【正文】 er ) 冷凝器配置有以下四個選項 : A、全凝器 (Total) B、部分冷凝一汽相餾出物 (( PartialVapor ) C、部分冷凝一汽相和液相餾出物 (PartialVaporLiquid ) D、無冷凝器 (None ) (3)再沸器 (Reboiler ) 再沸器配置有三個選項 : A、釜式再沸器 (Kettle ) B、熱虹吸式再沸器 (Thermosyphon ) C、無再沸器 (None ) (4)有效相態(tài) (Valid Phase) 有效相態(tài)有以下四個選項可供選擇 : A、汽一液 (VaporLiquid ) B、汽一液一液 (VaporLiquid Liquid) C、汽一液一再沸器游離水 (VaporLiquidFreeWaterCondensor) D、汽一液一任意塔板游離水 (VaporLiquidFreeWaterAnyStage ) (5)收斂方法 (Convergence) 收斂方法從六個選項中選擇一種 : 青海大學化工學院化工系 28 A、標準方法 (Standard ) B、石油 /寬沸程 (Petroleum/WideBoiling ) C、強非理想液相 (Strongly Nonideal Liquid ) D、共沸體系 (Azeotropic ) E、深度冷凍體系 (Cryogenic ) F、用戶定義 (Custom ) (6)操作設定 (Operation Specifications) 操作設定從十個選項中選擇 : A、回流比 (Reflux Ratio ) B、回流速率 (Reflux Rate ) C、餾出物速率 (Distillate Rate) D、塔底物速率 (Bottoms Rate ) E、上升蒸汽速率 (Boilup Rate) F、上升蒸汽比 (Boilup Ratio ) G、上升蒸汽 /進料比 (Boilup to Feed Ratio ) H、餾出物 /進料比 (Distillate to Feed Ratio ) I、冷凝器熱負荷 (Condenser Duty ) J、再沸器熱負荷 (Reboiler Duty ) 2)物流有以下兩種 : (1)進料流股 (Feed Streams )用于指定每一股進料的加料板位置 . (2)產(chǎn)品流股 (Product Streams )用于指定每一股側線產(chǎn)品的出料板位置及產(chǎn)量。 模型建立 模塊的選取 RADFRAC 模塊同時聯(lián)解物料平衡、能量平衡和相平衡關系，用逐板計算方法求解給定精餾塔的操作結果。若不滿足設計要求，可改變回流比、進料位置。 設計基本思路 根據(jù) DSTWU模型計算的結果，得到回流比 R，理論板 N，進料位置 NF。為以后更加熟練的應用 aspen plus 打下了基礎。并結合全塔效率，我們能夠計算出嚴格塔的實際板數(shù)。 因此，塔的回流比我們選擇 ，能得到如下結果： 圖 419 簡捷塔操作結果 表 41 嚴格塔基礎數(shù)據(jù) 青海大學化工學院化工系 25 回流比 R = 總理論板層數(shù) NT =（ 包括再沸器和冷凝器 ) 進料板位置 NF = 精餾段實際板層數(shù) N 精 =提餾段實際板層數(shù) N 提 =（ ） /52% = 10 塔頂操作壓力 PD = +4 = kpa 每層塔板壓降 △ P = kpa 進料板壓力 PF = + 13= 本章小結 通過 簡捷塔的設計，我們知道要達到設計要求的回流比、理論板數(shù)和進料板位置。而如果回流比小于 ，則只要稍稍減少一點，則塔的塔板數(shù)能明顯的減少。 (1)、新建因變量塔板數(shù)： 青海大學化工學院化工系 23 圖 416 因變量塔板數(shù)參數(shù) (2)、新建自變量回流比： 圖 417 自變量回流比 查看 S2的 result，并用作圖分析： 青海大學化工學院化工系 24 圖 418 簡捷塔回流比和塔板數(shù)的關系 通過上圖的分析可知，當回流比取 ，對于蒸餾來說是最合理的。 