年產(chǎn)30萬噸甲醇精餾提純的工段設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)-在線瀏覽
2024-08-07 09:47本頁面
【正文】 保持精餾裝置的物料平衡是精餾塔穩(wěn)定操作的必要條件。而xD和xw決定于汽液平衡關(guān)系（α）、xF 、q、R和理論塔板數(shù)NT系(適宜的進(jìn)料位置），因此D和W或采出率D/F與W/F只能根據(jù)xD和xw確定，而不能任意增減，否則進(jìn)出塔的兩個(gè)組分的量不平衡，必然導(dǎo)致塔內(nèi)組成變化，操作波動(dòng)，使操作不能達(dá)到預(yù)期的分離要求?；亓鞅仍龃髸r(shí)，精餾段和提留段內(nèi)傳質(zhì)推動(dòng)力均增加，因此在一定的精餾段理論塔板數(shù)下餾出液組成變大，釜?dú)堃航M成變小?；亓鞅仍黾?，使塔內(nèi)上升蒸汽量及下降液體量均增加，若塔內(nèi)汽液負(fù)荷超過允許值，則應(yīng)減小原料液流量。一般情況下，～2倍。一般精餾塔常設(shè)幾個(gè)進(jìn)料位置，以適應(yīng)生產(chǎn)中進(jìn)料狀況的變化，保證在精餾塔的適宜位置下進(jìn)料。精餾塔的產(chǎn)品質(zhì)量通常是餾出液及釜?dú)堃旱慕M成達(dá)到規(guī)定值。在一定的壓強(qiáng)下，混合物的泡點(diǎn)和露點(diǎn)都取決于混合物的組成，因此可以用容易測量的溫度來預(yù)示塔內(nèi)組成的變化。但對(duì)高純度分離時(shí)，在塔頂（或塔底）相當(dāng)一段高度內(nèi)，溫度變化極小。分析塔內(nèi)沿塔高的溫度分布可以看到，在精餾段或提留段的某塔板上溫度變化最顯著，也就是說，這些塔板的溫度對(duì)于外界因素的干擾反映最為靈敏，通常將它稱之為靈敏板。甲醇精餾塔進(jìn)科量和組成改變時(shí)，都會(huì)破壞塔內(nèi)物料平衡和氣液平衡，引起塔溫的波動(dòng)，如不及時(shí)調(diào)節(jié)，將會(huì)導(dǎo)致精甲醇的質(zhì)量不合格或者增加甲醇的損失。粗甲醇的組成一般是比較穩(wěn)定的，只是在合成催化劑使用的前后期隨著反應(yīng)溫度的升高而變化較大。不論是其中甲醇濃度增加或降低，都會(huì)造成塔內(nèi)物料不平衡，形成輕組分下降或重組分上升，引起塔釜溫度降低或塔項(xiàng)溫度升高，加大了甲醇損失或降低了精甲醇的質(zhì)量。當(dāng)合成催化劑后期生產(chǎn)的粗甲醇進(jìn)行蒸餾時(shí)，有時(shí)為確保精甲醇的質(zhì)量，以保證精餾塔進(jìn)料位置降低，同時(shí)適當(dāng)加大回流比。在Aspen Plus中關(guān)于精餾的模塊有：(1)簡捷法模型：包括DSTWU(簡捷法精餾設(shè)計(jì)模型)、Distl(簡捷法精餾核算模型)、SCFrac(簡捷法多塔蒸餾模型)。其中RateFrac是一個(gè)基于流率的非平衡的模型，用于模擬各種類型的多級(jí)氣一液精餾操作，可用于一般精餾、吸收、再沸吸收、汽提、再沸汽提、萃取和共沸蒸餾。其構(gòu)成包括任意組輸人、任意組側(cè)線、任意組加熱器(或熱流)和任意組傾析器。(2)出料性質(zhì)(包括相數(shù)等)和出料位置。其它如側(cè)線出料、加熱器和再沸器的熱負(fù)荷、蒸氣組分初值、塔板效率、回流溫度、填料性質(zhì)或塔板性質(zhì)等，都可以由模擬者根據(jù)要求設(shè)定。Aspen Plus為單元操作計(jì)算提供了熱力學(xué)性質(zhì)和傳遞性質(zhì)，在典型的Aspen Plus模擬中，常用的物理性質(zhì)參數(shù)有逸度系數(shù)、燴、密度、嫡和自由能。第二章 物料衡算和能量衡算原料為粗甲醇，成份及含量如下表： 表21粗甲醇組成成分N2和ArCO2CH3OHCH3OCH3C2H5OHC4H9OH 物料衡算按年30萬噸精甲醇計(jì)算，%。物流連接和圖 。 Tray Rating 模擬輸入?yún)?shù) 1Tray Rating 模擬輸入?yún)?shù) 2Tray Rating 模擬輸入?yún)?shù) 3 運(yùn)行后，得到塔板 profiles 結(jié)果，如圖所示。 常壓塔的物料衡算設(shè)置參數(shù)如下： 模塊輸入?yún)?shù)常壓塔簡捷計(jì)算模擬如下圖： 加壓塔模擬結(jié)果運(yùn)用上述條件，運(yùn)用Radfrac模塊進(jìn)行靈敏度分。