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3.稳态精馏过程模拟---模块介绍
• Aspen中的单元操作模型
• 混合器/分流器(Mixers/Splitters)
• 分离器(Separators)
• 换热器(Heat Exchangers)
• 塔(Columns)
• 反应器(Reactors)
• 压力变换器(Pressure Changers)
• 操作器(Manipulators)
• 固体(Solids)
• 用户模型(Users)
• 概念MATCH_
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_1714279989056_0(Conceptual Design)
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3.稳态精馏过程模拟---模块介绍
• 塔(Columns)
• 简捷法计算的蒸馏塔(指定分离要求,设计塔,即塔板
数、进料位置的设计)
• DSTWU Distl SCFrac
• 严格法计算的蒸馏塔
• RadFrac MultiFrac PetroFrac RateFrac
• 液-液萃取塔
• Extract
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3.稳态精馏过程模拟---模块介绍
• RadFrac
• 用于模拟所有类型的多级气-液精馏操作的严格计算模型。这些操作
包括一般精馏、吸收、再沸吸收、汽提、再沸汽提、萃取蒸馏和共
沸蒸馏等。
• 适用于常规的两相和三相蒸馏体系、窄沸程和宽沸程系统、具有液
相高度非理想系统。
• RadFrac能够处理游离水相和其他的第二液相、固相及每一级上的中
段回流。能够模拟有两个液相,且两股液相中有不同化学反应发生
的塔。可模拟盐析出。
• 该模型可以有任意级数、级间加热器(冷凝器)、倾析器和中段回
流。每一级进料物流的数量没有限制,但每一级出料至多只能有三
个(一个气相、两个液相)。
• 模型使用一个入口热流对所有除了冷凝器、再沸器和中段回流外的
级做一个复合规定。塔的级数是由冷凝器开始从顶向下进行编号。
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3.稳态精馏过程模拟---模块介绍
• RadFrac---进料位置
• 在Setup Stream页规定进料和产品级的位置。
• Above-Stage(级上方进料)
• On-Stage(级上进料)
• RadFrac---再沸器处理
• 可模拟釜式再沸器和虹吸式再沸器。缺省为釜式再沸器作为该塔的最
后一级。 在Setup Configuration中可输入Reboiler Duty规定再沸
器的负荷或作为计算值保留它。
• RadFrac---加热器和冷却器
• 可在Heater Coolers Side Duties页中直接规定段间加热器和冷却器
的负荷,加热为正,冷却为负。
• RadFrac---效率
• 可在Setup Configuration中输入实际级数,然后使用Efficiencies
窗口选择规定蒸发效率或Murphere效率中的一个,用于考虑偏离平衡
的程度。
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3.稳态精馏过程模拟---模块介绍
• RadFrac---物性方法
• 使用properties Property Sections页可替换全局的物性方
法,可以对塔的不同部分规定不同的物性方法。
• RadFrac---算法
• 用户可以在Convergence Basis页中选择一个算法对塔进行模拟
(前提是必须在Setup Configuration页的Convergence区域中
选择了Custom作为选项)。
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3.稳态精馏过程模拟—模块介绍—简捷蒸馏
DSTWU(简捷法精馏设计)
Distl(简捷法精馏核算)
SCFrac模块
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DSTWU(简捷法精馏设计)
模型可针对一个带有分凝器或全凝器、一股进料和两种
产品的蒸馏塔,采用Winn-Underwood-Gilliland方法进
行简捷法蒸馏设计计算。
模型中假设恒定的摩尔流和恒定的相对挥发度,需输入
轻、重关键组分的回收率。
(指定轻LK重HK关键组分是什么,回收率、即分离要求
是多少)
3.稳态精馏过程模拟—模块介绍—简捷蒸馏
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DSTWU(简捷法精馏设计)
采用Winn法估算最小理论板数,Underwood法
估算最小回流比,Gilliland法规定理论板数所必
需的回流比或规定回流比所必需的理论板数。
可确定最小回流比、最小理论板数或实际回流比
、实际理论板数。模型也估算最适宜的进料位置
、冷凝器和再沸器负荷。可生成回流比对于理论
板数的表和曲线。 (回流比大,气液负荷大,操
作费用高;理论板数多,设备费用增加)
3.稳态精馏过程模拟—模块介绍—简捷蒸馏
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Distl(简捷法精馏核算)
Distl模型可以模拟一个带有一股进料和两种
产品的多级多组分的蒸馏塔,塔可带有分凝
器或全凝器。模型假定恒摩尔流和恒相对挥
发度。用Edimister法进行产品组成。
3.稳态精馏过程模拟—模块介绍—简捷蒸馏
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Distl(简捷法精馏核算)
