分離單元的仿真設(shè)計(jì)三

1、分離單元的仿真設(shè)計(jì)三第1頁(yè)，共62頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)59分，星期一塔設(shè)備單元模型 分類DSTWUDistlRadFracExtract塔設(shè)備(Columns)單元共有9種模塊：MultiFracSCFracPetroFracRateFracBatchFrac第2頁(yè)，共62頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)59分，星期一RadFrac 塔板設(shè)計(jì) 塔板設(shè)計(jì)(Tray sizing)計(jì)算給定板間距下的塔徑?？蓪⑺殖啥鄠€(gè)塔段分別設(shè)計(jì)合適的塔板。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

2、 stage)序號(hào)，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3頁(yè)，共62頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)59分，星期一RadFrac 塔板設(shè)計(jì)（2）第4頁(yè)，共62頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)59分，星期一RadFrac 塔板設(shè)計(jì)（2）塔板類型提供了五種塔板供選用： 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 Va

3、lve)第5頁(yè)，共62頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)59分，星期一RadFrac 塔板設(shè)計(jì)（3）第6頁(yè)，共62頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)59分，星期一RadFrac 塔板設(shè)計(jì)（4） 結(jié)果 (Results) 表單中給出計(jì)算得到的塔內(nèi)徑 (Column diameter)、對(duì)應(yīng)最大塔內(nèi)徑的塔板序號(hào)(Stage with maximum diameter)、降液管截面積/塔截面積 (Downcomer area / Column area)、側(cè)降液管流速 (Side downcomer velocity)、側(cè)堰長(zhǎng) (Side weir length)。第7頁(yè)，共62頁(yè)，2022年，5月

4、20日，10點(diǎn)59分，星期一RadFrac 塔板設(shè)計(jì)（5）第8頁(yè)，共62頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)59分，星期一RadFrac 塔板設(shè)計(jì)（6） 剖形 (Profiles) 表單中給出每一塊塔板對(duì)應(yīng)的塔內(nèi)徑 (Diameter)、塔板總面積(Total area)、塔板有效區(qū)面積 (Active area)、側(cè)降液管截面積 (Side downcomer area) 。第9頁(yè)，共62頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)59分，星期一RadFrac 塔板設(shè)計(jì)（7）第10頁(yè)，共62頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)59分，星期一RadFrac 塔板核算 塔板核算（Tray rating）計(jì)算給

5、定結(jié)構(gòu)參數(shù)的塔板的負(fù)荷情況，可供選用的塔板類型與“塔板設(shè)計(jì)”中相同。 “塔板設(shè)計(jì)”與“塔板核算”配合使用，可以完成塔板選型和工藝參數(shù)設(shè)計(jì)。第11頁(yè)，共62頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)59分，星期一RadFrac 塔板核算（2） “塔板核算”的輸入?yún)?shù)除了從“塔板設(shè)計(jì)” 帶來(lái)的之外，還應(yīng)補(bǔ)充塔盤厚度(Deck thickness)和溢流堰高度(Weir heights)，多流型塔板應(yīng)對(duì)每一種塔盤都輸入堰高。第12頁(yè)，共62頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)59分，星期一RadFrac 塔板核算（3）第13頁(yè)，共62頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)59分，星期一RadFrac 塔板核算 （

6、4）在塔板布置(Layout)表單中輸入：浮閥的類型(Valve type)、材質(zhì)(Material)、厚度(Thickness)、有效區(qū)浮閥數(shù)目(Number of valves to active area) ；篩孔直徑(Hole diameter)和開孔率(Sieve hole area to active area fraction)。第14頁(yè)，共62頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)59分，星期一RadFrac 塔板核算 （5）第15頁(yè)，共62頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)59分，星期一RadFrac 塔板核算 （6）第16頁(yè)，共62頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)59分，星期

7、一RadFrac 塔板核算 （7）在降液管(Downcomer)表單中輸入：降液管底隙(Clearance)；頂部寬度(Width at top)；底部寬度(Width at bottom)；直段高度(Straight height) 。第17頁(yè)，共62頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)59分，星期一RadFrac 塔板核算 （8）第18頁(yè)，共62頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)59分，星期一RadFrac 塔板核算 （9） 塔板核算結(jié)果在結(jié)果(Results)表單中列出，有三個(gè)參數(shù)應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注：1、最大液泛因子(Maximum flooding factor) ，應(yīng)該小于0.8 ；2、塔段壓

