華南理工大學發(fā)酵工廠設計 第十章 模擬軟件簡介(考試不要求)

1、流程模擬流程模擬11、前言、前言 由于在實際生產(chǎn)過程中，利用傳統(tǒng)的技術很難實由于在實際生產(chǎn)過程中，利用傳統(tǒng)的技術很難實現(xiàn)描述單元裝置操作的靜、動態(tài)特征，如工藝過程中現(xiàn)描述單元裝置操作的靜、動態(tài)特征，如工藝過程中反應的，流體力學的，傳熱的，傳質(zhì)的特征及工程技反應的，流體力學的，傳熱的，傳質(zhì)的特征及工程技術問題，裝置的系統(tǒng)故障診斷，新產(chǎn)品研制開發(fā)中的術問題，裝置的系統(tǒng)故障診斷，新產(chǎn)品研制開發(fā)中的問題等。問題等。21、前言、前言n 過程模擬技術越來越廣泛地應用于石油、化工、制藥、冶過程模擬技術越來越廣泛地應用于石油、化工、制藥、冶金等重要行業(yè)中，無論是在金等重要行業(yè)中，無論是在項目工程設計項目工程設

2、計中，還是在生產(chǎn)中，還是在生產(chǎn)中實施先進中實施先進過程控制過程控制，抑或是更高層次的企業(yè)，抑或是更高層次的企業(yè)優(yōu)化生產(chǎn)管優(yōu)化生產(chǎn)管理理（當今比較流行的（當今比較流行的ERP企業(yè)資源計劃體系）。企業(yè)資源計劃體系）。n 而所有的應用都必須是建立對企業(yè)的生產(chǎn)過程有一個全面而所有的應用都必須是建立對企業(yè)的生產(chǎn)過程有一個全面準確了解的基礎上，通過準確了解的基礎上，通過運用流程模擬軟件運用流程模擬軟件對生產(chǎn)過程進對生產(chǎn)過程進行行流程模擬流程模擬來達到目的。來達到目的。3 化工流程模擬化工流程模擬是一種高科技手段，它根據(jù)化工單元是一種高科技手段，它根據(jù)化工單元過程和熱力學的基本方程，應用現(xiàn)代數(shù)學方法，通過計

3、過程和熱力學的基本方程，應用現(xiàn)代數(shù)學方法，通過計算機模擬實際的化工生產(chǎn)過程。即在計算機上準確地算機模擬實際的化工生產(chǎn)過程。即在計算機上準確地“再現(xiàn)再現(xiàn)”實際生產(chǎn)過程，得到詳細、完整的物料平衡和熱實際生產(chǎn)過程，得到詳細、完整的物料平衡和熱量平衡數(shù)據(jù)。量平衡數(shù)據(jù)。 2、什么是化工流程模擬？、什么是化工流程模擬？42、什么是化工流程模擬？、什么是化工流程模擬？n 化工生產(chǎn)過程的流程模擬軟件一般是通過對生產(chǎn)過程化工生產(chǎn)過程的流程模擬軟件一般是通過對生產(chǎn)過程中嚴格的質(zhì)量和能量平衡，尋求實際生產(chǎn)過程的模擬中嚴格的質(zhì)量和能量平衡，尋求實際生產(chǎn)過程的模擬結(jié)果，以便來指導實際生產(chǎn)。結(jié)果，以便來指導實際生產(chǎn)。n

4、由于過程流程模擬技術能夠反映傳統(tǒng)技術難以實現(xiàn)的由于過程流程模擬技術能夠反映傳統(tǒng)技術難以實現(xiàn)的單元裝置的靜、動態(tài)特征，因此越來越受到石化領域單元裝置的靜、動態(tài)特征，因此越來越受到石化領域設計與開發(fā)人員的重視。設計與開發(fā)人員的重視。53、化工過程模擬技術、化工過程模擬技術的應用的應用 流程模擬技術一般都采用序貫模塊法，通過嚴格的質(zhì)流程模擬技術一般都采用序貫模塊法，通過嚴格的質(zhì)量和能量平衡，相態(tài)和化學平衡，去預測一個工藝過程的量和能量平衡，相態(tài)和化學平衡，去預測一個工藝過程的表觀現(xiàn)象。表觀現(xiàn)象。主要可以解決以下工程問題：主要可以解決以下工程問題： (1) 可為工程設計提供基礎數(shù)據(jù)。通過工藝過程嚴格的

