aspenplus分離單元模擬課件

第7章分離單元模擬PartB第7章分離單元模擬PartB7.1概述7.2精餾塔的簡(jiǎn)捷設(shè)計(jì)模塊DSTWU7.3精餾塔的簡(jiǎn)捷校核模塊Distl7.4精餾塔的嚴(yán)格計(jì)算模塊RadFrac7.5塔板和填料的設(shè)計(jì)與校核7.6連續(xù)萃取模塊Extract7.7吸收示例7.1概述模塊說(shuō)明功能適用對(duì)象DSTWU使用Winn-Underwood-Gilliland方法的多組分精餾的簡(jiǎn)捷設(shè)計(jì)模塊確定最小回流比、最小理論板數(shù)以及實(shí)際回流比、實(shí)際理論板數(shù)等僅有一股進(jìn)料和兩股產(chǎn)品的簡(jiǎn)單精餾塔Distl使用Edmister方法的多組分精餾的簡(jiǎn)捷校核模塊計(jì)算產(chǎn)品組成僅有一股進(jìn)料和兩股產(chǎn)品的簡(jiǎn)單精餾塔RadFrac單個(gè)塔的兩相或三相嚴(yán)格計(jì)算模塊精餾塔的嚴(yán)格核算和設(shè)計(jì)計(jì)算普通精餾、吸收、汽提、萃取精餾、共沸精餾、三相精餾、反應(yīng)精餾等Extract液-液萃取嚴(yán)格計(jì)算模塊液-液萃取嚴(yán)格計(jì)算萃取塔MultiFrac嚴(yán)格法多塔蒸餾模塊對(duì)一些復(fù)雜的多塔進(jìn)行嚴(yán)格核算和設(shè)計(jì)計(jì)算原油常減壓蒸餾塔、吸收/汽提塔組合等SCFrac簡(jiǎn)捷法多塔蒸餾模塊確定產(chǎn)品組成和流率、估算每個(gè)塔段理論板數(shù)和熱負(fù)荷等原油常減壓蒸餾塔等PetroFrac石油蒸餾模塊對(duì)石油煉制工業(yè)中的復(fù)雜塔進(jìn)行嚴(yán)格核算和設(shè)計(jì)計(jì)算預(yù)閃蒸塔、原油常減壓蒸餾塔、催化裂化主分餾塔、乙烯裝置初餾塔和急冷塔組合等RateFrac非平衡級(jí)速率模塊精餾塔的嚴(yán)格核算和設(shè)計(jì)計(jì)算蒸餾塔、吸收塔、汽提塔、共沸精餾、反應(yīng)精餾等DSTWU是多組分精餾的簡(jiǎn)捷設(shè)計(jì)模塊，針對(duì)相對(duì)揮發(fā)度近似恒定的物系開發(fā)，用于計(jì)算僅有一股進(jìn)料和兩股產(chǎn)品的簡(jiǎn)單精餾塔。DSTWU模塊用Winn-Underwood-Gilliland方法進(jìn)行精餾塔的簡(jiǎn)捷設(shè)計(jì)計(jì)算。7.2精餾塔的簡(jiǎn)捷設(shè)計(jì)模塊DSTWU7.2精餾塔的簡(jiǎn)捷設(shè)計(jì)模塊DSTWUDSTWU模塊計(jì)算精度不高，常用于初步設(shè)計(jì)，當(dāng)存在共沸物時(shí)，計(jì)算結(jié)果可能會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤，DSTWU模塊的計(jì)算結(jié)果可以為嚴(yán)格精餾計(jì)算提供合適的初值。通過(guò)Winn方程（之后Fenske對(duì)Winn方程進(jìn)行了完善）計(jì)算最小理論板數(shù)，使用Underwood方程計(jì)算最小回流比，根據(jù)Gilliland關(guān)聯(lián)圖來(lái)確定操作回流比下的理論板數(shù)或一定理論板數(shù)下所需要的回流比。7.2精餾塔的簡(jiǎn)捷設(shè)計(jì)模塊DSTWU芬斯克（Fenske）方程取平均相對(duì)揮發(fā)度:芬斯克方程N(yùn)min（包括再沸器）7.2精餾塔的簡(jiǎn)捷設(shè)計(jì)模塊DSTWU恩德伍德（Underwood）方程式中：ij

—相對(duì)揮發(fā)度，取塔頂和塔釜的平均值

—第一式的根，其值介于輕、重關(guān)鍵組分的相對(duì)揮發(fā)度之間

7.2精餾塔的簡(jiǎn)捷設(shè)計(jì)模塊DSTWU吉利蘭（Gilliland）關(guān)聯(lián)圖吉利蘭圖

N、Nmin─在R、全回流下所需理論板數(shù)，均不包括再沸器吉利蘭圖不能應(yīng)用于非理想溶液的精餾計(jì)算用8個(gè)物系，由逐板計(jì)算得出的結(jié)果繪制而成7.2精餾塔的簡(jiǎn)捷設(shè)計(jì)模塊DSTWU吉利蘭關(guān)聯(lián)式7.2精餾塔的簡(jiǎn)捷設(shè)計(jì)模塊DSTWUDSTWU

模型的連接圖如下DSTWU模塊有四組模塊設(shè)定參數(shù)1．塔設(shè)定（Columnspecifications）2．關(guān)鍵組分回收率（Keycomponentrecoveries）3．壓力（Pressure）4．冷凝器設(shè)定（Condenserspecifications）7.2精餾塔的簡(jiǎn)捷設(shè)計(jì)模塊DSTWU（1）塔板數(shù)(Numberofstages)（2）回流比(Refluxratio)

回流比與理論板數(shù)僅允許規(guī)定一個(gè)

選擇規(guī)定回流比時(shí)

輸入值>0，表示實(shí)際回流比

輸入值<-1，其絕對(duì)值表示實(shí)際回流比與最小

回流比的比值Specifications——塔設(shè)定

（Columnspecifications）

7.2精餾塔的簡(jiǎn)捷設(shè)計(jì)模塊DSTWUSpecifications——關(guān)鍵組分回收率

（Keycomponentrecoveries）7.2精餾塔的簡(jiǎn)捷設(shè)計(jì)模塊DSTWU（1）輕關(guān)鍵組分（Lightkey）在塔頂產(chǎn)品中的摩爾回收率塔頂產(chǎn)品中的輕關(guān)鍵組分摩爾流率/進(jìn)料中的輕關(guān)鍵組分摩爾流率（2）重關(guān)鍵組分（Heavykey）在塔頂產(chǎn)品中的摩爾回收率塔頂產(chǎn)品中的重關(guān)鍵組分摩爾流率/進(jìn)料中的重關(guān)鍵組分摩爾流率Specifications——壓力（Pressure）7.2精餾塔的簡(jiǎn)捷設(shè)計(jì)模塊DSTWU冷凝器壓力（Condenser）再沸器壓力（Reboiler）Specifications——冷凝器設(shè)定

