Aspen plus模拟精馏塔说明书.docx

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Aspenplus模拟精馏塔说明书

Aspenplus模拟精馏塔说明书

一、设计题目

根据以下条件设计一座分离甲醇、水、正丙醇混合物的连续操作常压精馏塔：

生产能力：

100000吨精甲醇/年；原料组成：

甲醇70%w，水28.5%w，丙醇1.5%w；产品组成：

甲醇≥99.9%w；废水组成：

水≥99.5%w；进料温度：

323.15K；全塔压降：

0.011MPa；所有塔板Murphree效率0.35。

二、设计要求

对精馏塔进行详细设计，给出下列设计结果并利用AutoCAD绘制塔设备图，并写出设计说明。

（1）.进料、塔顶产物、塔底产物、侧线出料流量；

（2）.全塔总塔板数N；最佳加料板位置NF；最佳侧线出料位置NP；

（3）.回流比R；

（4）.冷凝器和再沸器温度、热负荷；

（5）.塔内构件塔板或填料的设计。

三、分析及模拟流程

1.物料衡算（手算）

目的:

求解Aspen简捷设计模拟的输入条件。

内容:

（1）生产能力:

一年按8000hr计算，进料流量为

100000/（8000*0.7）=17.86t/hr。

（2）原料、塔顶与塔底的组成（题中已给出）：

原料组成：

甲醇70%w，水28.5%w，丙醇1.5%w；

产品:

甲醇≥99.9%w；废水组成：

水≥99.5%w。

（3）.温度及压降：

进料温度：

323.15K；全塔压降：

0.011MPa；

所有塔板Murphree效率0.35。

2.用简捷模块（DSTWU）进行设计计算

目的:

对精馏塔进行简捷计算，根据给定的加料条件和分离要求计算最小回流比、最小理论板数、理论板数和加料板位置。

3.灵敏度分析

目的:

研究回流比与塔径的关系（NT-R），确定合适的回流比与塔板数；研究加料板位置对产品的影响，确定合适的加料板位置。

方法:

作回流比与塔径的关系曲线（NT-R），从曲线上找到期望的回流比及塔板数。

4.用详细计算模块（RadFrac）进行计算

目的:

精确计算精馏塔的分离能力和设备参数。

方法:

用RadFrac模块进行精确计算，通过设计规定（DesignSpecs）和变化（Vary）两组对象进行设定，检验计算数据是否收敛，计算出塔径等主要尺寸。

5.塔板设计

目的：

通过塔板设计（Traysizing）计算给定板间距下的塔径。

方法：

在Specification表单中输入该塔段（Trayedsection）的起始塔板（Startingstage）和结束塔板（Endingstage）、塔板类型（Traytype）、塔板流型程数（Numberofpasses）、以及板间距（Trayspacing）等几何结构参数。

6.塔板核算

目的:

计算塔板的热负荷。

方法：

对第5步的计算结果（塔径）按设计规范要求进行必要的圆整，用RadFrac模块的TrayRating，对塔进行设计核算。

7.设计结果汇总

进料

塔顶

塔底

侧线

流量/lbmol/h

1492

717

764

275

温度/℃

50

58.8

101

72

操作压力/atm

1

回流比

0.18

塔板形式

筛板式

塔径/m

塔板间距/m

2.2

0.5

塔板数

总塔板数N

最佳加料板位置NF

最佳侧线

出料位置NP

51

48

42

一.用简捷模块（DSTWU）进行初步模拟

1.连接流股

图1-1

2.设定全局特性

图1-2

3.输入化学组分信息

图1-3

4.选择计算方法和模型

图1-4

5.输入外部流股信息

图1-5

6.输入单元模块参数

图1-6

7.运行程序

图1-7

8.查看结果

图1-8

a.流股信息

图1-9

b.最小回流比：

0.46；实际回流比：

0.7049；最小理论板数：

10；

理论板数：

18；加料板位置：

12。

（如图1-10）

图1-10

图1-11

二、灵敏度分析

图2-1

绘NT-R图

图2-2

三、用详细计算模块（RadFrac）进行计算

1.将DSTWU模型换成RadFrac模型

图3-1

2.设定配置

图3-2

3.设定流股

图3-3

4.设定压强

图3-4

5.运行程序

图3-5

6.查看结果

图3-6

7.连接侧线出料并计算

图3-7

图3-8

图3-9

8.加入Murphree效率并计算

图3-10

图3-11

图3-12

图3-13

9.运行程序

图3-14

10.查看结果

图3-15

11.反复计算，直到进料板的甲醇含量接近0.7

图3-16

图3-17

图3-18

第48块板的进料接近0.7，将进料板位置设为48，重新计算。

图3-19

图3-20

第48快板的甲醇含量为0.7，满足设计要求，计算完毕。

12.设定设计规定（DesignSpecs）和变化（Vary）

图3-21

图3-22

图3-23

图3-24

图3-25

图3-26

进料、塔顶产物、塔底产物、侧线出料流量

图3-27

冷凝器参数

图3-28

再沸器参数

图3-29

四、塔板设计

塔板类型选为筛板塔；板间距（Trayspacing）选为0.5m。

图4-1

图4-2

图4-3

塔内径：

2.18m，圆整为2.2m；降液管截面积：

0.1；

侧降液管流速：

0.01m/s；侧堰长：

1584，查文献圆整1598。

图4-4

五、塔板核算

图5-1

图5-2

图5-3

最大液泛因子：

0.783，小于0.8；最大降液管液位/板间距：

0.307，在0.25--0.5之间，塔径核算成功。