過(guò)程分析合成-大作業(yè)2報(bào)告5版

過(guò)程分析與合成大作業(yè)流程的嚴(yán)格模擬及評(píng)班級(jí)：分子科學(xué)與工程1班 執(zhí)筆人:作業(yè)要求大作業(yè)（2)——流程的嚴(yán)格模擬及評(píng)設(shè)計(jì)一精餾分離流程，分離三元混合物。原料溫度37.8℃，壓力1.72MPa，進(jìn)料中各組分流量分別為：丙烷（propane)45.4kmol/hr，異丁熱力學(xué)方法：SRK，各精餾塔的塔板壓降為0.6kPa.作業(yè)要求寫成報(bào)告提交；報(bào)告的內(nèi)容包括設(shè)計(jì)的所有精餾分離流程方案置、冷凝器類型、冷凝器及再沸器的熱負(fù)荷、所使用公用工程的品（溫度對(duì)最終確定的流程ASPEN生成各操作單元的報(bào)告作為附件總結(jié)此項(xiàng)任務(wù)完成過(guò)程的收獲及建議完成過(guò)程中，詳細(xì)記錄討論內(nèi)容，作為附件附在報(bào)告后報(bào)告封面注明組長(zhǎng)、報(bào)告執(zhí)筆人、小組成員及學(xué)號(hào)報(bào)一 小組分工情 二 方案設(shè)計(jì)整體思 三 直接分離序 (一)、精餾塔塔1的條件設(shè)置與計(jì)算結(jié) (二、精餾塔塔2的條件設(shè)置與計(jì)算結(jié) 四 間接分離序 (一)、精餾塔塔1的條件設(shè)置與計(jì)算結(jié) (二、間接分離精餾塔塔2的條件設(shè)置與計(jì)算結(jié) 五 分離方案結(jié)果比 六 報(bào)告的收獲和建 七 小組討論過(guò)程記錄總 八 AspenPlus生成的操作報(bào) (一)、直接序列生成報(bào) (二、間接序列生成報(bào) 一、小組分工情1、:報(bào)告撰寫、任務(wù)分配與協(xié)調(diào)、部分?jǐn)?shù)據(jù)表格整2、范揚(yáng)揚(yáng):討論過(guò)程的思路與關(guān)鍵點(diǎn)記錄、AspenPlus間接序列的計(jì) Plus直接序列的計(jì)算、部分?jǐn)?shù)據(jù)表格整理4、:初始?jí)毫υO(shè)定選擇、需要的產(chǎn)品組成計(jì)算，AspenPlus間接二、方案設(shè)計(jì)整體思(一)輕重組分的計(jì)算丙烷(propane)45.4kmol/hr，異丁烷(isobutane)136.1kmol/hr，正丁烷(n-butane)226.8kmol/hr:丙烷(A)(B)、所以可以有直接分離(A/BC)、和間接序列(AB/C)(二)分離方案設(shè)計(jì)1、方案1：直接序列(不斷地從塔頂將物質(zhì)分離出體系2BC2、方案2：間接序列(不斷地從塔頂將物質(zhì)分離出體系先分離丙烷1的塔頂餾出液得到丙烷A、異丁烷B混合物，塔釜得到正C2AB。BBC圖

BC圖 BC(三)各精餾塔詳細(xì)工藝操作參數(shù)的確定思路(具體過(guò)程見(jiàn)之后的計(jì)算1、各產(chǎn)品流率及組成的設(shè)2、塔的操作溫度、壓力、冷凝器類計(jì)算流程圖示具體計(jì)算過(guò)程計(jì)算流程圖示計(jì)算塔釜混合液的臨界溫度，只要滿足塔釜溫度小于塔釜臨界溫度

nn及再沸器的熱負(fù)荷、所使用公用工程的品位（溫度4、根據(jù)條件計(jì)算出結(jié)果，再根據(jù)結(jié)果判斷是否達(dá)到目的要求，若未達(dá)到，繼續(xù)修改已知條件，直到結(jié)果符合目的要求。三、直接分離序(一)、精餾塔塔1的條件設(shè)置與計(jì)算結(jié)1、流股、塔流股初始條件選擇1:以丙烷A為輕關(guān)鍵組分異丁烷B為重關(guān)鍵組分。因要求丙烷A、異丁烷B、正丁烷C98%。此處設(shè)定丙烷摩爾回收98%A，為了使保證二塔中流出的異丁烷B的分離分?jǐn)?shù)達(dá)到要求98%，塔爾回收率為1%；假定符合清晰分割，則一塔中正丁烷的摩爾回收率為0%因此得到塔1的分0.01。