（Condenserspecifications）7.2精餾塔的簡(jiǎn)捷設(shè)計(jì)模塊DSTWU全凝器（Totalcondenser）帶氣相塔頂產(chǎn)品的部分冷凝器（Partialcondenserwithallvapordistillate）帶氣、液相塔頂產(chǎn)品的部分冷凝器（Partialcondenserwithvaporandliquiddistillate）DSTWU模塊的模擬結(jié)果可給出7.2精餾塔的簡(jiǎn)捷設(shè)計(jì)模塊DSTWU最小回流比（Mimimumrefluxratio）最小理論板數(shù)（Mimimumnumberofstages）實(shí)際回流比（Actualrefluxratio）實(shí)際理論板數(shù)（Numberofactualstages）進(jìn)料位置（Feedstage）冷凝器負(fù)荷（Condensercoolingrequired）再沸器負(fù)荷（Reboilerheatingrequired）等參數(shù)DSTWU模塊有兩個(gè)計(jì)算選項(xiàng)7.2精餾塔的簡(jiǎn)捷設(shè)計(jì)模塊DSTWU生成回流比隨理論板數(shù)變化表（Blocks︱DSTWU︱Input︱CalculationOptions下的Generatetableofrefluxratiovsnumberoftheoreticalstages選項(xiàng)）計(jì)算等板高度（Blocks︱DSTWU︱Input︱CalculationOptions下的CalculateHETP選項(xiàng)）7.2精餾塔的簡(jiǎn)捷設(shè)計(jì)模塊DSTWUDSTWU模塊有兩個(gè)計(jì)算選項(xiàng)7.2精餾塔的簡(jiǎn)捷設(shè)計(jì)模塊DSTWU回流比隨理論板數(shù)變化表對(duì)選取合理的理論板數(shù)很有參考價(jià)值。在實(shí)際回流比對(duì)理論板數(shù)（Tableofactualrefluxratiovsnumberoftheoreticalstages）一欄中輸入要分析的理論板數(shù)的初始值（Initialnumberofstages）、終止值（Finalnumberofstages），并輸入理論板數(shù)變化量（Incrementsizefornumberofstages）或者要分析的理論板數(shù)個(gè)數(shù)（Numberofvaluesintable），據(jù)此可以計(jì)算出不同理論板數(shù)下的回流比（Refluxratioprofile），并可以繪制回流比——理論板數(shù)關(guān)系曲線。例7.17.2精餾塔的簡(jiǎn)捷設(shè)計(jì)模塊DSTWU簡(jiǎn)捷法設(shè)計(jì)乙苯-苯乙烯精餾塔。冷凝器壓力為6kPa，再沸器壓力為14kPa，進(jìn)料量為12500kg/hr，溫度45℃，壓力101.325kPa，質(zhì)量組成為乙苯0.5843，苯乙烯0.415，焦油0.0007（本題采用正十七烷表示焦油），塔頂為全凝器，回流比為最小回流比的1.2倍，要求塔頂產(chǎn)品中乙苯含量不低于99%（w），塔底產(chǎn)品中苯乙烯含量不低于99.7%（w），用PENG-ROB物性方法。求最小回流比、最小理論板數(shù)、實(shí)際回流比、實(shí)際理論板數(shù)、進(jìn)料位置以及塔頂產(chǎn)品與進(jìn)料摩爾流率比，生成回流比隨理論板數(shù)變化表并作圖。7.3精餾塔的簡(jiǎn)捷校核模塊DistlDistl模塊可對(duì)帶有一股進(jìn)料和兩股產(chǎn)品的簡(jiǎn)單精餾塔進(jìn)行簡(jiǎn)捷校核計(jì)算，此模塊用Edmister方法計(jì)算精餾塔的產(chǎn)品組成Distl模塊的連接圖如圖所示7.3精餾塔的簡(jiǎn)捷校核模塊DistlDistl模塊Specifications頁(yè)面有兩組模塊設(shè)定參數(shù)7.3精餾塔的簡(jiǎn)捷校核模塊DistlDistl模塊Specifications頁(yè)面有兩組模塊設(shè)定參數(shù)7.3精餾塔的簡(jiǎn)捷校核模塊Distl1.塔設(shè)定（Columnspecifications），包括理論板數(shù)（Numberofstages）、進(jìn)料位置（Feedstage）、回流比（Refluxratio）、塔頂產(chǎn)品與進(jìn)料的摩爾流率比（Distillatetofeedmoleratio）、冷凝器形式（Condensertype）2.壓力設(shè)定（Pressurespecifications），包括冷凝器壓力、再沸器壓力7.3精餾塔的簡(jiǎn)捷校核模塊DistlDistl模塊Results頁(yè)面給出7.3精餾塔的簡(jiǎn)捷校核模塊DistlDistl模塊Results頁(yè)面給出冷凝器熱負(fù)荷（Condenserduty）再沸器熱負(fù)荷（Reboilerduty）進(jìn)料板溫度（Feedstagetemperature）塔頂溫度（Topstagetemperature）塔底溫度（Bottomstagetemperature）等例7.2

7.3精餾塔的簡(jiǎn)捷校核模塊Distl用簡(jiǎn)捷法校核乙苯-苯乙烯精餾塔，進(jìn)料條件與例7.1相同，冷凝器（全凝）壓力為6kPa，再沸器壓力為14kPa，實(shí)際回流比為5.11，理論板數(shù)為65（包括全凝器和再沸器），進(jìn)料位置為25，塔頂產(chǎn)品與進(jìn)料摩爾流率比（Distillatetofeedmoleratio）為0.5853，用PENG-ROB物性方法。求冷凝器及再沸器的熱負(fù)荷、塔頂產(chǎn)品及塔底產(chǎn)品的質(zhì)量純度。7.4精餾塔的嚴(yán)格計(jì)算模塊RadFracRadFrac模塊可對(duì)下述過(guò)程做嚴(yán)格模擬計(jì)算：普通精餾、吸收、汽提、萃取精餾、共沸精餾、反應(yīng)精餾（包括平衡反應(yīng)精餾、速率控制反應(yīng)精餾、固定轉(zhuǎn)化率反應(yīng)精餾和電解質(zhì)反應(yīng)精餾）、三相（汽-液-液）精餾。RadFrac適用于兩相體系、三相體系、窄沸點(diǎn)和寬沸點(diǎn)物系以及液相表現(xiàn)為強(qiáng)非理想性的物系7.4精餾塔的嚴(yán)格計(jì)算模塊RadFrac7.4精餾塔的嚴(yán)格計(jì)算模塊RadFracRadFrac的連接圖如圖所示RadFrac模型具有以下設(shè)定表單7.4精餾塔的嚴(yán)格計(jì)算模塊RadFrac1、配置（Configuration）2、流股（Streams）3、壓力（Pressure）4、冷凝器（Condenser）5、熱虹吸再沸器設(shè)置（ThermosiphonConfig）6、再沸器（Reboiler）7、三相（3-Phase）7.4精餾塔的嚴(yán)格計(jì)算模塊RadFrac1、配置（Configuration）—設(shè)置選項(xiàng)（Setup0ptions）1、配置（Configuration）—設(shè)置選項(xiàng)（Setup0ptions）7.4精餾塔的嚴(yán)格計(jì)算模塊RadFrac（1）計(jì)算類型（Calculationtype）

