-液-任意塔板游離水（Vapor-Liquid-FreeWaterAnyStage） 汽-液-冷凝器富水相（Vapor-Liquid-DirtyWaterCondenser） 汽-液-任意塔板富水相（Vapor-Liquid-DirtyWaterAnyStage）第36頁/共95頁 1、配置（Configu

22、ration） 設置選項（Setup 0ptions）7.4精餾塔的嚴格計算模塊RadFrac第37頁/共95頁7.4精餾塔的嚴格計算模塊RadFrac 1、配置（Configuration） 設置選項（Setup 0ptions）（6）收斂方法 標準方法（Standard） 石油/寬沸程物系（Petroleum/Wide-boiling） 強非理想液體（Strongly non-ideal liquid） 共沸物系（Azeotropic） 深冷體系（Cryogenic） 用戶自定義（Custom）第38頁/共95頁7.4精餾塔的嚴格計算模塊RadFrac 1、配置（Configuration

23、） 設置選項（Setup 0ptions）第39頁/共95頁7.4精餾塔的嚴格計算模塊RadFrac 1、配置（Configuration） 操作規(guī)定（Operating specifications） 第40頁/共95頁 1、配置（Configuration） 操作規(guī)定（Operating specifications） 7.4精餾塔的嚴格計算模塊RadFrac操作規(guī)定（Operating specifications）回流比（Reflux ratio）再沸器負荷（Reboiler duty）回流量（Reflux rate）塔頂產(chǎn)品流率（Distillate rate）再沸量（Boilup

24、rate）塔底產(chǎn)品流率（Bottoms rate）再沸比（Boilup ratio）塔頂產(chǎn)品與進料流率比（Distillate to feed ratio）冷凝器負荷(Condenser duty)塔底產(chǎn)品與進料流率比（Bottoms to feed ratio）第41頁/共95頁 2、流股（Streams）7.4精餾塔的嚴格計算模塊RadFrac第42頁/共95頁 2、流股（Streams）7.4精餾塔的嚴格計算模塊RadFrac（1）進料流股（Feed Streams） 指定每一股進料的加料板位置在級上方進料（Above-Stage）在級上進料（On-Stage）氣相進料在級上（Vapor

25、）液相進料在級上（Liquid）進料進入到分相器中（Decanter）（2）產(chǎn)品流股（Product Streams） 指定每一股側(cè)線產(chǎn)品的出料板位置及產(chǎn)量第43頁/共95頁 3、壓力（Pressure）7.4精餾塔的嚴格計算模塊RadFrac第44頁/共95頁 3、壓力（Pressure）7.4精餾塔的嚴格計算模塊RadFrac 塔頂/塔底（Top/Bottom），用戶可以僅指定第一塊板壓力，此時代表全塔無壓降；當塔內(nèi)存在壓降時，用戶需指定第二塊板壓力或冷凝器壓降，同時還可以指定單板壓降或是全塔壓降 塔內(nèi)壓力分布（Pressure profile），指定某些塔板壓力 塔段壓降（Section

26、 pressure drop），指定每一塔段的壓降第45頁/共95頁 4、冷凝器（Condenser）7.4精餾塔的嚴格計算模塊RadFrac（1）冷凝器設置（Condenser specification） 僅僅應用于部分冷凝器 只需指定冷凝溫度（Temperature）和蒸汽分率（Distillate vapor Fraction）兩個參數(shù)之一第46頁/共95頁 4、冷凝器（Condenser）7.4精餾塔的嚴格計算模塊RadFrac第47頁/共95頁 4、冷凝器（Condenser）7.4精餾塔的嚴格計算模塊RadFrac（2）過冷設置（Subcooling specification

27、） 過冷液溫度 (Subcooled temperature) 或過冷度 (Degrees of subcooled) 回流物和餾出物都過冷 (Both reflux and liquid distillate are subcooled) 或僅僅回流物過冷 (Only reflux is subcooled) 第48頁/共95頁 4、冷凝器（Condenser）7.4精餾塔的嚴格計算模塊RadFrac第49頁/共95頁 5、熱虹吸再沸器設置(Thermosiphon Config)7.4精餾塔的嚴格計算模塊RadFrac熱虹吸式再沸器被模擬為一個帶加熱器的進出底部級的中段回流，如圖所示。在默