計(jì)算結(jié)果如下圖： 理論板數(shù)分析 理論板數(shù)與塔頂甲醇回收率關(guān)系 回流比分析 塔頂甲醇回收率與理論板數(shù)關(guān)系 塔頂乙醇回收率與理論板數(shù)關(guān)系 塔頂餾出量分析圖 塔頂餾出量與甲醇回收率關(guān)系圖 塔頂餾出量與乙醇回收率關(guān)系 進(jìn)料板位置分析 進(jìn)料板位置與耗能關(guān)系運(yùn)用上述條件，運(yùn)用 Radfrac 模塊中的 Tray Sizing 進(jìn)行常壓塔的尺設(shè)計(jì)，其輸入數(shù)據(jù)如下圖所示： Tray Sizing 模擬輸入?yún)?shù) 1Tray Sizing 模擬輸入?yún)?shù) 2運(yùn)行結(jié)果如下圖： 圖 profiles 結(jié)果 運(yùn)用上述條件，運(yùn)用 Radfrac 模塊中的 Tray Rating 進(jìn)行常壓塔的尺寸校核，其輸入數(shù)據(jù)如下圖所示。 回收塔的物料衡算設(shè)置參數(shù)如下：常壓塔簡捷計(jì)算模擬如下圖： 運(yùn)用上述條件，運(yùn)用Radfrac模塊進(jìn)行靈敏度分。 理論板數(shù)分析 理論板數(shù)與塔頂甲醇質(zhì)量分?jǐn)?shù) 回流比分析 餾出量分析 塔頂餾出量與甲醇回收率關(guān)系 進(jìn)料板位置分析 進(jìn)料板位置與耗能關(guān)系 運(yùn)用上述條件，運(yùn)用 Radfrac 模塊中的 Tray Sizing 進(jìn)行回收塔的尺寸設(shè)計(jì)，其輸入數(shù)據(jù)如下圖所示：Tray Sizing 模擬輸入?yún)?shù) 1Tray Sizing 模擬輸入?yún)?shù) 2運(yùn)行結(jié)果如下圖所示 圖 結(jié)果 運(yùn)用上述條件，運(yùn)用 Radfrac 模塊中的 Tray Rating 進(jìn)行回收塔的尺寸校核，其輸入數(shù)據(jù)如下圖所示。 四塔模擬流程圖表22 四塔預(yù)塔模擬數(shù)據(jù)結(jié)果列表預(yù)塔進(jìn)料塔頂塔釜Temperature C Pressure bar Vapor Frac Mole Flow kmol/hr Mass Flow kg/hr Volume Flow cum/hr Enthalpy MMkcal/hr Mass Flow kg/hr NBUT01 H2O DIMET01 CH4O ETHAN01 NITRO01 ARGON CO2 Mass frace NBUT01 H2O DIMET01 CH4O ETHAN01 NITRO01 ARGON CO2 圖 能量衡算表23 四塔加壓塔模擬數(shù)據(jù)結(jié)果列表加壓塔進(jìn)料塔頂塔釜Temperature C Pressure bar Vapor Frac Mole Flow kmol/hr Mass Flow kg/hr Volume Flow cum/hr Enthalpy MMkcal/hr Mass Flow kg/hr NBUT01 H2O DIMET01 CH4O ETHAN01 NITRO01 ARGON CO2 Mass frace NBUT01 H2O DIMET01 CH4O ETHAN01 NITRO01 ARGON CO2 圖 圖 表25 四塔常壓塔模擬數(shù)據(jù)結(jié)果列表常壓塔進(jìn)料塔頂塔釜Temperature C Pressure bar Vapor Frac Mole Flow kmol/hr Mass Flow kg/hr Volume Flow cum/hr Enthalpy MMkcal/hr Mass Flow kg/hr NBUT01 H2O DIMET01 CH4O ETHAN01 NITRO01 ARGON CO2 Mass frace NBUT01 H2O DIMET01 CH4O ETHAN01 NITRO01 ARGON CO2 圖 冷凝器能量衡算圖 再沸器能量衡算表215 四塔回收塔模擬數(shù)據(jù)結(jié)果列表常壓塔進(jìn)料塔頂塔釜Temperature C Pressure bar Vapor Frac Mole Flow
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