平衡級(jí)模型（Equilibrium）和非平衡級(jí)模型（Rate-Based）1、配置（Configuration）—設(shè)置選項(xiàng)（Setup0ptions）7.4精餾塔的嚴(yán)格計(jì)算模塊RadFrac（2）板數(shù)（Numberofstages）可以是理論板數(shù)也可以是實(shí)際塔板數(shù)1、配置（Configuration）—設(shè)置選項(xiàng)（Setup0ptions）7.4精餾塔的嚴(yán)格計(jì)算模塊RadFrac（3）冷凝器（Condenser）全凝器（Total）部分冷凝器—?dú)庀嗨敭a(chǎn)品（Partial-Vapor）部分冷凝器—?dú)庀嗪鸵合嗨敭a(chǎn)品（Partial-Vapor-Liquid）無(wú)冷凝器（None）1、配置（Configuration）

—設(shè)置選項(xiàng)（Setup0ptions）7.4精餾塔的嚴(yán)格計(jì)算模塊RadFrac（4）再沸器（Reboiler）

釜式再沸器（Kettle）、熱虹吸式再沸器（Thermosiphon）、

無(wú)再沸器（None）1、配置（Configuration）

—設(shè)置選項(xiàng)（Setup0ptions）7.4精餾塔的嚴(yán)格計(jì)算模塊RadFrac（5）有效相態(tài)（Validphases）①

汽-液（Vapor-Liquid）②

汽-液-液（Vapor-Liquid-Liquid）③

汽-液-冷凝器游離水（Vapor-Liquid-FreeWaterCondenser）④

汽-液-任意塔板游離水（Vapor-Liquid-FreeWaterAnyStage）⑤汽-液-冷凝器富水相（Vapor-Liquid-DirtyWaterCondenser）⑥汽-液-任意塔板富水相（Vapor-Liquid-DirtyWaterAnyStage）1、配置（Configuration）

—設(shè)置選項(xiàng)（Setup0ptions）7.4精餾塔的嚴(yán)格計(jì)算模塊RadFrac7.4精餾塔的嚴(yán)格計(jì)算模塊RadFrac1、配置（Configuration）

—設(shè)置選項(xiàng)（Setup0ptions）（6）收斂方法①

標(biāo)準(zhǔn)方法（Standard）②

石油/寬沸程物系（Petroleum/Wide-boiling）③

強(qiáng)非理想液體（Stronglynon-idealliquid）④

共沸物系（Azeotropic）⑤

深冷體系（Cryogenic）⑥

用戶自定義（Custom）7.4精餾塔的嚴(yán)格計(jì)算模塊RadFrac1、配置（Configuration）

—設(shè)置選項(xiàng)（Setup0ptions）7.4精餾塔的嚴(yán)格計(jì)算模塊RadFrac1、配置（Configuration）

—操作規(guī)定（Operatingspecifications）

1、配置（Configuration）

—操作規(guī)定（Operatingspecifications）

7.4精餾塔的嚴(yán)格計(jì)算模塊RadFrac操作規(guī)定（Operatingspecifications）回流比（Refluxratio）再沸器負(fù)荷（Reboilerduty）回流量（Refluxrate）塔頂產(chǎn)品流率（Distillaterate）再沸量（Boiluprate）塔底產(chǎn)品流率（Bottomsrate）再沸比（Boilupratio）塔頂產(chǎn)品與進(jìn)料流率比（Distillatetofeedratio）冷凝器負(fù)荷(Condenserduty)塔底產(chǎn)品與進(jìn)料流率比（Bottomstofeedratio）2、流股（Streams）7.4精餾塔的嚴(yán)格計(jì)算模塊RadFrac2、流股（Streams）7.4精餾塔的嚴(yán)格計(jì)算模塊RadFrac（1）進(jìn)料流股（FeedStreams）指定每一股進(jìn)料的加料板位置在級(jí)上方進(jìn)料（Above-Stage）在級(jí)上進(jìn)料（On-Stage）氣相進(jìn)料在級(jí)上（Vapor）液相進(jìn)料在級(jí)上（Liquid）進(jìn)料進(jìn)入到分相器中（Decanter）（2）產(chǎn)品流股（ProductStreams）指定每一股側(cè)線產(chǎn)品的出料板位置及產(chǎn)量3、壓力（Pressure）7.4精餾塔的嚴(yán)格計(jì)算模塊RadFrac3、壓力（Pressure）7.4精餾塔的嚴(yán)格計(jì)算模塊RadFrac①

塔頂/塔底（Top/Bottom），用戶可以僅指定第一塊板壓力，此時(shí)代表全塔無(wú)壓降；當(dāng)塔內(nèi)存在壓降時(shí)，用戶需指定第二塊板壓力或冷凝器壓降，同時(shí)還可以指定單板壓降或是全塔壓降②

塔內(nèi)壓力分布（Pressureprofile），指定某些塔板壓力③

塔段壓降（Sectionpressuredrop），指定每一塔段的壓降4、冷凝器（Condenser）7.4精餾塔的嚴(yán)格計(jì)算模塊RadFrac（1）冷凝器設(shè)置（Condenserspecification）

僅僅應(yīng)用于部分冷凝器

只需指定冷凝溫度（Temperature）和蒸汽分率（DistillatevaporFraction）兩個(gè)參數(shù)之一4、冷凝器（Condenser）7.4精餾塔的嚴(yán)格計(jì)算模塊RadFrac4、冷凝器（Condenser）7.4精餾塔的嚴(yán)格計(jì)算模塊RadFrac（2）過(guò)冷設(shè)置（Subcoolingspecification）

過(guò)冷液溫度(Subcooledtemperature)

或過(guò)冷度(Degreesofsubcooled)

回流物和餾出物都過(guò)冷(Bothrefluxandliquiddistillatearesubcooled)

或僅僅回流物過(guò)冷(Onlyrefluxissubcooled)

4、冷凝器（Condenser）7.4精餾塔的嚴(yán)格計(jì)算模塊RadFrac5、熱虹吸再沸器設(shè)置(ThermosiphonConfig)7.4精餾塔的嚴(yán)格計(jì)算模塊RadFrac熱虹吸式再沸器被模擬為一個(gè)帶加熱器的進(jìn)出底部級(jí)的中段回流，如圖所示。在默認(rèn)情況下RadFrac使用On-Stage進(jìn)料方式使再沸器的出口返回到最后一級(jí)上7.4精餾塔的嚴(yán)格計(jì)算模塊RadFrac5、熱虹吸再沸器設(shè)置(ThermosiphonConfig)關(guān)于熱虹吸式再沸器理論板數(shù)的確定，可參照下圖6、再沸器（Reboiler）7.4精餾塔的嚴(yán)格計(jì)算模塊RadFrac6、再沸器（Reboiler）7.4精餾塔的嚴(yán)格計(jì)算模塊RadFrac釜式再沸器（Kettle）熱虹吸式再沸器（Thermosiphon）無(wú)再沸器（None）如選用了熱虹吸再沸器，則需要指定以下參數(shù)(1)指定再沸器流量（Specifyreboilerflowrate）(2)指定再沸器出口條件（Specifyreboileroutletcondition）(3)同時(shí)指定流量和出口條件