5、物流可為工程設計提供基礎數(shù)據(jù)。通過工藝過程嚴格的物流和能流的平衡計算，預測物流的流率，組成和性質(zhì)，預測和能流的平衡計算，預測物流的流率，組成和性質(zhì)，預測操作條件，設備尺寸，從而減少裝置的設計時間，也可進操作條件，設備尺寸，從而減少裝置的設計時間，也可進行各種裝置的設計方案比較。行各種裝置的設計方案比較。63、化工過程模擬技術、化工過程模擬技術的應用的應用（2）可以對生產(chǎn)過程中的故障進行模擬診斷可以對生產(chǎn)過程中的故障進行模擬診斷, 當生產(chǎn)過程現(xiàn)有當生產(chǎn)過程現(xiàn)有裝置系統(tǒng)發(fā)生故障時，主要是設備問題和工藝問題，可以通裝置系統(tǒng)發(fā)生故障時，主要是設備問題和工藝問題，可以通過流程模擬進行工況模擬診斷，幫助盡

6、快找出故障發(fā)生的原過流程模擬進行工況模擬診斷，幫助盡快找出故障發(fā)生的原因和位置。因和位置。（3）在新產(chǎn)品開發(fā)過程中，通過流程模擬可以為新產(chǎn)品開發(fā)）在新產(chǎn)品開發(fā)過程中，通過流程模擬可以為新產(chǎn)品開發(fā)研制提供極大的便利，可模擬新產(chǎn)品開發(fā)中的工藝參數(shù)，協(xié)研制提供極大的便利，可模擬新產(chǎn)品開發(fā)中的工藝參數(shù)，協(xié)助新工藝的開發(fā)，減少大量不必要的實驗投資。助新工藝的開發(fā)，減少大量不必要的實驗投資。73、化工過程模擬技術、化工過程模擬技術的應用的應用（4）在生產(chǎn)過程中，流程模擬可以對現(xiàn)有裝置進行生產(chǎn)能力在生產(chǎn)過程中，流程模擬可以對現(xiàn)有裝置進行生產(chǎn)能力的標定，來幫助尋找系統(tǒng)的的標定，來幫助尋找系統(tǒng)的“瓶頸瓶頸”部位

7、。使我們能充部位。使我們能充分利用原有的設備，制定合理的改造方案，清除裝置的分利用原有的設備，制定合理的改造方案，清除裝置的瓶頸，使整個裝置能力匹配，最大限度地發(fā)揮效益。瓶頸，使整個裝置能力匹配，最大限度地發(fā)揮效益。（5）生產(chǎn)過程中，優(yōu)化操作是研究開發(fā)和應用的熱點領域，）生產(chǎn)過程中，優(yōu)化操作是研究開發(fā)和應用的熱點領域，應用流程模擬可以優(yōu)化工藝操作條件，使生產(chǎn)裝置的運應用流程模擬可以優(yōu)化工藝操作條件，使生產(chǎn)裝置的運行處于最優(yōu)操作，以節(jié)能降耗，較少的投入取得較大的行處于最優(yōu)操作，以節(jié)能降耗，較少的投入取得較大的經(jīng)濟效益和提高生產(chǎn)技術水平。經(jīng)濟效益和提高生產(chǎn)技術水平。83、化工過程模擬技術、化工過程

8、模擬技術的應用的應用(6) 可進行生產(chǎn)過程的經(jīng)濟評價，進行多種工藝方案的經(jīng)濟可進行生產(chǎn)過程的經(jīng)濟評價，進行多種工藝方案的經(jīng)濟比較，進行最優(yōu)評估。比較，進行最優(yōu)評估。(7) 能夠支持實現(xiàn)研究和開發(fā)階段的數(shù)學模擬放大，概念設能夠支持實現(xiàn)研究和開發(fā)階段的數(shù)學模擬放大，概念設計，工藝設計及工程設計，工廠開工指導及操作工仿真培計，工藝設計及工程設計，工廠開工指導及操作工仿真培訓，工藝流程改進及優(yōu)化，工廠消除瓶頸及技術改造等。訓，工藝流程改進及優(yōu)化，工廠消除瓶頸及技術改造等。 (8) 可在生產(chǎn)中實施先進可在生產(chǎn)中實施先進過程控制過程控制和企業(yè)的和企業(yè)的優(yōu)化生產(chǎn)管理優(yōu)化生產(chǎn)管理。94、過程模擬技術發(fā)展情況、