AC21 C21圖 2、壓力和冷凝器(全凝器和分凝器)的選擇與溫度校核塔1的壓力確定和溫度校核精餾塔編號(hào) col 分割類型 清晰分組分異丁正丁分離分?jǐn)?shù)(回收率1yd(摩爾分?jǐn)?shù)10xb(摩爾分?jǐn)?shù)01泡點(diǎn) kPa<1.48MPa，使用全凝器和冷卻公用工 臨界溫度 °C>塔釜泡點(diǎn)溫度,則滿足溫度條件3、精餾塔操作條件的確定(盡量節(jié)省成本的前提下用簡(jiǎn)捷精餾模型DSTWU確定初值A(chǔ)C而得到初步的初值:472546kmol/hr5。(2)精餾塔嚴(yán)格計(jì)算模型RadFrac確定最終結(jié)果:①初步計(jì)算設(shè)置12bar0.6kPa。A0.01NQ曲線范圍:,20—501。直接序列塔1-N-Q曲直接序列塔1-N-Q曲1028NQNQ1，得到符合設(shè)計(jì)規(guī)定的操作4、精餾塔塔1操作條件的最終計(jì)算結(jié)（1）具體分析結(jié)果設(shè)備:精餾塔 分離:A(塔頂)/BC(塔釜基本操作條件塔操作溫度:冷凝器溫度冷凝器熱負(fù)荷-塔操作溫度:再沸器溫度再沸器熱負(fù)荷塔操作壓力:塔頂壓力冷凝器溫度塔操作壓力:塔釜壓力冷公用工程的品位再沸器溫度熱公用工程的品位1塔頂流股數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)1塔釜產(chǎn)品流股數(shù)據(jù)溫度溫度壓力壓力A流量A流量AAB流量B流量BBC流量C流量CC塔105塔105PRESSURE1202.51205.01207.51210.0PRESSURE1202.51205.01207.51210.01212.51215.01 (二、精餾塔塔2的條件設(shè)置與計(jì)算1、塔2的作用是分離兩個(gè)相對(duì)較重的組分：異丁烷B和正丁烷C。在分離過(guò)程稿中以異丁烷B為輕關(guān)鍵組分正丁烷C為重關(guān)鍵組分為了滿足回收率為98%的條件，設(shè)定塔頂異丁烷B的回收率為99%，因?yàn)樵谒?設(shè)定中損失了1%的異B2B99%（0.99*0.99=0.9801>0.981C的損失，因此經(jīng)過(guò)C98.5%。2、塔2的壓力確定和溫度校核精餾塔編號(hào) col分割類型 清晰分組分異丁正丁C分離分?jǐn)?shù)(回收率1yd(摩爾分?jǐn)?shù)10xb(摩爾分?jǐn)?shù)0泡點(diǎn)kPa<1.48MPa，使用全凝器和冷卻公用工:臨界溫度°C>塔釜泡點(diǎn)溫度,則滿足溫度條件3、精餾塔塔2操作條件的確定(盡量節(jié)省成本的前提下用簡(jiǎn)捷精餾模型DSTWU確定初值BC的摩爾回收率等條件進(jìn)行簡(jiǎn)捷計(jì)算，從而得到初步的初值:6834140kmol/hr，回流比為精餾塔嚴(yán)格計(jì)算模型RadFrac確定最終結(jié)果①初步計(jì)算設(shè)置8bar0.6kPa。設(shè)置設(shè)計(jì)規(guī)定:B0.99C塔頂摩0.015。NQ曲線范圍:50—801。②NQ曲直接序列塔2-N-Q曲直接序列塔2-N-Q曲NQNQ2，得到符合設(shè)計(jì)規(guī)定的操作4、精餾塔塔2操作條件的最終計(jì)算結(jié)設(shè)備:精餾塔 分離:B(塔頂)/C(塔釜基本操作條件塔操作溫度:冷凝器溫度冷凝器熱負(fù)荷-塔操作溫度:再沸器溫度再沸器熱負(fù)荷塔操作壓力:塔頂壓力冷凝器溫度塔操作壓力:塔釜壓力冷公用工程的品位再沸器溫度熱公用工程的品位2塔頂流股數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)2塔釜產(chǎn)品流股數(shù)據(jù)溫度溫度壓力壓力A流量A流量AAB流量B流量BBC流量C流量CC塔202溫度操作條件：塔板塔205 2壓力操作條件:塔板-PRESSUREkPaBlockB2(RadFrac)PRESSUREkPa 11.016.021.026.031.036.041.046.051.056.061.066.0四、間接分離序(一)、精餾塔塔1的條件設(shè)置與計(jì)算結(jié)1、流股、塔、分離結(jié)果初始設(shè)置以異丁烷B為輕關(guān)鍵組分，正丁烷C為重關(guān)鍵組分。