（Specifybothflowandoutletcondition）RadFrac的計(jì)算結(jié)果從三部分查看7.4精餾塔的嚴(yán)格計(jì)算模塊RadFrac

1、結(jié)果簡(jiǎn)匯（Resultssummary）結(jié)果簡(jiǎn)匯給出塔頂（冷凝器）和塔底（再沸器）的溫度、熱負(fù)荷、流量、回流比和上升蒸汽比等參數(shù)，以及每一組份在各出塔物流中的分配比率

2、分布（Profiles）分布剖形給出塔內(nèi)各塔板上的溫度、壓力、熱負(fù)荷、相平衡參數(shù)，以及每一相態(tài)的流量、組成和物性。據(jù)此可確定最佳加料板和側(cè)線出料板位置

3、流股結(jié)果（Streamresults）例7.37.4精餾塔的嚴(yán)格計(jì)算模塊RadFrac在例7.1簡(jiǎn)捷設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，對(duì)乙苯-苯乙烯精餾塔進(jìn)行嚴(yán)格核算和設(shè)計(jì)計(jì)算，進(jìn)料條件、冷凝器形式、冷凝器壓力、再沸器壓力、產(chǎn)品純度要求與例7.1相同，塔頂壓力6.7kPa，再沸器采用釜式再沸器，物性方法采用PENG-ROB。（1）根據(jù)例7.1的設(shè)計(jì)結(jié)果，利用RadFrac模塊計(jì)算塔頂及塔底產(chǎn)品的質(zhì)量純度；（2）求滿足產(chǎn)品純度要求所需的回流比和塔頂產(chǎn)品流率以及冷凝器和再沸器的熱負(fù)荷；（3）在滿足產(chǎn)品純度的基礎(chǔ)上，繪制塔內(nèi)溫度分布曲線、塔內(nèi)液相質(zhì)量組成分布曲線；（4）在滿足產(chǎn)品純度的基礎(chǔ)上，分析進(jìn)料位置和總理論板數(shù)變化對(duì)再沸器熱負(fù)荷的影響；（5）求達(dá)到分離要求的最小回流比；（6）求達(dá)到分離要求的最小理論板數(shù)。7.4精餾塔的嚴(yán)格計(jì)算模塊RadFracRadFrac模塊不僅可以進(jìn)行校核計(jì)算，也可以進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。RadFrac模型帶有內(nèi)部的設(shè)計(jì)規(guī)定功能，通過(guò)設(shè)計(jì)規(guī)定(DesignSpecs)和變化(Vary)兩組對(duì)象進(jìn)行設(shè)定。可以設(shè)置多個(gè)設(shè)計(jì)規(guī)定對(duì)象和多個(gè)變化對(duì)象，但要注意兩者間的依賴關(guān)系和自由度必須吻合，否則不能收斂。7.4精餾塔的嚴(yán)格計(jì)算模塊RadFrac在Blocks︱RADFRAC︱DesignSpecs︱ObjectManager頁(yè)面做設(shè)計(jì)規(guī)定設(shè)計(jì)規(guī)定對(duì)象通過(guò)以下三張表單設(shè)置規(guī)定指標(biāo)