9、過程模擬技術發(fā)展情況1、國外進展、國外進展n Flexible Flowsheet 美國美國M.W.Kellogg公司公司(1958年年)n PROCESS/PRO 美國美國Simulation Sciences公司公司(60年末年末)n Aspen Plus 美國美國Aspen Tech.公司公司(80年代末年代末)n Hysim/Hysis 加拿大加拿大Hyprotech公司公司(80年代初年代初)104、過程模擬技術發(fā)展情況、過程模擬技術發(fā)展情況 2、國內(nèi)情況、國內(nèi)情況n HSSSP 原化工部第五設計院原化工部第五設計院(中石化蘭州院中石化蘭州院) (70年代中年代中)n ECSS 青島

10、化工學院青島化工學院(80年代末年代末)115、化工流程模擬分類、化工流程模擬分類 穩(wěn)態(tài)模擬穩(wěn)態(tài)模擬(離線模擬、靜態(tài)模擬）離線模擬、靜態(tài)模擬）Steady State Simulation 靜態(tài)模擬軟件：靜態(tài)模擬軟件：n Aspen plusAspen Tech.公司公司n Pro-SimSci 公司公司 動態(tài)模擬動態(tài)模擬 Dynamic Simulation 動態(tài)模擬軟件：動態(tài)模擬軟件：n Aspen dynamicsAspen Tech.公司公司n Hysis Hyprotech公司公司n Dynsim SimSci公司公司125、化工流程模擬分類、化工流程模擬分類實時優(yōu)化實時優(yōu)化 Rea

11、l Time Optimization 實時優(yōu)化軟件實時優(yōu)化軟件:n Aspen DMO Plus Aspen Tech.公司公司n ROMEO (Rigorous On-line Modeling with Equation-based Optimization )SimSci公司公司136、Aspen工程工程 軟件介紹軟件介紹 Aspen Plus 是世界過程工業(yè)最大的軟件商是世界過程工業(yè)最大的軟件商Aspen Tech. 公司開發(fā)的大型通用流程模擬系統(tǒng)，稱為公司開發(fā)的大型通用流程模擬系統(tǒng)，稱為“先進過程工程先進過程工程系統(tǒng)系統(tǒng)”（Advanced System for Process E

12、ngineering）簡稱）簡稱Aspen。 經(jīng)過經(jīng)過20年多來不斷地改進、擴充和提高，成為舉世公年多來不斷地改進、擴充和提高，成為舉世公認的標準大型流程模擬軟件。認的標準大型流程模擬軟件。Aspen Plus 在全球各大石油在全球各大石油化工企業(yè)中占有較大的份額，全世界最大的化工企業(yè)中占有較大的份額，全世界最大的50家化學公司家化學公司中有中有46家使用該軟件。家使用該軟件。146、Aspen工程工程 軟件介紹軟件介紹（1） Aspen PlusAspenTech公司開發(fā)的穩(wěn)態(tài)模擬軟件。公司開發(fā)的穩(wěn)態(tài)模擬軟件。科研開發(fā)科研開發(fā)n可模擬診斷生產(chǎn)裝可模擬診斷生產(chǎn)裝置不正常運行工況；置不正常運行工

13、況；n優(yōu)化操作參數(shù)，節(jié)優(yōu)化操作參數(shù)，節(jié)能降耗，能降耗，n可以標定生產(chǎn)流程可以標定生產(chǎn)流程各部位的能力，找出各部位的能力，找出“瓶頸瓶頸”位置及增產(chǎn)位置及增產(chǎn)方案。方案?？梢钥焖俸Y選各可以快速篩選各種替代流程方案種替代流程方案迅速確定物料及迅速確定物料及能量衡算能量衡算工程設計工程設計生產(chǎn)制造生產(chǎn)制造可以減少中試可以減少中試層次層次減少試驗量，減少試驗量，加速產(chǎn)品上市加速產(chǎn)品上市過程過程PRO/II軟件介紹軟件介紹n PRO/II 軟件是SIMSCI 公司開發(fā)的大型流程模擬軟件，用數(shù)學模型描述和模擬整個工藝流程及各單元。n PRO/II綜合了巨大的化學組分庫和熱力學方法。n PRO/II在化學、