28、認情況下RadFrac使用On-Stage進料方式使再沸器的出口返回到最后一級上第50頁/共95頁7.4精餾塔的嚴格計算模塊RadFrac 5、熱虹吸再沸器設置(Thermosiphon Config)關(guān)于熱虹吸式再沸器理論板數(shù)的確定，可參照下圖第51頁/共95頁 6、再沸器（Reboiler）7.4精餾塔的嚴格計算模塊RadFrac第52頁/共95頁 6、再沸器（Reboiler）7.4精餾塔的嚴格計算模塊RadFrac釜式再沸器（Kettle）熱虹吸式再沸器（Thermosiphon）無再沸器（None）如選用了熱虹吸再沸器，則需要指定以下參數(shù)(1)指定再沸器流量 （Specify reb

29、oiler flow rate）(2)指定再沸器出口條件 （ Specify reboiler outlet condition）(3)同時指定流量和出口條件 （Specify both flow and outlet condition ）第53頁/共95頁 RadFrac 的計算結(jié)果從三部分查看7.4精餾塔的嚴格計算模塊RadFrac 1、結(jié)果簡匯（Results summary）結(jié)果簡匯給出塔頂（冷凝器）和塔底（再沸器）的溫度、熱負荷、流量、回流比和上升蒸汽比等參數(shù)，以及每一組份在各出塔物流中的分配比率 2、分布（Profiles）分布剖形給出塔內(nèi)各塔板上的溫度、壓力、熱負荷、相平衡參數(shù)

30、，以及每一相態(tài)的流量、組成和物性。據(jù)此可確定最佳加料板和側(cè)線出料板位置 3、流股結(jié)果（Stream results）第54頁/共95頁 例7.37.4精餾塔的嚴格計算模塊RadFrac在例7.1簡捷設計的基礎上，對乙苯-苯乙烯精餾塔進行嚴格核算和設計計算，進料條件、冷凝器形式、冷凝器壓力、再沸器壓力、產(chǎn)品純度要求與例7.1相同，塔頂壓力6.7kPa，再沸器采用釜式再沸器，物性方法采用PENG-ROB。（1）根據(jù)例7.1的設計結(jié)果，利用RadFrac模塊計算塔頂及塔底產(chǎn)品的質(zhì)量純度；（2）求滿足產(chǎn)品純度要求所需的回流比和塔頂產(chǎn)品流率以及冷凝器和再沸器的熱負荷；（3）在滿足產(chǎn)品純度的基礎上，繪制塔

31、內(nèi)溫度分布曲線、塔內(nèi)液相質(zhì)量組成分布曲線；（4）在滿足產(chǎn)品純度的基礎上，分析進料位置和總理論板數(shù)變化對再沸器熱負荷的影響；（5）求達到分離要求的最小回流比；（6）求達到分離要求的最小理論板數(shù)。第55頁/共95頁7.4精餾塔的嚴格計算模塊RadFracRadFrac模塊不僅可以進行校核計算，也可以進行設計計算。RadFrac 模型帶有內(nèi)部的設計規(guī)定功能，通過設計規(guī)定(Design Specs)和變化(Vary)兩組對象進行設定?？梢栽O置多個設計規(guī)定對象和多個變化對象，但要注意兩者間的依賴關(guān)系和自由度必須吻合，否則不能收斂。第56頁/共95頁7.4精餾塔的嚴格計算模塊RadFrac在BlocksR

32、ADFRACDesign Specs Object Manager頁面做設計規(guī)定第57頁/共95頁設計規(guī)定對象通過以下三張表單設置規(guī)定指標 1、規(guī)定 (Specifications) 2、組分 (Components) 3、進料/產(chǎn)物流股 (Feed/Product Streams) 7.4精餾塔的嚴格計算模塊RadFrac第58頁/共95頁在BlocksRADFRACVary1Specifications頁面設置操縱變量7.4精餾塔的嚴格計算模塊RadFrac第59頁/共95頁 在進行精餾塔的設計規(guī)定時，可考慮以下幾點7.4精餾塔的嚴格計算模塊RadFrac（1）與規(guī)定熱負荷相比，優(yōu)先考慮規(guī)