1、規(guī)定(Specifications)2、組分(Components)3、進(jìn)料/產(chǎn)物流股(Feed/ProductStreams)7.4精餾塔的嚴(yán)格計(jì)算模塊RadFrac在Blocks︱RADFRAC︱Vary︱1︱Specifications頁(yè)面設(shè)置操縱變量7.4精餾塔的嚴(yán)格計(jì)算模塊RadFrac在進(jìn)行精餾塔的設(shè)計(jì)規(guī)定時(shí)，可考慮以下幾點(diǎn)7.4精餾塔的嚴(yán)格計(jì)算模塊RadFrac（1）與規(guī)定熱負(fù)荷相比，優(yōu)先考慮規(guī)定流率，尤其是對(duì)于寬沸程物系（2）規(guī)定塔頂產(chǎn)品或塔底產(chǎn)品與進(jìn)料的流率比（Distillate（orBottoms）tofeedratio）是一種很有效的方法，特別是在進(jìn)料流率不明確的情況下。與規(guī)定產(chǎn)品流率相比，塔頂產(chǎn)品與進(jìn)料流率比（Distillatetofeedratio）或塔底產(chǎn)品與進(jìn)料的流率比（Bottomstofeedratio）的值和邊界條件更容易估計(jì)。規(guī)定塔頂產(chǎn)品或塔底產(chǎn)品與進(jìn)料的流率比適合進(jìn)行流率靈敏度分析的場(chǎng)合在進(jìn)行精餾塔的設(shè)計(jì)規(guī)定時(shí)，可考慮以下幾點(diǎn)7.4精餾塔的嚴(yán)格計(jì)算模塊RadFrac（3）當(dāng)兩個(gè)規(guī)定等價(jià)時(shí)，優(yōu)先考慮數(shù)值較小者。如果沒(méi)有側(cè)線抽出，塔頂采出與塔底采出等價(jià)，應(yīng)優(yōu)先設(shè)定數(shù)值較小者。一般情況下，設(shè)定下面參數(shù)中數(shù)值較小者：回流量（Refluxrate）或再沸量（Boiluprate）；回流比（Refluxratio）或再沸比（Boilupratio）；塔頂產(chǎn)品流率（Distillaterate）或塔底產(chǎn)品流率（Bottomsrate）；塔頂產(chǎn)品與進(jìn)料流率比（Distillatetofeedratio）或塔底產(chǎn)品與進(jìn)料流率比（Bottomstofeedratio）例7.37.4精餾塔的嚴(yán)格計(jì)算模塊RadFrac在例7.1簡(jiǎn)捷設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，對(duì)乙苯-苯乙烯精餾塔進(jìn)行嚴(yán)格核算和設(shè)計(jì)計(jì)算，進(jìn)料條件、冷凝器形式、冷凝器壓力、再沸器壓力、產(chǎn)品純度要求與例7.1相同，塔頂壓力6.7kPa，再沸器采用釜式再沸器，物性方法采用PENG-ROB。（1）根據(jù)例7.1的設(shè)計(jì)結(jié)果，利用RadFrac模塊計(jì)算塔頂及塔底產(chǎn)品的質(zhì)量純度；（2）求滿足產(chǎn)品純度要求所需的回流比和塔頂產(chǎn)品流率以及冷凝器和再沸器的熱負(fù)荷；（3）在滿足產(chǎn)品純度的基礎(chǔ)上，繪制塔內(nèi)溫度分布曲線、塔內(nèi)液相質(zhì)量組成分布曲線；（4）在滿足產(chǎn)品純度的基礎(chǔ)上，分析進(jìn)料位置和總理論板數(shù)變化對(duì)再沸器熱負(fù)荷的影響；（5）求達(dá)到分離要求的最小回流比；（6）求達(dá)到分離要求的最小理論板數(shù)?？衫美L圖向?qū)В≒lotWizard）生成塔內(nèi)溫度分布曲線和組成分布曲線7.4精餾塔的嚴(yán)格計(jì)算模塊RadFrac7.4精餾塔的嚴(yán)格計(jì)算模塊RadFracAspenPlus可生成的12種圖形，分別為溫度（Temp）、組成（Comp）、流率（FlowRate）、壓力（Pressure）、K值（K-Values）、相對(duì)揮發(fā)度（RelVol）、分離因子（SepFactor）、流率比（FlowRatio）、T-H（CGCC（T-H））總組合曲線、S-H（CGCC（S-H））總組合曲線、水力學(xué)分析（Hydraulics）、有效能損失曲線（Exergy）（后四種圖用于精餾塔的熱力學(xué)分析和水力學(xué)分析）例7.37.4精餾塔的嚴(yán)格計(jì)算模塊RadFrac在例7.1簡(jiǎn)捷設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，對(duì)乙苯-苯乙烯精餾塔進(jìn)行嚴(yán)格核算和設(shè)計(jì)計(jì)算，進(jìn)料條件、冷凝器形式、冷凝器壓力、再沸器壓力、產(chǎn)品純度要求與例7.1相同，塔頂壓力6.7kPa，再沸器采用釜式再沸器，物性方法采用PENG-ROB。（1）根據(jù)例7.1的設(shè)計(jì)結(jié)果，利用RadFrac模塊計(jì)算塔頂及塔底產(chǎn)品的質(zhì)量純度；（2）求滿足產(chǎn)品純度要求所需的回流比和塔頂產(chǎn)品流率以及冷凝器和再沸器的熱負(fù)荷；（3）在滿足產(chǎn)品純度的基礎(chǔ)上，繪制塔內(nèi)溫度分布曲線、塔內(nèi)液相質(zhì)量組成分布曲線；（4）在滿足產(chǎn)品純度的基礎(chǔ)上，分析進(jìn)料位置和總理論板數(shù)變化對(duì)再沸器熱負(fù)荷的影響；（5）求達(dá)到分離要求的最小回流比；（6）求達(dá)到分離要求的最小理論板數(shù)。例7.37.4精餾塔的嚴(yán)格計(jì)算模塊RadFrac在例7.1簡(jiǎn)捷設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，對(duì)乙苯-苯乙烯精餾塔進(jìn)行嚴(yán)格核算和設(shè)計(jì)計(jì)算，進(jìn)料條件、冷凝器形式、冷凝器壓力、再沸器壓力、產(chǎn)品純度要求與例7.1相同，塔頂壓力6.7kPa，再沸器采用釜式再沸器，物性方法采用PENG-ROB。（1）根據(jù)例7.1的設(shè)計(jì)結(jié)果，利用RadFrac模塊計(jì)算塔頂及塔底產(chǎn)品的質(zhì)量純度；（2）求滿足產(chǎn)品純度要求所需的回流比和塔頂產(chǎn)品流率以及冷凝器和再沸器的熱負(fù)荷；（3）在滿足產(chǎn)品純度的基礎(chǔ)上，繪制塔內(nèi)溫度分布曲線、塔內(nèi)液相質(zhì)量組成分布曲線；（4）在滿足產(chǎn)品純度的基礎(chǔ)上，分析進(jìn)料位置和總理論板數(shù)變化對(duì)再沸器熱負(fù)荷的影響；（5）求達(dá)到分離要求的最小回流比；（6）求達(dá)到分離要求的最小理論板數(shù)。7.4精餾塔的嚴(yán)格計(jì)算模塊RadFrac例7.37.4精餾塔的嚴(yán)格計(jì)算模塊RadFrac在例7.1簡(jiǎn)捷設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，對(duì)乙苯-苯乙烯精餾塔進(jìn)行嚴(yán)格核算和設(shè)計(jì)計(jì)算，進(jìn)料條件、冷凝器形式、冷凝器壓力、再沸器壓力、產(chǎn)品純度要求與例7.1相同，塔頂壓力6.7kPa，再沸器采用釜式再沸器，物性方法采用PENG-ROB。（1）根據(jù)例7.1的設(shè)計(jì)結(jié)果，利用RadFrac模塊計(jì)算塔頂及塔底產(chǎn)品的質(zhì)量純度；（2）求滿足產(chǎn)品純度要求所需的回流比和塔頂產(chǎn)品流率以及冷凝器和再沸器的熱負(fù)荷；（3）在滿足產(chǎn)品純度的基礎(chǔ)上，繪制塔內(nèi)溫度分布曲線、塔內(nèi)液相質(zhì)量組成分布曲線；（4）在滿足產(chǎn)品純度的基礎(chǔ)上，分析進(jìn)料位置和總理論板數(shù)變化對(duì)再沸器熱負(fù)荷的影響；（5）求達(dá)到分離要求的最小回流比；（6）求達(dá)到分離要求的最小理論板數(shù)。AspenPlus中板式塔的效率有3種7.5塔板和填料的設(shè)計(jì)與校核（1）全塔效率（Overallsectionefficiency）為完成一定分離任務(wù)所需的理論板數(shù)和實(shí)際板數(shù)之比稱為全塔效率。在Blocks︱RADFRAC︱TrayRating︱1︱Setup︱Design/Pdrop頁(yè)面設(shè)置7.5塔板和填料的設(shè)計(jì)與校核（2）汽化效率（Vaporizationefficiencies）指氣相經(jīng)過(guò)一層實(shí)際塔板后的組成與設(shè)想該板為理論板的組成的比值，在Blocks︱RADFRAC︱Efficiencies頁(yè)面設(shè)置（3）默弗里效率（Murphreeefficiencies）嚴(yán)格說(shuō)指的是氣相默弗里板效率，即氣相經(jīng)過(guò)一層實(shí)際塔板前后的組成變化與設(shè)想該板為理論板前后的組成變化的比值，在Blocks︱RADFRAC︱Efficiencies頁(yè)面設(shè)置塔板設(shè)計(jì)7.5塔板和填料的設(shè)計(jì)與校核塔板設(shè)計(jì)(Traysizing)計(jì)算給定板間距下的塔徑?？蓪⑺殖啥鄠€(gè)塔段分別設(shè)計(jì)合適的塔板。在Specification表單中輸入該塔段(Trayedsection)的起始塔板(Startingstage)和結(jié)束塔板(Endingstage)序號(hào)，塔板類型(Traytype)，塔板流型程數(shù)(Numberofpasses)，以及板間距(Trayspacing)等幾何結(jié)構(gòu)(Geometry)參數(shù)塔板設(shè)計(jì)結(jié)果(Results)中給出計(jì)算得到的塔內(nèi)徑(Columndiameter)、對(duì)應(yīng)最大塔內(nèi)徑的塔板序號(hào)(Stagewithmaximumdiameter)、降液管截面積/塔截面積(Downcomerarea/Columnarea)、側(cè)降液管流速(Sidedowncomervelocity)、側(cè)堰長(zhǎng)(Sideweirlength)7.5塔板和填料的設(shè)計(jì)與校核塔板校核塔板核算（Trayrating）計(jì)算給定結(jié)構(gòu)參數(shù)的塔板的負(fù)荷情況，可供選用的塔板類型與“塔板設(shè)計(jì)”中相同。輸入?yún)?shù)除了從“塔板設(shè)計(jì)”得到的之外，還應(yīng)補(bǔ)充塔盤厚度(Deckthickness)和溢流堰高度(Weirheights)，多流型塔板應(yīng)對(duì)每一種塔盤都輸入堰高“塔板設(shè)計(jì)”與“塔板核算”配合使用，可以完成塔板選型和工藝參數(shù)設(shè)計(jì)7.5塔板和填料的設(shè)計(jì)與校核塔板核算有三個(gè)參數(shù)應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注1、最大液泛因子(Maximumfloodingfactor),應(yīng)該小于0.8；2、塔段壓降(Sectionpressuredrop)；3、最大降液管液位/板間距(Maximumbackup/Trayspacing)，應(yīng)該在0.25～0.5之間。7.5塔板和填料的設(shè)計(jì)與校核塔板類型提供了五種塔板供選用7.5塔板和填料的設(shè)計(jì)與校核