14、石油、天然氣，合成燃料工業(yè)等方面可提供復雜、正確及可靠的模擬功能。n PRO/II主要用于化工流程的穩(wěn)態(tài)模擬，穩(wěn)態(tài)熱量和物料平衡模擬。n PRO/II不僅可以為化工流程設計提供數(shù)據(jù)，還可以對于現(xiàn)有流程進行優(yōu)化，提高企業(yè)效益。PRO/II軟件界面軟件界面PRO/II軟件模塊軟件模塊n 傳熱模塊 簡單換熱器 嚴格換熱器 空氣換熱器、火焰加熱器、液化天然氣換熱器n 壓力變化模塊 壓縮機 膨脹機 泵 閥門 管道PRO/II軟件模塊軟件模塊n 反應器模塊 生產(chǎn)能力類反應器(1種) 熱力學平衡類反應器(2種) 化學動力學類反應器 (3種)n 分離模塊 閃蒸 精餾 吸收 萃取其中精餾塔是煉油行業(yè)中最重要也是

15、最難的掌握的模塊第四章第四章 過程模擬的基本步驟過程模擬的基本步驟化工過程模擬的七個基本步驟化工過程模擬的七個基本步驟1建立流程圖建立流程圖2設置單位制設置單位制定義組分定義組分3選擇熱力選擇熱力學方法學方法4輸入物流輸入物流數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)5輸入過程單元輸入過程單元數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)6運行并查看運行并查看結(jié)果結(jié)果7實例：深冷車間模擬實例：深冷車間模擬-Part 11.建立流程圖下圖是深冷車間的流程圖流程共4個模塊n 應用界面右邊的導航條建立流程圖 添加模塊時左鍵點擊導航條相應的模塊，光標變成 在操作窗口空白處，左鍵點擊放置的位置 添加物流時左鍵點擊，光標變成 在合適位置點左鍵不放，拖動至合適位置再放開 可對模

16、塊及物流重命名n 完成圖如下P-1C-1D-1D-2HX-1S1S2S3S4S5S6S7S82.設置單位制l點擊菜單上的，彈出對話框Table1Table13.定義組分點擊菜單欄上的 ，彈出對話框可直接輸入可直接輸入化學式添加化學式添加常用查常用查找添加找添加輸入石輸入石油組分油組分4.選擇熱力學方法點擊菜單欄上的，彈出對話框?qū)τ谳p烴系統(tǒng)，可選擇PR方程或SRK方程點擊進入修改點擊修改傳輸性質(zhì)5.輸入物流數(shù)據(jù)雙擊紅色標記的物流 ，彈出物流輸入對話框溫溫度度壓壓力力流流量量組組分分流流量量組組成成詳詳細細參參數(shù)數(shù)見見表表1 1Table2Table2冷端為冷端為公用工公用工程：空程：空氣氣6.輸

17、入過程單元數(shù)據(jù)雙擊相應的模塊進入對話框，輸入相應的操作參數(shù)7.運行并查看結(jié)果當所有的參數(shù)均輸入后, ， 變成 ，表示可以運行了點擊 運行后，如果收斂則流程圖變藍，否則變紅。這時就需要查找哪個參數(shù)輸入有誤n現(xiàn)在圖形為藍色，表示模擬收斂了C-1D-1D-2HX-1P-1S1S2S3S4S5S6S7S8n 點擊 查看運行結(jié)果 輸出報告分為四個部分：關鍵字(KEYWORD)，歷史記錄(CALCULATION HISTORY)，目錄(CONTENTS)，結(jié)果(RESULT)TITLETITLE DIMENSION METRIC, PRES=KPA, STDTEMP=0, STDPRES=101.325