33、定流率，尤其是對于寬沸程物系（2）規(guī)定塔頂產(chǎn)品或塔底產(chǎn)品與進料的流率比（Distillate（or Bottoms）to feed ratio）是一種很有效的方法，特別是在進料流率不明確的情況下。與規(guī)定產(chǎn)品流率相比，塔頂產(chǎn)品與進料流率比（Distillate to feed ratio）或塔底產(chǎn)品與進料的流率比（Bottoms to feed ratio）的值和邊界條件更容易估計。規(guī)定塔頂產(chǎn)品或塔底產(chǎn)品與進料的流率比適合進行流率靈敏度分析的場合第60頁/共95頁 在進行精餾塔的設計規(guī)定時，可考慮以下幾點7.4精餾塔的嚴格計算模塊RadFrac（3）當兩個規(guī)定等價時，優(yōu)先考慮數(shù)值較小者。如果沒有

34、側(cè)線抽出，塔頂采出與塔底采出等價，應優(yōu)先設定數(shù)值較小者。一般情況下，設定下面參數(shù)中數(shù)值較小者：回流量（Reflux rate）或再沸量（Boilup rate）；回流比（Reflux ratio）或再沸比（Boilup ratio）；塔頂產(chǎn)品流率（Distillate rate）或塔底產(chǎn)品流率（Bottoms rate）；塔頂產(chǎn)品與進料流率比（Distillate to feed ratio）或塔底產(chǎn)品與進料流率比（Bottoms to feed ratio）第61頁/共95頁 例7.37.4精餾塔的嚴格計算模塊RadFrac在例7.1簡捷設計的基礎上，對乙苯-苯乙烯精餾塔進行嚴格核算和設計計

35、算，進料條件、冷凝器形式、冷凝器壓力、再沸器壓力、產(chǎn)品純度要求與例7.1相同，塔頂壓力6.7kPa，再沸器采用釜式再沸器，物性方法采用PENG-ROB。（1）根據(jù)例7.1的設計結(jié)果，利用RadFrac模塊計算塔頂及塔底產(chǎn)品的質(zhì)量純度；（2）求滿足產(chǎn)品純度要求所需的回流比和塔頂產(chǎn)品流率以及冷凝器和再沸器的熱負荷；（3）在滿足產(chǎn)品純度的基礎上，繪制塔內(nèi)溫度分布曲線、塔內(nèi)液相質(zhì)量組成分布曲線；（4）在滿足產(chǎn)品純度的基礎上，分析進料位置和總理論板數(shù)變化對再沸器熱負荷的影響；（5）求達到分離要求的最小回流比；（6）求達到分離要求的最小理論板數(shù)。第62頁/共95頁 可利用繪圖向?qū)В≒lot Wizard）

36、生成塔內(nèi)溫度分布曲線和組成分布曲線7.4精餾塔的嚴格計算模塊RadFrac第63頁/共95頁7.4精餾塔的嚴格計算模塊RadFracAspen Plus可生成的12種圖形，分別為溫度（Temp）、組成（Comp）、流率（Flow Rate）、壓力（Pressure）、K值（K-Values）、相對揮發(fā)度（Rel Vol）、分離因子 （Sep Factor）、流率比（Flow Ratio）、T-H（CGCC （T-H）總組合曲線、S-H（CGCC（S-H）總組合曲線、水力學分析（Hydraulics）、有效能損失曲線（Exergy）（后四種圖用于精餾塔的熱力學分析和水力學分析）第64頁/共95頁