1、泡罩塔板（BubbleCap）

2、篩板（Sieve）

3、浮閥塔板（GlistchBallast）

4、彈性浮閥塔板（KochFlexitray）

5、條形浮閥塔板（NutterFloatValve)7.5塔板和填料的設(shè)計(jì)與校核泡罩塔板篩板7.5塔板和填料的設(shè)計(jì)與校核ValvetypeAValvetypeTValvetypeTOValvetypeBDH浮閥填料設(shè)計(jì)7.5塔板和填料的設(shè)計(jì)與校核填料設(shè)計(jì)(Packsizing)計(jì)算選用某種填料時(shí)的塔內(nèi)徑。在Specification表單中輸入填料類型(Type)、生產(chǎn)廠商(Vendor)、材料(Material)、板材厚度(Sheetthickness)、尺寸(Size)、等板高度(Heightequivalenttoatheoriticalplate)等參數(shù)填料核算7.5塔板和填料的設(shè)計(jì)與校核填料核算（Packrating）計(jì)算給定結(jié)構(gòu)參數(shù)的填料的負(fù)荷情況，可供選用的填料類型與“填料設(shè)計(jì)”中相同?！疤盍显O(shè)計(jì)”與“填料核算”配合使用，可以完成填料選型和工藝參數(shù)設(shè)計(jì)以下是5種典型的散堆填料7.5塔板和填料的設(shè)計(jì)與校核1、拉西環(huán)（RASCHIG）2、鮑爾環(huán)（PALL）3、階梯環(huán)（CMR）4、矩鞍環(huán)（INTX）5、超級(jí)環(huán)（SUPERRING）拉西環(huán)環(huán)矩鞍矩鞍環(huán)階梯環(huán)鮑爾環(huán)以下是5種典型的規(guī)整填料7.5塔板和填料的設(shè)計(jì)與校核1、帶孔板波填料（MELLAPAK）2、帶孔網(wǎng)波填料（CY）3、帶縫板波填料（RALU-PAK）4、陶瓷板波填料（KERAPAK）5、格柵規(guī)整填料（FLEXIGRID）MELLAPAKBXorCYmellagrid例7.47.5塔板和填料的設(shè)計(jì)與校核對(duì)7.4節(jié)的例7.3中的乙苯-苯乙烯精餾塔，進(jìn)行塔板的校核和填料的設(shè)計(jì)。（1）初步設(shè)計(jì)的板式塔結(jié)構(gòu)為塔徑4.6m，板間距600mm，塔板類型為浮閥，雙溢流，溢流堰高50mm，校核塔板的水力學(xué)性質(zhì)；（2）采用諾頓公司的Dg50的金屬英特洛克斯（IMTP）填料，確定塔徑。Extract模塊的連接圖如下7.6連續(xù)萃取模塊Extract7.6連續(xù)萃取模塊ExtractExtract模塊有四組基本模型參數(shù)1、塔設(shè)定(Specs)

(1)塔板數(shù)(Numberofstages)(2)熱狀態(tài)選項(xiàng)(Thermaloptions)1)絕熱(Adiabatic)2)指定溫度剖形(Specifytemperature…)3)指定熱負(fù)荷剖形(Specifyheatduty…)2、關(guān)鍵組分(Keycomponents)

(1)第一液相(1stliquidphase)即從塔頂流向塔底的液相

(2)第二液相(2ndliquidphase)即從塔底流向塔頂?shù)囊合?.6連續(xù)萃取模塊ExtractExtract模塊有四組基本模型參數(shù)3、物流(Streams)塔頂和塔底必須各有一股進(jìn)料和出料物流。如果還有側(cè)線物流，則在此表單中設(shè)置側(cè)線進(jìn)料物流的加料板位置和側(cè)線出料物流的出料板位置和流量4、壓力(Pressure)設(shè)置塔內(nèi)的壓強(qiáng)剖形。至少指定一塊板的壓強(qiáng)。未指定板的壓強(qiáng)通過(guò)內(nèi)插或外推決定7.6連續(xù)萃取模塊ExtractExtract模塊提供三類方法求取液—液平衡分配系數(shù)選擇的物性方法（Propertymethod）KLL溫度關(guān)聯(lián)式（KLLcorrelation）用戶子程序（UserKLLsubroutine）7.6連續(xù)萃取模塊Extract例7.5

用水（30℃，110kPa）從含異丙醇50%（w）的苯溶液中萃取回收異丙醇，處理量為500kg/hr（30℃，110kPa），采用逆流連續(xù)萃取塔，在101.325kPa下操作，取4塊理論板，塔底壓力為108kPa，使用NRTL物性方法。求回收96%（w）的異丙醇所需水的量。7.7吸收示例吸收塔采用模塊庫(kù)中的Columns︱RadFrac模塊在Blocks︱ABSORBER︱Setup︱Configuration頁(yè)面，冷凝器和再沸器都選無(wú)（None）7.7吸收示例在模擬吸收過(guò)程中，為了使計(jì)算過(guò)程更容易收斂，一般將Blocks︱ABSORBER︱Convergence︱Basic頁(yè)面中的Maximumiterations設(shè)置為200，將Blocks︱ABSORBER︱Convergence︱Advanced頁(yè)面中的左列上數(shù)第一個(gè)選項(xiàng)Absorber的No改為Yes7.7吸收示例例7.6