8、降(Section pressure drop)；3、最大降液管液位/板間距(Maximum backup / Tray spacing)，應(yīng)該在 0.25 0.5之間。第19頁(yè)，共62頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)59分，星期一RadFrac 塔板核算 （10）第20頁(yè)，共62頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)59分，星期一RadFrac 應(yīng)用示例 (5)在示例（4）的基礎(chǔ)上進(jìn)行塔板設(shè)計(jì)和塔板核算，分別選用浮閥塔板和彈性浮閥塔板計(jì)算后對(duì)比結(jié)果。第21頁(yè)，共62頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)59分，星期一RadFrac 填料設(shè)計(jì) 填料設(shè)計(jì)(Pack sizing)計(jì)算選用某種填料時(shí)的塔

9、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22頁(yè)，共62頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)59分，星期一RadFrac 填料設(shè)計(jì)（2）第23頁(yè)，共62頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)59分，星期一RadFrac 填料設(shè)計(jì)（3） 填料類型共有 53 種填料供選用，以下是 5 種典型的散堆填料：1、拉西環(huán)（RASCHIG）2、鮑爾環(huán)（PALL）3、階

10、梯環(huán)（CMR）4、矩鞍環(huán)（INTX）5、超級(jí)環(huán)（SUPER RING）第24頁(yè)，共62頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)59分，星期一RadFrac 填料設(shè)計(jì)（4） 填料類型共有 53 種填料供選用，以下是 5 種典型的規(guī)整填料：1、帶孔板波填料（MELLAPAK）2、帶孔網(wǎng)波填料（CY）3、帶縫板波填料（RALU-PAK）4、陶瓷板波填料（KERAPAK）5、格柵規(guī)整填料（FLEXIGRID）第25頁(yè)，共62頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)59分，星期一RadFrac 填料設(shè)計(jì)（5）第26頁(yè)，共62頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)59分，星期一RadFrac 填料設(shè)計(jì)（6） 結(jié)果 (Re

11、sults) 表單中給出計(jì)算塔內(nèi)徑 (Column diameter)、最大負(fù)荷分率(Maximum fractional capacity)、最大負(fù)荷因子 (Maximum capacity fractor)、塔段壓降 (Section pressure drop)、比表面積 (Surface area) 等參數(shù)。第27頁(yè)，共62頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)59分，星期一RadFrac 填料核算 填料核算（Pack rating）計(jì)算給定結(jié)構(gòu)參數(shù)的填料的負(fù)荷情況，可供選用的填料類型與“填料設(shè)計(jì)”中相同。 “填料設(shè)計(jì)”與“填料核算”配合使用，可以完成填料選型和工藝參數(shù)設(shè)計(jì)。第28頁(yè)，共6

12、2頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)59分，星期一RadFrac 填料核算（2）第29頁(yè)，共62頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)59分，星期一RadFrac 應(yīng)用示例 (6)在示例（2）的基礎(chǔ)上進(jìn)行填料設(shè)計(jì)和填料核算，分別選用MELLPAK和RALU-PAK計(jì)算后對(duì)比結(jié)果。第30頁(yè)，共62頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)59分，星期一RadFrac 吸收計(jì)算RadFrac 模塊用于吸收計(jì)算時(shí)， 1）在Configuration表單中將冷凝器和再沸器類型選為 “None”； 2）在Streams表單中將塔底氣體進(jìn)料板位置設(shè)為塔板總數(shù)加 1 ，并將加料規(guī)則 (Convention) 設(shè)為 “A

13、bove-Stage”；第31頁(yè)，共62頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)59分，星期一RadFrac 吸收計(jì)算 (2)第32頁(yè)，共62頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)59分，星期一RadFrac 吸收計(jì)算 (3)第33頁(yè)，共62頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)59分，星期一RadFrac 吸收計(jì)算 (4)在收斂（Convergence）項(xiàng)目中將1、基本(Basic) 表單里的算法(algorithm)設(shè)置為“Standard”，并將最大迭代次數(shù)(maximum iterations)設(shè)置為200;2、將高級(jí) (Advance) 表單里的第一欄吸收器 (Absorber) 設(shè)置為“yes”

14、 。第34頁(yè)，共62頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)59分，星期一RadFrac 吸收計(jì)算 (5)第35頁(yè)，共62頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)59分，星期一RadFrac 吸收計(jì)算 (6)第36頁(yè)，共62頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)59分，星期一摩爾組成為CO2 ( 12%)、N2 ( 23%)和H2 ( 65%)的混合氣體（F=1000kg/hr、P=2.9 MPa、T=20 C）用甲醇（F= 60 t/hr、P=2.9MPa、T=-40 C）吸收脫除CO2。吸收塔有30塊理論板，在2.8 MPa 下操作。求出塔氣體中的CO2濃度。RadFrac 吸收示例 (1)第37頁(yè)，共6