37、 例7.37.4精餾塔的嚴格計算模塊RadFrac在例7.1簡捷設計的基礎上，對乙苯-苯乙烯精餾塔進行嚴格核算和設計計算，進料條件、冷凝器形式、冷凝器壓力、再沸器壓力、產(chǎn)品純度要求與例7.1相同，塔頂壓力6.7kPa，再沸器采用釜式再沸器，物性方法采用PENG-ROB。（1）根據(jù)例7.1的設計結(jié)果，利用RadFrac模塊計算塔頂及塔底產(chǎn)品的質(zhì)量純度；（2）求滿足產(chǎn)品純度要求所需的回流比和塔頂產(chǎn)品流率以及冷凝器和再沸器的熱負荷；（3）在滿足產(chǎn)品純度的基礎上，繪制塔內(nèi)溫度分布曲線、塔內(nèi)液相質(zhì)量組成分布曲線；（4）在滿足產(chǎn)品純度的基礎上，分析進料位置和總理論板數(shù)變化對再沸器熱負荷的影響；（5）求達到

38、分離要求的最小回流比；（6）求達到分離要求的最小理論板數(shù)。第65頁/共95頁 例7.37.4精餾塔的嚴格計算模塊RadFrac在例7.1簡捷設計的基礎上，對乙苯-苯乙烯精餾塔進行嚴格核算和設計計算，進料條件、冷凝器形式、冷凝器壓力、再沸器壓力、產(chǎn)品純度要求與例7.1相同，塔頂壓力6.7kPa，再沸器采用釜式再沸器，物性方法采用PENG-ROB。（1）根據(jù)例7.1的設計結(jié)果，利用RadFrac模塊計算塔頂及塔底產(chǎn)品的質(zhì)量純度；（2）求滿足產(chǎn)品純度要求所需的回流比和塔頂產(chǎn)品流率以及冷凝器和再沸器的熱負荷；（3）在滿足產(chǎn)品純度的基礎上，繪制塔內(nèi)溫度分布曲線、塔內(nèi)液相質(zhì)量組成分布曲線；（4）在滿足產(chǎn)品

39、純度的基礎上，分析進料位置和總理論板數(shù)變化對再沸器熱負荷的影響；（5）求達到分離要求的最小回流比；（6）求達到分離要求的最小理論板數(shù)。第66頁/共95頁7.4精餾塔的嚴格計算模塊RadFrac第67頁/共95頁 例7.37.4精餾塔的嚴格計算模塊RadFrac在例7.1簡捷設計的基礎上，對乙苯-苯乙烯精餾塔進行嚴格核算和設計計算，進料條件、冷凝器形式、冷凝器壓力、再沸器壓力、產(chǎn)品純度要求與例7.1相同，塔頂壓力6.7kPa，再沸器采用釜式再沸器，物性方法采用PENG-ROB。（1）根據(jù)例7.1的設計結(jié)果，利用RadFrac模塊計算塔頂及塔底產(chǎn)品的質(zhì)量純度；（2）求滿足產(chǎn)品純度要求所需的回流比和

40、塔頂產(chǎn)品流率以及冷凝器和再沸器的熱負荷；（3）在滿足產(chǎn)品純度的基礎上，繪制塔內(nèi)溫度分布曲線、塔內(nèi)液相質(zhì)量組成分布曲線；（4）在滿足產(chǎn)品純度的基礎上，分析進料位置和總理論板數(shù)變化對再沸器熱負荷的影響；（5）求達到分離要求的最小回流比；（6）求達到分離要求的最小理論板數(shù)。第68頁/共95頁 Aspen Plus中板式塔的效率有3種7.5 塔板和填料的設計與校核（1）全塔效率（Overall section efficiency）為完成一定分離任務所需的理論板數(shù)和實際板數(shù)之比稱為全塔效率。在BlocksRADFRACTray Rating1SetupDesign/Pdrop頁面設置第69頁/共95頁