用水（20℃，101.325kPa）吸收空氣中的丙酮，已知含丙酮2.6%（mol）的空氣（20℃，101.325kPa）流率為14kmol/hr，吸收塔常壓操作，理論板數(shù)為10，用NRTL物性方法。要求凈化后的空氣中丙酮濃度為0.5%（mol），求所需水的用量。第7章分離單元模擬PartB作者：武佳孫蘭義第7章分離單元模擬PartB7.1概述7.2精餾塔的簡(jiǎn)捷設(shè)計(jì)模塊DSTWU7.3精餾塔的簡(jiǎn)捷校核模塊Distl7.4精餾塔的嚴(yán)格計(jì)算模塊RadFrac7.5塔板和填料的設(shè)計(jì)與校核7.6連續(xù)萃取模塊Extract7.7吸收示例7.1概述模塊說(shuō)明功能適用對(duì)象DSTWU使用Winn-Underwood-Gilliland方法的多組分精餾的簡(jiǎn)捷設(shè)計(jì)模塊確定最小回流比、最小理論板數(shù)以及實(shí)際回流比、實(shí)際理論板數(shù)等僅有一股進(jìn)料和兩股產(chǎn)品的簡(jiǎn)單精餾塔Distl使用Edmister方法的多組分精餾的簡(jiǎn)捷校核模塊計(jì)算產(chǎn)品組成僅有一股進(jìn)料和兩股產(chǎn)品的簡(jiǎn)單精餾塔RadFrac單個(gè)塔的兩相或三相嚴(yán)格計(jì)算模塊精餾塔的嚴(yán)格核算和設(shè)計(jì)計(jì)算普通精餾、吸收、汽提、萃取精餾、共沸精餾、三相精餾、反應(yīng)精餾等Extract液-液萃取嚴(yán)格計(jì)算模塊液-液萃取嚴(yán)格計(jì)算萃取塔MultiFrac嚴(yán)格法多塔蒸餾模塊對(duì)一些復(fù)雜的多塔進(jìn)行嚴(yán)格核算和設(shè)計(jì)計(jì)算原油常減壓蒸餾塔、吸收/汽提塔組合等SCFrac簡(jiǎn)捷法多塔蒸餾模塊確定產(chǎn)品組成和流率、估算每個(gè)塔段理論板數(shù)和熱負(fù)荷等原油常減壓蒸餾塔等PetroFrac石油蒸餾模塊對(duì)石油煉制工業(yè)中的復(fù)雜塔進(jìn)行嚴(yán)格核算和設(shè)計(jì)計(jì)算預(yù)閃蒸塔、原油常減壓蒸餾塔、催化裂化主分餾塔、乙烯裝置初餾塔和急冷塔組合等RateFrac非平衡級(jí)速率模塊精餾塔的嚴(yán)格核算和設(shè)計(jì)計(jì)算蒸餾塔、吸收塔、汽提塔、共沸精餾、反應(yīng)精餾等DSTWU是多組分精餾的簡(jiǎn)捷設(shè)計(jì)模塊，針對(duì)相對(duì)揮發(fā)度近似恒定的物系開發(fā)，用于計(jì)算僅有一股進(jìn)料和兩股產(chǎn)品的簡(jiǎn)單精餾塔。DSTWU模塊用Winn-Underwood-Gilliland方法進(jìn)行精餾塔的簡(jiǎn)捷設(shè)計(jì)計(jì)算。7.2精餾塔的簡(jiǎn)捷設(shè)計(jì)模塊DSTWU7.2精餾塔的簡(jiǎn)捷設(shè)計(jì)模塊DSTWUDSTWU模塊計(jì)算精度不高，常用于初步設(shè)計(jì)，當(dāng)存在共沸物時(shí)，計(jì)算結(jié)果可能會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤，DSTWU模塊的計(jì)算結(jié)果可以為嚴(yán)格精餾計(jì)算提供合適的初值。通過(guò)Winn方程（之后Fenske對(duì)Winn方程進(jìn)行了完善）計(jì)算最小理論板數(shù)，使用Underwood方程計(jì)算最小回流比，根據(jù)Gilliland關(guān)聯(lián)圖來(lái)確定操作回流比下的理論板數(shù)或一定理論板數(shù)下所需要的回流比。7.2精餾塔的簡(jiǎn)捷設(shè)計(jì)模塊DSTWU芬斯克（Fenske）方程取平均相對(duì)揮發(fā)度:芬斯克方程N(yùn)min（包括再沸器）7.2精餾塔的簡(jiǎn)捷設(shè)計(jì)模塊DSTWU恩德伍德（Underwood）方程式中：ij

—相對(duì)揮發(fā)度，取塔頂和塔釜的平均值

—第一式的根，其值介于輕、重關(guān)鍵組分的相對(duì)揮發(fā)度之間

7.2精餾塔的簡(jiǎn)捷設(shè)計(jì)模塊DSTWU吉利蘭（Gilliland）關(guān)聯(lián)圖吉利蘭圖

N、Nmin─在R、全回流下所需理論板數(shù)，均不包括再沸器吉利蘭圖不能應(yīng)用于非理想溶液的精餾計(jì)算用8個(gè)物系，由逐板計(jì)算得出的結(jié)果繪制而成7.2精餾塔的簡(jiǎn)捷設(shè)計(jì)模塊DSTWU吉利蘭關(guān)聯(lián)式7.2精餾塔的簡(jiǎn)捷設(shè)計(jì)模塊DSTWUDSTWU

模型的連接圖如下DSTWU模塊有四組模塊設(shè)定參數(shù)1．塔設(shè)定（Columnspecifications）2．關(guān)鍵組分回收率（Keycomponentrecoveries）3．壓力（Pressure）4．冷凝器設(shè)定（Condenserspecifications）7.2精餾塔的簡(jiǎn)捷設(shè)計(jì)模塊DSTWU（1）塔板數(shù)(Numberofstages)（2）回流比(Refluxratio)

回流比與理論板數(shù)僅允許規(guī)定一個(gè)

選擇規(guī)定回流比時(shí)

輸入值>0，表示實(shí)際回流比

輸入值<-1，其絕對(duì)值表示實(shí)際回流比與最小

回流比的比值Specifications——塔設(shè)定

（Columnspecifications）

7.2精餾塔的簡(jiǎn)捷設(shè)計(jì)模塊DSTWUSpecifications——關(guān)鍵組分回收率

（Keycomponentrecoveries）7.2精餾塔的簡(jiǎn)捷設(shè)計(jì)模塊DSTWU（1）輕關(guān)鍵組分（Lightkey）在塔頂產(chǎn)品中的摩爾回收率塔頂產(chǎn)品中的輕關(guān)鍵組分摩爾流率/進(jìn)料中的輕關(guān)鍵組分摩爾流率（2）重關(guān)鍵組分（Heavykey）在塔頂產(chǎn)品中的摩爾回收率塔頂產(chǎn)品中的重關(guān)鍵組分摩爾流率/進(jìn)料中的重關(guān)鍵組分摩爾流率Specifications——壓力（Pressure）7.2精餾塔的簡(jiǎn)捷設(shè)計(jì)模塊DSTWU冷凝器壓力（Condenser）再沸器壓力（Reboiler）Specifications——冷凝器設(shè)定