Distl模型必需规定:
理论板数
回流比
塔顶产品流率
其他相关的塔设备参数等
可规定一个部分的或全部冷凝器。
Distl可估算冷凝器和再沸器的负荷。
3.稳态精馏过程模拟—模块介绍—简捷蒸馏
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SCFrac (简捷法多塔蒸馏)
SCFrac模型可以对具有一股进料、一股可选的
汽提蒸汽流和任何股产品的复杂塔进行简捷法
蒸馏的模拟计算,估算理论级数和每个塔段的
加热(冷却)负荷。用于模拟炼油塔(原油单
元和减压塔)。模型将有n个产品的塔分割成n-
1个塔段并从上而下为这些塔段编号。
3.稳态精馏过程模拟—模块介绍—简捷蒸馏
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SCFrac (简捷法多塔蒸馏)
对每个塔段必需规定产品压力和基于进料流率
的产品流率或分率,对所有产品,除馏出物外
必须规定蒸汽与产品的比值。
计算中由于进行蒸汽计算,所以水必须被定义
为一个组分。所以水都与塔顶产品一起离开。
该模型不能处理固体,游离水计算可在冷凝器
中完成。
3.稳态精馏过程模拟—模块介绍—简捷蒸馏
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SCFrac (简捷法多塔蒸馏)
SCFrac估算:
产品组成和流率
每一段的级数
每一段的热或冷负荷
该模型不能处理固体,游离水计算可在冷凝器
中完成。
3.稳态精馏过程模拟—模块介绍—简捷蒸馏
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【例1】
利用精馏方法对附表中进料流股
进行分离,其压强为445830 Pa, 处
于饱和液体状态。规定该分离操作的
轻、重关键组分分别为N-Butane和I-
Pentane,塔顶产品中轻、重关键组
分的回收率(recovery)分别为0.990
8和0.0112,规定操作回流比为1.8。
体系热力学性质计算采用“SRK”模
型方程。
试确定:该条件下的最小回流比
、理论板数、最小理论板数及适宜的
进料位置。
组分 流量 /
kmol/s
Propane 0.0006
I-Butane 0.0013
N-Butane
轻
0.0038
I-Pentane
重
0.0025
N-Pentane 0.0019
N-Hexane 0.0025
3.稳态精馏过程模拟—简捷蒸馏
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1 流程图绘制
• Columns/DSTWU/ICON1
3.稳态精馏过程模拟—简捷蒸馏—例1
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1 流程图绘制
3.稳态精馏过程模拟—简捷蒸馏—例1
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2 全局参数设置
进入setup/specification进行全局变量(global
设置。这里
•
工程
路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理
单位:自定义 us-1(以MET为基础)
• Run Type: Flowsheet流程模拟
•
报告
软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载
要求显示流股的摩尔分率。
3.稳态精馏过程模拟—简捷蒸馏—例1
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3 组分输入
3.稳态精馏过程模拟—简捷蒸馏—例1
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4 进料流股参数设置
3.稳态精馏过程模拟—简捷蒸馏—例1
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5 DSTWU模型设置
3.稳态精馏过程模拟—简捷蒸馏—例1
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6 DSTWU结果查看
3.稳态精馏过程模拟—简捷蒸馏—例1
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6 DSTWU结果查看
• 最小回流比为1.23
• 实际回流比为1.8
• 最小理论板数为11.7
• 实际塔板数为21
• 进料板位置为第11块板
• 再沸器所需的热量为83129.2cal/sec
• 冷凝器所需的冷量量为76206.4cal/sec
3.稳态精馏过程模拟—简捷蒸馏—例1
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【例2】设计一精馏塔。
原料泡点进料,进料组成
、塔顶产品要求见表。操作
压力为4.4atm。要求塔顶采
用全凝器,回流比为1.8。
热力学计算采用物性方法P
ENG-ROB。采用DSTWU
模块设计满足上述分离要求
的精馏塔。
组分 进料/
kmol/h
塔顶产品/
kmol/h
丙烷 5
异丁烷 10
正丁烷 30 ≥29.7248
异戊烷 20 ≤0.2247
正戊烷 15
正己烷 20
3.稳态精馏过程模拟—简捷蒸馏
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1 流程图绘制
• Columns/DSTWU/ICON1
• 冷凝器为全凝器;连接流股时注意连接位置,
3.稳态精馏过程模拟—简捷蒸馏—例2
第25页
1 流程图绘制
3.稳态精馏过程模拟—简捷蒸馏—例2
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2 全局参数设置