15、2頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)59分，星期一在吸收示例（1）的基礎(chǔ)上求使出塔氣體中的CO2濃度達(dá)到0.5%所需的吸收劑（甲醇）用量。RadFrac 吸收示例 (2)第38頁(yè)，共62頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)59分，星期一在吸收示例（2）的基礎(chǔ)上求使出塔氣體中的CO2濃度達(dá)到0.5%所需的吸收劑（甲醇）用量與理論板數(shù)的關(guān)系。RadFrac 吸收示例 (3)第39頁(yè)，共62頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)59分，星期一選用10塊理論板，求使出塔氣體中的CO2濃度達(dá)到0.5%所需的吸收劑（甲醇）用量以及采用典型塔板和填料時(shí)的塔徑。RadFrac 吸收示例 (4)第40頁(yè)，共62頁(yè)，2

16、022年，5月20日，10點(diǎn)59分，星期一RadFrac 脫吸計(jì)算脫吸是吸收的逆過程，脫吸計(jì)算與吸收計(jì)算的模型參數(shù)設(shè)置相同，只是物料初始組成不同。第41頁(yè)，共62頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)59分，星期一將吸收示例（4）所得到的吸收富液減壓到0.15 MPa進(jìn)行閃蒸，低壓液體再進(jìn)入脫吸塔在0.12 MPa下用氮?dú)膺M(jìn)行氣提脫吸，要求出塔貧液中的CO2濃度達(dá)到0.1%。求合理的理論板數(shù)、所需氮?dú)饬髁俊⒉捎貌煌搴吞盍蠒r(shí)的脫吸塔尺寸、壓降和負(fù)荷情況。RadFrac 脫吸示例（1）第42頁(yè)，共62頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)59分，星期一Extract 連續(xù)萃取塔 Extract 模塊用

17、逐級(jí)計(jì)算法精確計(jì)算連續(xù)逆流萃取過程的操作結(jié)果。第43頁(yè)，共62頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)59分，星期一Extract連續(xù)萃取塔（2）第44頁(yè)，共62頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)59分，星期一Extract 連接 Extract模塊的連接圖如下：第45頁(yè)，共62頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)59分，星期一1、塔設(shè)定 (Specs)表單 1) 塔板數(shù) (Number of stages) 2) 熱狀態(tài)選項(xiàng) (Thermal options) (1) 絕熱 (Adiabatic) (2) 指定溫度剖形 (Specify temperature) (3) 指定熱負(fù)荷剖形 (Speci

18、fy heat duty )Extract 模型參數(shù)Extract 模塊有四組基本模型參數(shù)：第46頁(yè)，共62頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)59分，星期一Extract 模型參數(shù)（2）第47頁(yè)，共62頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)59分，星期一2、關(guān)鍵組分 ( Key components)表單 (1) 第一液相( 1st liquid phase) 即比重較大的液相，從塔底出料。 (2) 第二液相( 2nd liquid phase) 即比重較小的液相，從塔頂出料。Extract 模型參數(shù)（3）第48頁(yè)，共62頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)59分，星期一Extract 模型參數(shù)（4

19、）第49頁(yè)，共62頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)59分，星期一Extract 模型參數(shù)（5）3、物流 ( Streams )表單 塔頂和塔底必須各有一股進(jìn)料和出料物流。如果還有側(cè)線物流，則在此表單中設(shè)置側(cè)線進(jìn)料物流的加料板位置和側(cè)線出料物流的出料板位置和流量。第50頁(yè)，共62頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)59分，星期一Extract 模型參數(shù)（6）第51頁(yè)，共62頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)59分，星期一Extract 模型參數(shù)（7）4、壓強(qiáng) ( Pressure )表單 設(shè)置塔內(nèi)的壓強(qiáng)剖形。至少指定一塊板的壓強(qiáng)。未指定板的壓強(qiáng)通過內(nèi)插或外推決定。第52頁(yè)，共62頁(yè)，2022年，

20、5月20日，10點(diǎn)59分，星期一Extract 模型參數(shù)（8）第53頁(yè)，共62頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)59分，星期一Extract 級(jí)效率1、選項(xiàng) ( Options )表單 選擇使用通用級(jí)效率(Specify stage efficiencies)還是為每一個(gè)組分分別指定級(jí)效率(Specify efficiencies for individual components)。 Extract模塊采用級(jí)效率來(lái)處理兩液相組成未達(dá)到平衡的真實(shí)過程，缺省的級(jí)效率為 1（平衡級(jí)）。第54頁(yè)，共62頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)59分，星期一Extract 級(jí)效率（2）第55頁(yè)，共62頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)59分，星期一