因要求丙烷A、異丁烷B、正丁烷C的分離分?jǐn)?shù)均為98%。此處設(shè)定正丁烷C在塔底98%，塔頂產(chǎn)品中的異丁烷B回收率應(yīng)達(dá)到99%A的摩爾回收率為100%因此得到塔1的分離要求為:異丁烷B的塔頂回收率為0.99，正丁烷C的0.02。

A221B1C2(全凝器和分凝器)的選擇與溫度校核:塔1的壓力確定和溫度校核

4精餾塔編號(hào) col分割類 清晰分組分異丁B正丁C分離分?jǐn)?shù)(回收率00yd(摩爾分?jǐn)?shù)01xb(摩爾分?jǐn)?shù)1泡點(diǎn)kPa<1.48MPa，使用全凝器和冷卻公用工:臨界溫度°C>塔釜泡點(diǎn)溫度,則滿足溫度條件3、精餾塔操作條件的確定(盡量節(jié)省成本的前提下用簡(jiǎn)捷精餾模型DSTWU確定初值輸入輕組分丙烷A重組分正丁烷C的摩爾回收率等條件進(jìn)行簡(jiǎn)捷計(jì)算而得到初步的初值:總板76，進(jìn)料位置為40，采出率為200kmol/hr，回流比為5。(2)精餾塔嚴(yán)格計(jì)算模型RadFrac確定最終結(jié)果:①初步計(jì)算設(shè)置設(shè)置已知條件:9040200kmol/hr，回流比為510bar0.6kPa。設(shè)置設(shè)計(jì)規(guī)定:B0.99,C塔頂摩爾回收率0.02。NQ曲線范圍:,60—901。②NQ曲線結(jié)果NQ762841最終計(jì)算結(jié)果設(shè)備:精餾塔 分離:AB(塔頂)/C(塔釜基本操作條件塔操作溫度:冷凝器溫度冷凝器熱負(fù)荷-塔操作溫度:再沸器溫度再沸器熱負(fù)荷塔操作壓力:塔頂壓力冷凝器溫度塔操作壓力:塔釜壓力冷公用工程的品位再沸器溫度熱公用工程的品位1塔頂流股數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)1塔釜產(chǎn)品流股數(shù)據(jù)溫度溫度壓力壓力A流量A流量AAB流量B流量BBC流量C流量CC間接序列塔1間接序列塔102壓力操作條件:塔板-PRESSURE80508100815.0PRESSURE80508100815.0820.0825.0830.0835.0840.0 (二、間接分離精餾塔塔2的條件設(shè)置與計(jì)算1、流股、塔、分離結(jié)果初始設(shè)置2AB。在分離過(guò)程稿中以丙烷A為輕關(guān)鍵組分，異丁烷B為重關(guān)鍵組分。為了滿足回收率為98%的條件，設(shè)定塔底異丁烷B的回收率為99%，因?yàn)樵谒?設(shè)定中損失了1%的異丁烷B，經(jīng)計(jì)算塔2異丁烷B回收率為99%的時(shí)候，總回收率才能達(dá)到98%的（0.99*0.99=0.9801>0.981A的損失，因此經(jīng)過(guò)試A98.5%。2、壓力和冷凝器(全凝器和分凝器)的選擇與溫度校核塔2的壓力確定和溫度校核精餾塔編號(hào) col 分割類型 清晰分組分異丁正丁分離分?jǐn)?shù)(回收率00yd(摩爾分?jǐn)?shù)01xb(摩爾分?jǐn)?shù)1泡點(diǎn) kPa>1.48MPa，不使用全凝 kPa<2.52Mpa使用分凝器和冷卻公用工程臨界溫度Tc: 用簡(jiǎn)捷精餾模型DSTWU確定初值A(chǔ)C而得到初步的初值:291040kmol/hr5。