18、DIMENSION METRIC, PRES=KPA, STDTEMP=0, STDPRES=101.325 SEQUENCE SIMSCI SEQUENCE SIMSCI CALCULATION RVPBASIS=APIN, TVP=37.778 CALCULATION RVPBASIS=APIN, TVP=37.778COMPONENT DATACOMPONENT DATA LIBID 1,N2/2,CO2/3,METHANE/4,ETHANE/5,PROPANE/6,IBUTANE/7,BUTANE/ & LIBID 1,N2/2,CO2/3,METHANE/4,ETHANE/5

19、,PROPANE/6,IBUTANE/7,BUTANE/ & 8,IPENTANE/9,PENTANE 8,IPENTANE/9,PENTANE PETRO 10,C6PLUS,691.249,99 PETRO 10,C6PLUS,691.249,99THERMODYNAMIC DATATHERMODYNAMIC DATA METHOD SYSTEM=PR, TRANSPORT=PETR, SET=PR01, DEFAULT METHOD SYSTEM=PR, TRANSPORT=PETR, SET=PR01, DEFAULTSTREAM DATASTREAM DATA PROPERT

20、Y STREAM=S1, TEMPERATURE=50, PRESSURE=1520, PHASE=M, & PROPERTY STREAM=S1, TEMPERATURE=50, PRESSURE=1520, PHASE=M, & RATE(GV)=1E6, COMPOSITION(M)=1,1/2,1.6/3,72.5/4,11.5/5,6.75/ & RATE(GV)=1E6, COMPOSITION(M)=1,1/2,1.6/3,72.5/4,11.5/5,6.75/ & 6,1.25/7,3/8,0.55/9,1.1/10,0.75, NORMALIZ

21、E 6,1.25/7,3/8,0.55/9,1.1/10,0.75, NORMALIZEUNIT OPERATIONSUNIT OPERATIONS FLASH UID=D-1 FLASH UID=D-1 FEED S1 FEED S1 PRODUCT V=S2, L=S3 PRODUCT V=S2, L=S3 ISO TEMPERATURE=30, PRESSURE=1500 ISO TEMPERATURE=30, PRESSURE=1500 PUMP UID=P-1 PUMP UID=P-1 FEED S3 FEED S3 PRODUCT M=S8 PRODUCT M=S8 OPERATI

22、ON EFF=65, PRESSURE=3900 OPERATION EFF=65, PRESSURE=3900 COMPRESSOR UID=C-1 COMPRESSOR UID=C-1 FEED S2 FEED S2 PRODUCT V=S4 PRODUCT V=S4 OPERATION CALCULATION=ASME, PRES=4250, EFF=72 OPERATION CALCULATION=ASME, PRES=4250, EFF=72 HX UID=HX-1 HX UID=HX-1 HOT FEED=S4, M=S5, DP=35 HOT FEED=S4, M=S5, DP=

23、35 OPER HTEMP=45 OPER HTEMP=45 FLASH UID=D-2 FLASH UID=D-2 FEED S5 FEED S5 PRODUCT V=S6, L=S7 PRODUCT V=S6, L=S7 ADIABATIC ADIABATICENDENDn 如果覺得報告內(nèi)容太多，也可單獨查看某一模塊或物流的結(jié)果。先選中需要查看的模塊，再點擊 即可查看結(jié)果n 或右鍵點擊需要查看的模塊，選擇 Data Review Window Flash Drum D-1Flash Drum D-1 Feeds S1 Feeds S1 Products S2 Products S2 S3S

24、3 User Input User Input CalculatedCalculated - - - - - Temperature, C 30.00 Temperature, C 30.00 30.0030.00 Pressure, KPA 1500.00 Pressure, KPA 1500.00 1500.001500.00 Pressure Drop, KPA Pressure Drop, KPA 20.0020.00 Duty, M Duty, M* *KCAL/HR -KCAL/HR -12.225712.2257第五章第五章 深入提高深入提高深冷車間模擬深冷車間模擬-Part 2