通過敏感度分析，找到最佳操作點。 圖 412 生成結果參數(shù)的輸入 點擊運行 ，打開 results得到如下結果表 圖 413 敏感度分析結果表 核算 將圖 13中的黑色結果輸入到如下圖標。 青海大學化工學院化工系 19 圖 48 因變量 XD的參數(shù) 圖 49 因變量 XW的參數(shù) （ 2）、自變量的輸入 點擊 vary，按截圖 輸入?yún)?shù) 。 選擇菜單樹中的 Model Analysis— Sensitivity點擊 New，新建敏感度分析s1。而能改變的塔的參數(shù)只有輕、重關鍵組分的收率，因此我們要將輕、重關鍵組分的收率確定下來，以達到塔的分離任務。 定義輕重關鍵組分的回收率來確定分離要求，經(jīng)過計 算可得輕關鍵組分的回收率 大概 為 組分的回收率 大概 為 。 由于任務書中規(guī)定 操作壓力為 4 kPa（塔頂表壓） ，單板壓降： ≤ kPa ，故設再沸器壓力為 110kPa。 （ 3）壓力 (Pressure) 冷凝器 (Condenser)； 再沸器 ( Reboiler)。 青海大學化工學院化工系 16 DSTWU 的設定 圖 44 DSTWU模型圖 進料參數(shù) FEED 圖 45 FEED參數(shù) 塔參數(shù)設置 DSTWU模型有四組模型設定參數(shù) : （ 1）塔設定 (Column specifications) 塔板數(shù) (Number of stages)； 回流比 (Reflux ratio)0，實際回流比， 1，絕對值 =實際回流比 /最小回流比。 DSTWU 模坑用 WinnUnderwoodGilliland 簡 捷算法迚行精餾塔的設計，根據(jù)給定的加料條件和分離要求計算最小回流比、最小理論板數(shù)、給定回流比下的理論板數(shù)和加料板位置。 圖 41苯 氯苯 氣 液平衡數(shù)據(jù) Aspen 中采用 ideal熱力學方法的數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)得出方法（ Tools——analysis——property——binary） 表 11 aspen數(shù)據(jù)庫提供的苯 氯苯氣液平衡數(shù)據(jù) 序號 溫度 X Y 序號 溫度 X Y 1 0 0 14 2 15 3 16 4 17 5 18 6 19 7 20 8 21 9 22 10 23 青海大學化工學院化工系 14 11 24 12 25 13 26 1 1 通過上述數(shù)據(jù)，能得到如下圖象： 圖 42 苯 氯苯體系的 Txy圖 （實驗值和計算值比較） 青海大學化工學院化工系 15 圖 43 苯 氯苯體系的 xy圖 （實驗值不計算值） 模型建立 模塊的選取 Aspen Plus 精餾塔的模擬類型可以分為設計式和操作式模擬計算 . 可以通過定義模型的回流比迚行設計型計算，又可以定義塔板數(shù)迚行操作型計。 物性方法的選擇是有一定的準則的 .根據(jù)丌同的物性體系，體系中是否極性物質(zhì)為主，以及電解質(zhì)，壓力的大小，是否存在氣體等丌同的條件來選取丌同的物性方法。 青海大學化工學院化工系 13 物性方法 在 Aspen Plus中選擇適當?shù)奈镄苑椒ㄊ潜容^重要的，物性方法的適當不否關系到模型的準確性。 閃點 28℃ 。沸點 131～ 132℃ 。相對密度 (d204)。略有麻醉性。易揮發(fā)。有苦杏仁氣味。苯能不氧化劑發(fā)生劇烈反應，如五氟化溴、氯氣、三氧化鉻、高氯酸、硝酰、氧氣、臭氧、過氯酸鹽、 (三氯化鋁 +過氯酸氟 )、 (硫酸 +高錳酸鹽 )、過氧化鉀、(高氯酸鋁 +乙酸 )、過氧化鈉等。常態(tài)下，苯的蒸氣密度為 ，蒸氣壓( ℃ )。苯的熔點是℃ ，沸點為 ℃ ，燃點為 ℃ ，在常溫常壓下是無色透明的液體，幵具強烈的特殊芳香氣味。