(2)精餾塔嚴(yán)格計(jì)算模型RadFrac確定最終結(jié)果:①初步計(jì)算設(shè)置:10bar0.6kPa。設(shè)置設(shè)計(jì)規(guī)定:A0.985,B0.01NQ曲線范圍:,20—601。②NQ曲線結(jié)果間接序列塔2-N-Q間接序列塔2-N-QNQ24932最終計(jì)算結(jié)果設(shè)備:精餾塔 分離:B(塔頂)/C(塔釜基本操作條件塔操作溫度:冷凝器溫度冷凝器熱負(fù)荷-塔操作溫度:再沸器溫度再沸器熱負(fù)荷塔操作壓力:塔頂壓力冷凝器溫度塔操作壓力:塔釜壓力冷公用工程的品位再沸器溫度熱公用工程的品位92塔頂流股數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)2塔釜產(chǎn)品流股數(shù)據(jù)溫度溫度壓力壓力A流量A流量AAB流量B流量BBC流量C流量CC間接序列塔202溫度操作條件：塔板間接序列塔205 2壓力操作條件:塔板-810815BlockB2(RadFrac)810815PRESSURE PRESSURE 五、分離方案結(jié)果分析與比總塔板數(shù)回流比操作費(fèi)------流率進(jìn)料產(chǎn)品進(jìn)料產(chǎn)品丙烷異丁烷正丁烷丙烷異丁烷正丁烷方案結(jié)果比較分析1、設(shè)備費(fèi)用97100)2、運(yùn)行費(fèi)用精餾塔操作費(fèi)：直接分離序列操作費(fèi)為1206.01，間接分離序列操作費(fèi)為907.72830%。冷凝器費(fèi)用再沸器費(fèi)用①熱公用工程品位：直接分離序列對(duì)熱公用工程的品位較高，但是不明顯10%。壓力:1高(12bar)2低(8bar)，間接塔兩塔壓力居中(10bar)。3、分離效果1、回收率:兩種方案的回收率均達(dá)到要求2、產(chǎn)品純度：直接分離丙烷為0.967、異丁烷為0.969、正丁烷為0.994；間接分離丙烷為0.971、異丁烷為0.962、正丁烷為0.994。經(jīng)過(guò)比較，可知兩種分離方4、結(jié)果分析節(jié)約成本。間接分離唯一的劣勢(shì)是塔2的冷劑低于27°C，需要18°C的冷劑。在1818℃的冷劑成本較高，則采用直接序列較為節(jié)省成本。六、報(bào)告的收獲和建1、收1.若運(yùn)行報(bào)告中，塔板數(shù)從N以后沒(méi)有明顯變化（significantchange，可以調(diào)節(jié)降低NQ曲線setup中的上限若運(yùn)行報(bào)告中vary變化的范圍超過(guò)了設(shè)定，則可以在vary中增大vary的變化范圍；同時(shí)blockconvergence中增大重2、建10K七、小組討論過(guò)程記錄總(一、壓力的選取1.72MPa(17.2bar)17.2bar14、1210barQ27℃10℃37℃在冷凝器溫度>37℃12bar壓力。作業(yè)中其它三個(gè)塔均采用此方法分析。(二、直接分離序列的初始條件選擇1%（99%異丁烷99%（則從第二個(gè)精餾塔塔頂098%的回收率要求，第二個(gè)精餾塔中正2%。但實(shí)際上根據(jù)計(jì)算，第一個(gè)精餾塔中，塔頂流股仍然會(huì)有2%1.5%，98%。(三、間接分離序列的初始條件選擇28.41℃10bar為塔頂?shù)睦淠鲏毫Α０?