25、n 繼續(xù)完成深冷車間的模擬流程 灰色部分表示前面已經(jīng)建立的流程，在此基礎上再完成黑色部分的流程n 操作參數(shù)3 3冷端冷端為制為制冷劑冷劑：丙：丙烷烷n 運行，查看結(jié)果C-1D-1D-2HX-1P-1HX-2HX-3D-3V-1S1S2S3S4S5S6S7S8S9S10S11S12S13S14 PAGE CONTENTSPAGE CONTENTS - - - - 1 COMPONENT DATA 1 COMPONENT DATA 2 CALCULATION SEQUENCE AND RECYCLES 2 CALCULATION SEQUENCE AND RECYCLES 3 FLASH DRUM

26、 SUMMARY 3 FLASH DRUM SUMMARY 4 VALVE SUMMARY 4 VALVE SUMMARY COMPRESSOR SUMMARY COMPRESSOR SUMMARY 5 UNIT 2, C-1 5 UNIT 2, C-1 PUMP SUMMARY PUMP SUMMARY 6 UNIT 1, P-1 6 UNIT 1, P-1 HEAT EXCHANGER SUMMARY HEAT EXCHANGER SUMMARY 7 UNIT 5, HX-1 7 UNIT 5, HX-1 8 UNIT 6, HX-2 8 UNIT 6, HX-2 9 UNIT 7, HX

27、-3 9 UNIT 7, HX-3 10 STREAM MOLAR COMPONENT RATES 10 STREAM MOLAR COMPONENT RATES 12 STREAM SUMMARY 12 STREAM SUMMARY 4 4深冷車間模擬深冷車間模擬-Part 3n 繼續(xù)完成模擬流程 假如HX-3的制冷劑不是純丙烷，而是混合物（表4），為了確保HX-3的出口溫度為-26，我們需要知道混合物的流量為多少 這時不能再用公用工程來計算，而是用一股物流來代替 應用反饋控制模塊來計算混合物流的流量n 去除HX-3的公用工程，添加控制器模塊 輸入S15的物流數(shù)據(jù)，流量可隨便輸入一個數(shù)字。但

28、為了收斂容易些，最好給一個合理的初值，可參考先前計算得到的公用工程的流量 控制S10的溫度為-26，改變S15的流量C-1D-1D-2HX-1P-1HX-2HX-3D-3V-1CN1S1S2S3S4S5S6S7S8S9S10S11S12S13S14S15S16n雙擊控制器，彈出反饋控制器的對話框點擊Specification下的Parameter，選擇需要控制的物流S15，再點下面的Parameter選擇控制的參數(shù)，這里是Temperature，目標溫度為-26點擊Variable下的Parameter輸入改變的變量這里為流量n 查看運行結(jié)果 點擊菜單欄的Output，在下拉菜單中選擇Stre

29、am Property Table，再在窗口空白處點左鍵放置結(jié)果表 可以修改查看的內(nèi)容，雙擊表格，彈出的對話框中修改深冷車間模擬深冷車間模擬-Part 4n 繼續(xù)完善深冷車間模擬。這次加上一個塔和壓縮機，所有氣相作為一個產(chǎn)品，所有液相作為另一個產(chǎn)品。C-1D-1D-2HX-1P-1HX-2HX-3D-3V-1CN112345678910111213T-1C-2M-1M-2S1S2S3S4S5S6S7S8S9S10S11S12S13S14S15S16S17S18S19S20S21n 塔的參數(shù)和壓縮機參數(shù) PROII塔的計算默認是用理論板進行計算，一塊板就是一個理論平衡級 但實際塔板的效率不可能達

30、到100%，因此需要將實際板折算成理論板 該塔的實際板數(shù)為22，效率為55%，折算理論板為12，塔釜再沸器算一塊理論板5 5n塔參數(shù)的輸入雙擊流程圖上的塔模塊，彈出對話框壓力壓力分布分布進料進料和產(chǎn)和產(chǎn)品品收斂收斂參數(shù)參數(shù)熱力熱力學方學方法法再沸再沸器器水力水力學分學分析析塔板塔板效率效率冷凝冷凝器器板間板間加熱加熱/ /冷冷卻器卻器模擬模擬初值初值中段中段回流回流工藝工藝規(guī)定規(guī)定n 對話框中紅色表示必須輸入，綠色表示選擇輸入，藍色表示已經(jīng)輸入，其它的按需要輸入由于塔頂由于塔頂產(chǎn)品流量產(chǎn)品流量未知，可未知，可假定進料假定進料中從中從N2N2到到CH4CH4都從都從塔頂走。塔頂走。用用Defin