41、7.5 塔板和填料的設計與校核（2）汽化效率（Vaporization efficiencies）指氣相經(jīng)過一層實際塔板后的組成與設想該板為理論板的組成的比值，在BlocksRADFRACEfficiencies頁面設置（3）默弗里效率（Murphree efficiencies）嚴格說指的是氣相默弗里板效率，即氣相經(jīng)過一層實際塔板前后的組成變化與設想該板為理論板前后的組成變化的比值，在BlocksRADFRACEfficiencies頁面設置第70頁/共95頁 塔板設計7.5 塔板和填料的設計與校核塔板設計(Tray sizing)計算給定板間距下的塔徑。可將塔分成多個塔段分別設計合適的塔板

42、。在Specification表單中輸入該塔段(Trayed section)的起始塔板(Starting stage)和結(jié)束塔板(Ending stage)序號，塔板類型(Tray type)，塔板流型程數(shù)(Number of passes)，以及板間距(Tray spacing)等幾何結(jié)構(gòu)(Geometry)參數(shù)第71頁/共95頁 塔板設計結(jié)果 (Results) 中給出計算得到的塔內(nèi)徑 (Column diameter)、對應最大塔內(nèi)徑的塔板序號(Stage with maximum diameter)、降液管截面積/塔截面積 (Downcomer area / Column area)

43、、側(cè)降液管流速 (Side downcomer velocity)、側(cè)堰長 (Side weir length)7.5 塔板和填料的設計與校核第72頁/共95頁 塔板校核塔板核算（Tray rating）計算給定結(jié)構(gòu)參數(shù)的塔板的負荷情況，可供選用的塔板類型與“塔板設計”中相同。輸入?yún)?shù)除了從“塔板設計” 得到的之外，還應補充塔盤厚度(Deck thickness)和溢流堰高度(Weir heights)，多流型塔板應對每一種塔盤都輸入堰高 “塔板設計”與“塔板核算”配合使用，可以完成塔板選型和工藝參數(shù)設計7.5 塔板和填料的設計與校核第73頁/共95頁 塔板核算有三個參數(shù)應重點關(guān)注1、最大液泛

44、因子(Maximum flooding factor) ,應該小于0.8 ；2、塔段壓降(Section pressure drop)；3、最大降液管液位/板間距(Maximum backup/Tray spacing)，應該在0.25 0.5之間。7.5 塔板和填料的設計與校核第74頁/共95頁 塔板類型提供了五種塔板供選用7.5 塔板和填料的設計與校核 1、泡罩塔板（Bubble Cap） 2、篩板（Sieve） 3、浮閥塔板（Glistch Ballast） 4、彈性浮閥塔板（Koch Flexitray） 5、條形浮閥塔板（Nutter Float Valve)第75頁/共95頁7.5

45、 塔板和填料的設計與校核泡罩塔板第76頁/共95頁 篩板第77頁/共95頁7.5 塔板和填料的設計與校核Valve type AValve type TValve type TOValve type BDH 浮閥第78頁/共95頁 填料設計7.5 塔板和填料的設計與校核填料設計(Pack sizing)計算選用某種填料時的塔內(nèi)徑。在Specification表單中輸入填料類型 (Type)、生產(chǎn)廠商(Vendor)、材料 (Material)、板材厚度(Sheet thickness)、尺寸 (Size)、等板高度 (Height equivalent to a theoritical plate) 等參數(shù)第79頁/共95頁 填料核算7.5 塔板和填料的設計與校核填料核算（Pack rating）計算給定結(jié)構(gòu)參數(shù)的填料的負荷情況，可供選用的填料類型與“填料設計”中相同。 “填料設計”與“填料核算”配合使用，可以完成填料選型和工藝參數(shù)設計第80頁/共95頁 以下是 5 種典型的散堆填料7.5 塔板和填料的設計與校核1、拉西環(huán)（RASCHIG）2、鮑爾環(huán)（PALL）3、階梯環(huán)（CMR）4、矩鞍環(huán)（INTX）5、超級環(huán)（SUPER RING）第81頁/共95頁第82頁/共95頁拉西環(huán)拉西環(huán) 環(huán)矩鞍環(huán)矩鞍 矩鞍環(huán)矩鞍環(huán)階梯環(huán)階梯環(huán) 鮑爾環(huán)鮑爾環(huán)第83頁/共95頁 以下是 5