、AspenPlus生成的操作報(bào)(一）直接序列生成報(bào)BLOCK: MODEL: -FEED STAGE10OUTLETS- STAGE ***MASSANDENERGYBALANCE MOLE(KMOL/HR - - ****INPUTDATA INPUT NUMBEROF ALGORITHM ABSORBER INITIALIZATIONOPTION HYDRAULICPARAMETERCALCULATIONS INSIDELOOPCONVERGENCE DESIGNSPECIFICATIONMETHOD UMNO.OFOUTSIDELOOPITERATIONS UMNO.OFINSIDELOOP UMNUMBEROFFLASH FLASH OUTSIDELOOPCONVERGENCE COL- MOLARREFLUX 1PRES, ****RESULTS COMPONENTSPLIT OUTLET.20000E-.73258E-.10000E- SUMMARYOFKEY CCTOPSTAGELIQUIDBOTTOMSTAGELIQUIDMOLARREFLUXMOLARBOILUPCONDENSERDUTY(W/O-REBOILER MOLARREFLUX DESIGN NOSPEC-1MOLE-STREAMS: BASE-STREAMS:2MOLE-STREAMS:0.10000E- BASE-STREAMS: UMFINALRELATIVE DEW 0.32869E-04STAGE=BUBBLE 0.19662E-04STAGE=COMPONENTMASSBALANCE 0.45672E-07STAGE=26COMP=PROPANEENERGYBALANCE 0.27767E-04STAGE=1 FROMTHESTAGEINCLUDINGANYSIDE 1-0.12184E+09--2-0.12369E+09-9-0.13941E+09--0.13943E+09--0.13971E+09--0.14172E+09--0.14169E+09--0.14161E+09--0.14145E+09--0.14119E+09- 129****MASSFLOWPROFILES 1 20.1878E+0590.2059E+05100.5190E+05110.5218E+05240.5479E+05250.5484E+05260.5486E+05270.5486E+05280.2104E+05 N-10.97014E-20.23227E-9 N-10.36105E-20.90958E-9 129 10.12507E-20.29343E-90.98039E- N-10.47092E-29BLOCK: MODEL: -BOTTOM STAGE27OUTLETS-1 STAGE ***MASSANDENERGYBALANCE MOLE(KMOL/HR ****INPUTDATA INPUT NUMBEROF ALGORITHM ABSORBER INITIALIZATIONOPTION HYDRAULICPARAMETERCALCULATIONS INSIDELOOPCONVERGENCE DESIGNSPECIFICATIONMETHOD UMNO.OFOUTSIDELOOPITERATIONS UMNO.OFINSIDELOOP UMNUMBEROFFLASH FLASH OUTSIDELOOPCONVERGENCE COL- MOLARREFLUX 1PRES, ****RESULTS COMPONENTSPLIT OUTLET12.13260E-.14992E-.99952E- SUMMARYOFKEY CTOPSTAGELIQUIDBOTTOMSTAGELIQUIDMOLARREFLUXMOLARBOILUPCONDENSERDUTY(W/O-REBOILER MOLARREFLUX DESIGN NOSPEC-1MOLE-STREAMS: BASE-STREAMS:2MOLE-RECOV STREAMS:1 BASE-STREAMS: UMFINALRELATIVE DEW 0.52533E-06STAGE=BUBBLE 0.23975E-05STAGE=COMPONENTMASSBALANCE 0.29927E-06STAGE=27COMP=PROPANEENERGYBALANCE 0.38819E-05STAGE=1 FROMTHESTAGEINCLUDINGANYSIDEPRODUCT. 