31、eDefine來定義來定義n 查看塔模擬結(jié)果：溫度及氣液負荷分布 點擊Output，在下拉菜單中選擇Generate Plot.Tray Number113Rate (kg-mol/hr)0100.0200.0300.0400.0Temperature (C)-50.0-25.0025.050.0COLUMN T-1Va por R a teLiquid R a teTe m pe ra ture第六章第六章 塔設計初步塔設計初步深冷車間模擬深冷車間模擬-Part 5n 假如附近一家化工廠關閉了，有一些塔設備還可用并且價格很便宜，你的工廠與另外一家公司聯(lián)合對深冷車間進行擴張n 擴張后的流程圖如

32、下 進料為你的工廠原有的液相產(chǎn)品和另外一家工廠的氣相產(chǎn)品的混合物n 但是存在一個問題，你不知道分離該混合物需要多少塔板數(shù)，因此需要你設計出擴張的塔的參數(shù)，如塔板數(shù)、進料位置、再沸器及冷凝器負荷等，以便進行改造 PROII提供Shortcut模型，該模型并不需要提供塔板數(shù)，而是根據(jù)進料及分離要求算出所需的最小理論板數(shù)和進料位置 以Shortcut模型算出的塔板數(shù)作為初值，再用嚴格模型進行核算 最佳進料位置可用靈敏度分析(Case Study)來計算，使塔負荷在一定分離要求下最小n進料的情況如下表。按照流程圖建立Shortcut模型的流程圖6 6T-2ST-3ST-4SV-2V-3V-4S1S2S

33、3S4S5S6S7S8S9S10S117 7n塔的操作參數(shù)及減壓閥參數(shù)8 89 9nShortcut模型參數(shù)方法輸入同上，只是界面及所需輸入的參數(shù)不一樣T-2S、T3-S、T4-S分別為脫乙烷塔、脫丙烷塔、脫丁烷塔n運行結(jié)果計算得到最小理論板，而實際通常取最小值的2倍，選擇較為合理的塔板數(shù)進行嚴格模型的核算 UNIT 1, T-2SUNIT 1, T-2SSUMMARY OF UNDERWOOD CALCULATIONSSUMMARY OF UNDERWOOD CALCULATIONS MINIMUM REFLUX RATIO 2.06362 MINIMUM REFLUX RATIO 2.06

34、362 FEED CONDITION Q 1.41927 FEED CONDITION Q 1.41927 FENSKE MINIMUM TRAYS 12.15899 FENSKE MINIMUM TRAYS 12.15899 THEORETICAL TRAYS 2.00 THEORETICAL TRAYS 2.00 * * M-MINIMUM M-MINIMUM TOTAL FEED R/R-MIN M/M-MIN REFLUX DUTY, M TOTAL FEED R/R-MIN M/M-MIN REFLUX DUTY, M* *KCAL/HR KCAL/HR TRAYS TRAY RAT

35、IO CONDENSER REBOILER TRAYS TRAY RATIO CONDENSER REBOILER - - - - - - - - - - - - - - 18 9 1.977 1.500 4.081 -1.007E+00 2.597E+00 18 9 1.977 1.500 4.081 -1.007E+00 2.597E+00 21 11 1.468 1.750 3.029 -7.472E-01 2.338E+00 21 11 1.468 1.750 3.029 -7.472E-01 2.338E+00 24 13 1.285 2.000 2.651 -6.539E-01 2

36、.244E+00 24 13 1.285 2.000 2.651 -6.539E-01 2.244E+00 27 14 1.163 2.250 2.400 -5.921E-01 2.182E+00 27 14 1.163 2.250 2.400 -5.921E-01 2.182E+00 30 16 1.078 2.500 2.224 -5.486E-01 2.139E+00 30 16 1.078 2.500 2.224 -5.486E-01 2.139E+00 UNIT 3, T-4S UNIT 3, T-4S SUMMARY OF UNDERWOOD CALCULATIONS SUMMAR