setup/specification设置全局变量(global设置
。这里
• 工程单位:MET
• Run Type: Flowsheet
• 报告要求显示流股的摩尔分率。
3.稳态精馏过程模拟—简捷蒸馏—例2
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3 组分输入
3.稳态精馏过程模拟—简捷蒸馏—例2
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4 进料流股参数设置
3.稳态精馏过程模拟—简捷蒸馏—例2
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5 DSTWU模型设置
这里轻关键组分为NC4, 重关键组分为I-C5。
对于轻关键组分NC4
Recov=29.7248/30=0.9908
重关键组分为I-C5
Recov=0.2247/20=0.01124
3.稳态精馏过程模拟—简捷蒸馏—例2
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5 DSTWU模型设置
3.稳态精馏过程模拟—简捷蒸馏—例2
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6 DSTWU结果查看
3.稳态精馏过程模拟—简捷蒸馏—例2
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6 DSTWU结果查看
• 最小回流比为1.32
• 实际回流比为1.8
• 最小理论板数为12.8
• 实际塔板数为24
• 进料板位置为第12块板
• 再沸器所需的热量为753.31kJ/sec
• 冷凝器所需的热量为688.95kJ/sec
3.稳态精馏过程模拟—简捷蒸馏—例2
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【习题1】
设计一脱乙烷塔分离附表所示物料
,要求塔顶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
比为最小回流比的2.5倍,选择部分
冷凝器。
计算最小回流比、所需的平衡级
数及适宜的进料位置。(进料流股
温度305.4K,压强2500kPa)
组分 流量
/ kmol/h
C1 160
C2 370
C3 240
n-C4 25
n-C5 5
3.稳态精馏过程模拟—简捷蒸馏—习题1
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习题1 脱乙烷塔
3.稳态精馏过程模拟—简捷蒸馏
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习题1 脱乙烷塔
3.稳态精馏过程模拟—简捷蒸馏
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3.稳态精馏过程模拟—简捷蒸馏
第37页
【习题1】---灵敏度
分析
定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析
结合习题1结果,考察回流比变化对精馏塔实际
理论板数、再沸器和泠凝器热负荷的影响。
3.稳态精馏过程模拟—灵敏度分析
灵敏度分析定义方法:
1)定义目标变量
2)定义自变量
3)规定表格
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3.稳态精馏过程模拟—灵敏度分析
1)定义因变量(Flowsheet variable)
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3.稳态精馏过程模拟—灵敏度分析
1)定义目标变量
相同方法定义再沸器及冷凝器热负荷
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3.稳态精馏过程模拟—灵敏度分析
2)定义自变量(Vary)---回流比(RR)自1.2-10,步长为0.5变化
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3.稳态精馏过程模拟—灵敏度分析
3)规定表格(Tabulate)---规定需要软件计算的变量列表
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3.稳态精馏过程模拟—灵敏度分析
运行计算,/Model Analysis Tools/Sensitivity/S-1/Results/,
查看结果
课堂练习:
将计算结果
绘图
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【习题2】
设计一精馏塔用于分离附表所示乙苯与
二甲苯混合物。流股在205kPa下泡点进
料。
设计要求:塔顶出料中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
比为最小回流比的1.1倍,塔顶操作压强
为170kPa,塔压降为70kPa。
1)计算所需的平衡级数、操作回流
比及适宜的进料位置。
2)估算塔顶馏出液及釜液组成,并
与题中给定值做比较。
组分 流量 /
kmol/h
Ethylbenze
ne
100
P-xylene对 100
M-xylene
间
200
O-xylene邻 100
3.稳态精馏过程模拟—简捷蒸馏
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【习题3】
采用Radfrac模块,核算【习题2】设计得到的精馏塔
能否满足分离要求。
若不能,尝试做相应调整,使得分离要求得到满足。
3.稳态精馏过程模拟—简捷蒸馏+严格核算