1-0.14997E+09--2-0.14997E+09-3-0.14992E+09--0.14448E+09--0.14432E+09--0.14418E+09--0.14405E+09--0.14059E+09--0.14057E+09- 123****MASSFLOWPROFILESFLOWFEEDPRODUCT 10.1184E+06 20.1105E+0630.1104E+06250.1061E+06260.1061E+06 270.1234E+060.1104E+06280.1233E+06680.1223E+06690.1305E+05 30.72753E-0.59966E- 1230.90103E-0.74281E- 123 N-1230.72753E-0.59966E- N-1230.90103E-0.74281E-(二）間接序列生成報(bào)BLOCK: MODEL: -FEED STAGE28OUTLETS- STAGE ***MASSANDENERGYBALANCEMOLE(KMOL/HR 0.284749E-ENTHALPY(CAL/SEC---0.340019E-****INPUTDATA INPUT NUMBEROF ALGORITHM ABSORBER INITIALIZATIONOPTION HYDRAULICPARAMETERCALCULATIONS INSIDELOOPCONVERGENCE DESIGNSPECIFICATIONMETHOD UMNO.OFOUTSIDELOOPITERATIONS UMNO.OFINSIDELOOP UMNUMBEROFFLASH FLASH OUTSIDELOOPCONVERGENCE COL- MOLARREFLUX 1PRES, ****RESULTS COMPONENTSPLIT OUTLET .20000E- .99992E- SUMMARYOFKEY CCTOPSTAGELIQUIDBOTTOMSTAGELIQUIDMOLARREFLUXMOLARBOILUPCONDENSERDUTY(W/O-REBOILER MOLARREFLUX DESIGN NOSPEC-1MOLE-STREAMS: BASE-STREAMS:2MOLE-STREAMS:0.20000E- N-BASE-STREAMS: UMFINALRELATIVE DEW 0.10388E-05STAGE=BUBBLE 0.55394E-05STAGE=COMPONENTMASSBALANCE 0.21807E-05STAGE=28COMP=PROPANEENERGYBALANCE 0.64572E-05STAGE=15 FROMTHESTAGEINCLUDINGANYSIDEPRODUCT. 1---2------------------ 12****MASSFLOWPROFILESFLOWFEEDPRODUCT 10.1112E+0620.1042E+06270.1043E+06280.1346E+06290.1351E+06300.1353E+06310.1354E+06320.1354E+06750.1344E+06760.1300E+05 N-10.24562E-20.35776E-0.72709E-0.60856E- N-10.15267E-20.24562E-0.88373E-0.73978E- 12 N-120.37055E-0.72709E-0.60856E- N-10.16870E-20.88373E-0.73978E-BLOCK: MODEL: -CON1 OUTLETS-PROPANESTAGE STAGE ***MASSANDENERGYBALANCEMOLE(KMOL/HR ENTHALPY(CAL/SEC---0.310818E-****INPUTDATA INPUT NUMBEROF ALGORITHM ABSORBER INITIALIZATIONOPTION HYDRAULICPARAMETERCALCULATIONS INSIDELOOPCONVERGENCE DESIG