37、Y OF UNDERWOOD CALCULATIONS MINIMUM REFLUX RATIO 1.23001 MINIMUM REFLUX RATIO 1.23001 FEED CONDITION Q 0.69527 FEED CONDITION Q 0.69527 FENSKE MINIMUM TRAYS 12.92668 FENSKE MINIMUM TRAYS 12.92668 THEORETICAL TRAYS 2.00 THEORETICAL TRAYS 2.00 * * M-MINIMUM M-MINIMUM TOTAL FEED R/R-MIN M/M-MIN REFLUX

38、DUTY, M TOTAL FEED R/R-MIN M/M-MIN REFLUX DUTY, M* *KCAL/HR KCAL/HR TRAYS TRAY RATIO CONDENSER REBOILER TRAYS TRAY RATIO CONDENSER REBOILER - - - - - - - - - - - - - - 19 10 2.185 1.500 2.688 -2.813E+00 2.439E+00 19 10 2.185 1.500 2.688 -2.813E+00 2.439E+00 23 12 1.568 1.750 1.928 -2.233E+00 1.860E+

39、00 23 12 1.568 1.750 1.928 -2.233E+00 1.860E+00 26 14 1.344 2.000 1.653 -2.024E+00 1.651E+00 26 14 1.344 2.000 1.653 -2.024E+00 1.651E+00 29 16 1.196 2.250 1.471 -1.885E+00 1.512E+00 29 16 1.196 2.250 1.471 -1.885E+00 1.512E+00 32 17 1.094 2.500 1.346 -1.789E+00 1.416E+00 32 17 1.094 2.500 1.346 -1.

40、789E+00 1.416E+00 UNIT 2, T-3S UNIT 2, T-3S SUMMARY OF UNDERWOOD CALCULATIONS SUMMARY OF UNDERWOOD CALCULATIONS MINIMUM REFLUX RATIO 2.30177 MINIMUM REFLUX RATIO 2.30177 FEED CONDITION Q 0.68238 FEED CONDITION Q 0.68238 FENSKE MINIMUM TRAYS 11.60873 THEORETICAL TRAYS 2.00 THEORETICAL TRAYS 2.00 * *

41、M-MINIMUM M-MINIMUM TOTAL FEED R/R-MIN M/M-MIN REFLUX DUTY, M TOTAL FEED R/R-MIN M/M-MIN REFLUX DUTY, M* *KCAL/HR KCAL/HR TRAYS TRAY RATIO CONDENSER REBOILER TRAYS TRAY RATIO CONDENSER REBOILER - - - - - - - - - - - - - - 17 8 1.950 1.500 4.488 -3.121E+00 2.731E+00 17 8 1.950 1.500 4.488 -3.121E+00

42、2.731E+00 20 10 1.454 1.750 3.348 -2.472E+00 2.083E+00 20 10 1.454 1.750 3.348 -2.472E+00 2.083E+00 23 11 1.277 2.000 2.939 -2.240E+00 1.851E+00 23 11 1.277 2.000 2.939 -2.240E+00 1.851E+00 26 13 1.159 2.250 2.668 -2.086E+00 1.697E+00 26 13 1.159 2.250 2.668 -2.086E+00 1.697E+00 29 14 1.075 2.500 2.

43、475 -1.976E+00 1.587E+00 29 14 1.075 2.500 2.475 -1.976E+00 1.587E+00 n嚴格模型核算應用前面shortcut模型運算的結(jié)果作為初值，用嚴格模型來核算還要進行水力學核算10 Initial Estimates10 Initial EstimatesV-2V-3V-4234567891011121314151617181920212223124T12345678910111213141516171819202122123232345678910111213141516171819202122232425126T2S1S2S3S4

44、S5S6S7S8S9S10S11水力水力學核學核算算n模擬結(jié)果Tray Number124Rate (kg-mol/hr)0300.0600.0900.01200.01500.0Temperature (C)025.050.075.0100.0125.0COLUMN T-2Va por R a teLiquid R a teTe m pe ra tureTray Number123Rate (kg-mol/hr)520.0600.0680.0760.0840.0920.0Temperature (C)30.050.070.090.0110.0130.0COLUMN T-3V a por R a teLiquid R a teTe m pe ra tureTray Number123Rate (kg-mol/hr)520.0600.0680.0760.0840.0920.0Temperature (