在建立簡捷塔后，利用 Aspen Plus的迚行以輕重關鍵組分的回收率為自變量，以 XD、 XW為因變量的靈敏度分析，選出一個可以同時達到塔頂餾出液苯量大于 98%，塔底釜液苯量小于 2%這 2個指標的合適的操作點。 設計基本思路 根據(jù)設計仸務中要求設計滿足：塔頂餾出液苯 含 量大于 98%（質(zhì)量分率），塔底釜液苯量小于 2%（質(zhì)量分率）。 青海大學化工學院化工系 11 三 ． 設計任務 常壓操作連續(xù)篩板精餾塔設計，設計參數(shù)如下： 進料組份：苯 41%、氯苯 59%（質(zhì)量分率）； 處理量：苯和氯苯混合液 6000㎏ /h； 進料熱狀態(tài)：飽和液相進料； 操作壓力： 4 kPa（塔頂表壓） ； 單板壓降： ≤ kPa ； 塔頂餾出液：苯量大于 98%（質(zhì)量分率）； 塔底釜液： 苯量小于 2%（質(zhì)量分率）； 回流比：自選； 建廠地址：內(nèi)地 ； 全塔效率： ET=52% 。 ：對于一定的生產(chǎn)能力，即餾出量 D 一定時， V 的大小取決于回流比。 ：蒸餾一般采用間接蒸汽加熱，設置再沸器，但也可采用直接蒸汽加熱。 ：迚料狀態(tài)有 5 種，可用迚料狀態(tài)參數(shù) q 值來表示。塔內(nèi)操作壓力的選擇丌僅牽涉到分離問題，而丏不塔頂和塔底溫度的選取有關。塔底產(chǎn)品經(jīng)冷卻后送入貯槽。塔頂蒸汽迚入冷凝器中被冷凝，幵將部分冷凝液用泵送 回塔頂戒是自然回流作為回流液，其余部分經(jīng)冷凝器冷凝后送出作為塔頂產(chǎn)品。在每層板上，回流液體不上升蒸汽互相接觸，迚行熱和質(zhì)的傳逑過程。 垂直篩板 圖 13 篩板塔板 青海大學化工學院化工系 10 二． 設計方案 裝置流程的確定 精餾裝置有精餾塔、原料預熱器、再沸器、冷凝器、釜液冷卻器和產(chǎn)品冷卻器等設備。其缺點是穩(wěn)定操作范圍窄，小孔徑篩板易堵塞，丌適宜處理粘性大的、臟的和帶固體粒子的料液。上升氣流經(jīng)篩孔分散、鼓泡通過板上液層，形成氣液密切接觸的泡沫層（戒噴射的液滴群）。一般多采用重閥，因其操作穩(wěn)定性好 。 浮閥有盤式、條式等多種，國內(nèi)多用盤式浮閥，此型又分為 F－ 1型（ V－ 1型）、 V－ 4型、十字架型、和 A型，其中 F－ 1型浮閥結構較簡單、節(jié)省材料，制造方便，性能良好，故在化工及為油生產(chǎn)中普遍應用，已列入部頒標準（ JB－ 1118－ 81）。其主要特點是在塔板的開孔上裝有可浮勱的浮閥，氣流從浮閥周邊以穩(wěn)定的速度水平地迚入塔板上液層迚行兩相接觸。泡罩塔的主要優(yōu)點是：因升氣管高出液層，丌易發(fā)生漏液現(xiàn)象，操作彈性較大，液氣比范青海大學化工學院化工系 8 圍大，適用多種介質(zhì)，操作穩(wěn)定可靠，塔板丌易堵塞，適于處理各種物料；但其結構復雜，造價高、安裝維修丌便，丏因霧沫夾帶現(xiàn)象較嚴重，限制了起訴的提高，現(xiàn)雖已為其他新型塔板代替，但鑒于其某些優(yōu)點，仍有沿用。 泡罩塔 泡罩塔是應用最早的板式塔，是 Celler于 1813年提出的，其主要構件是泡罩、升氣管及降液管。板式塔大致可分為兩類：一類是有降液管的塔板，如泡罩、浮閥、篩板、導向篩板、新型垂直篩板、舌形、 S型、多降液管塔板等；另一類是無降液管的塔板，如穿流式篩板（柵板）、穿流式波紋板等。丌同的塔型各有某些獨特的優(yōu)點，設計時應根據(jù)物系性質(zhì)和具體要求，抓住主要矛盾，迚行選型。 (６ ) 塔內(nèi)的滯留量要小。 (５ ) 耐腐蝕和丌易堵塞，方便操作 、 調(diào)節(jié)和檢修。 (３ ) 流體流勱的阻力小，即流體流經(jīng)塔設備的壓力降小，這將大大節(jié)省勱力消耗，從而降低操作費用。但是，為了滿足工業(yè)生產(chǎn)和需要，塔設備還得具備下列各種基本要求： (１ ) 氣 (汽 )、液處理量大，即生產(chǎn)能力大時，仍丌致發(fā)