（Condenserspecifications）7.2精餾塔的簡(jiǎn)捷設(shè)計(jì)模塊DSTWU全凝器（Totalcondenser）帶氣相塔頂產(chǎn)品的部分冷凝器（Partialcondenserwithallvapordistillate）帶氣、液相塔頂產(chǎn)品的部分冷凝器（Partialcondenserwithvaporandliquiddistillate）DSTWU模塊的模擬結(jié)果可給出7.2精餾塔的簡(jiǎn)捷設(shè)計(jì)模塊DSTWU最小回流比（Mimimumrefluxratio）最小理論板數(shù)（Mimimumnumberofstages）實(shí)際回流比（Actualrefluxratio）實(shí)際理論板數(shù)（Numberofactualstages）進(jìn)料位置（Feedstage）冷凝器負(fù)荷（Condensercoolingrequired）再沸器負(fù)荷（Reboilerheatingrequired）等參數(shù)DSTWU模塊有兩個(gè)計(jì)算選項(xiàng)7.2精餾塔的簡(jiǎn)捷設(shè)計(jì)模塊DSTWU生成回流比隨理論板數(shù)變化表（Blocks︱DSTWU︱Input︱CalculationOptions下的Generatetableofrefluxratiovsnumberoftheoreticalstages選項(xiàng)）計(jì)算等板高度（Blocks︱DSTWU︱Input︱CalculationOptions下的CalculateHETP選項(xiàng)）7.2精餾塔的簡(jiǎn)捷設(shè)計(jì)模塊DSTWUDSTWU模塊有兩個(gè)計(jì)算選項(xiàng)7.2精餾塔的簡(jiǎn)捷設(shè)計(jì)模塊DSTWU回流比隨理論板數(shù)變化表對(duì)選取合理的理論板數(shù)很有參考價(jià)值。在實(shí)際回流比對(duì)理論板數(shù)（Tableofactualrefluxratiovsnumberoftheoreticalstages）一欄中輸入要分析的理論板數(shù)的初始值（Initialnumberofstages）、終止值（Finalnumberofstages），并輸入理論板數(shù)變化量（Incrementsizefornumberofstages）或者要分析的理論板數(shù)個(gè)數(shù)（Numberofvaluesintable），據(jù)此可以計(jì)算出不同理論板數(shù)下的回流比（Refluxratioprofile），并可以繪制回流比——理論板數(shù)關(guān)系曲線。例7.17.2精餾塔的簡(jiǎn)捷設(shè)計(jì)模塊DSTWU簡(jiǎn)捷法設(shè)計(jì)乙苯-苯乙烯精餾塔。冷凝器壓力為6kPa，再沸器壓力為14kPa，進(jìn)料量為12500kg/hr，溫度45℃，壓力101.325kPa，質(zhì)量組成為乙苯0.5843，苯乙烯0.415，焦油0.0007（本題采用正十七烷表示焦油），塔頂為全凝器，回流比為最小回流比的1.2倍，要求塔頂產(chǎn)品中乙苯含量不低于99%（w），塔底產(chǎn)品中苯乙烯含量不低于99.7%（w），用PENG-ROB物性方法。求最小回流比、最小理論板數(shù)、實(shí)際回流比、實(shí)際理論板數(shù)、進(jìn)料位置以及塔頂產(chǎn)品與進(jìn)料摩爾流率比，生成回流比隨理論板數(shù)變化表并作圖。7.3精餾塔的簡(jiǎn)捷校核模塊DistlDistl模塊可對(duì)帶有一股進(jìn)料和兩股產(chǎn)品的簡(jiǎn)單精餾塔進(jìn)行簡(jiǎn)捷校核計(jì)算，此模塊用Edmister方法計(jì)算精餾塔的產(chǎn)品組成Distl模塊的連接圖如圖所示7.3精餾塔的簡(jiǎn)捷校核模塊DistlDistl模塊Specifications頁(yè)面有兩組模塊設(shè)定參數(shù)7.3精餾塔的簡(jiǎn)捷校核模塊DistlDistl模塊Specifications頁(yè)面有兩組模塊設(shè)定參數(shù)7.3精餾塔的簡(jiǎn)捷校核模塊Distl1.塔設(shè)定（Columnspecifications），包括理論板數(shù)（Numberofstages）、進(jìn)料位置（Feedstage）、回流比（Refluxratio）、塔頂產(chǎn)品與進(jìn)料的摩爾流率比（Distillatetofeedmoleratio）、冷凝器形式（Condensertype）2.壓力設(shè)定（Pressurespecifications），包括冷凝器壓力、再沸器壓力7.3精餾塔的簡(jiǎn)捷校核模塊DistlDistl模塊Results頁(yè)面給出7.3精餾塔的簡(jiǎn)捷校核模塊DistlDistl模塊Results頁(yè)面給出冷凝器熱負(fù)荷（Condenserduty）再沸器熱負(fù)荷（Reboilerduty）進(jìn)料板溫度（Feedstagetemperature）塔頂溫度（Topstagetemperature）塔底溫度（Bottomstagetemperature）等例7.2

7.3精餾塔的簡(jiǎn)捷校核模塊Distl用簡(jiǎn)捷法校核乙苯-苯乙烯精餾塔，進(jìn)料條件與例7.1相同，冷凝器（全凝）壓力為6kPa，再沸器壓力為14kPa，實(shí)際回流比為5.11，理論板數(shù)為65（包括全凝器和再沸器），進(jìn)料位置為25，塔頂產(chǎn)品與進(jìn)料摩爾流率比（Distillatetofeedmoleratio）為0.5853，用PENG-ROB物性方法。求冷凝器及再沸器的熱負(fù)荷、塔頂產(chǎn)品及塔底產(chǎn)品的質(zhì)量純度。7.4精餾塔的嚴(yán)格計(jì)算模塊RadFracRadFrac模塊可對(duì)下述過(guò)程做嚴(yán)格模擬計(jì)算：普通精餾、吸收、汽提、萃取精餾、共沸精餾、反應(yīng)精餾（包括平衡反應(yīng)精餾、速率控制反應(yīng)精餾、固定轉(zhuǎn)化率反應(yīng)精餾和電解質(zhì)反應(yīng)精餾）、三相（汽-液-液）精餾。RadFrac適用于兩相體系、三相體系、窄沸點(diǎn)和寬沸點(diǎn)物系以及液相表現(xiàn)為強(qiáng)非理想性的物系7.4精餾塔的嚴(yán)格計(jì)算模塊RadFrac7.4精餾塔的嚴(yán)格計(jì)算模塊RadFracRadFrac的連接圖如圖所示RadFrac模型具有以下設(shè)定表單7.4精餾塔的嚴(yán)格計(jì)算模塊RadFrac1、配置（Configuration）2、流股（Streams）3、壓力（Pressure）4、冷凝器（Condenser）5、熱虹吸再沸器設(shè)置（ThermosiphonConfig）6、再沸器（Reboiler）7、三相（3-Phase）7.4精餾塔的嚴(yán)格計(jì)算模塊RadFrac1、配置（Configuration）—設(shè)置選項(xiàng)（Setup0ptions）1、配置（Configuration）—設(shè)置選項(xiàng)（Setup0ptions）7.4精餾塔的嚴(yán)格計(jì)算模塊RadFrac（1）計(jì)算類型（Calculationtype）

平衡級(jí)模型（Equilibrium）和非平衡級(jí)模型（Rate-Based）1、配置（Configuration）—設(shè)置選項(xiàng)（Setup0ptions）7.4精餾塔的嚴(yán)格計(jì)算模塊RadFrac（2）板數(shù)（Numberofstages）可以是理論板數(shù)也可以是實(shí)際塔板數(shù)1、配置（Configuration）—設(shè)置選項(xiàng)（Setup0ptions）7.4精餾塔的嚴(yán)格計(jì)算模塊RadFrac（3）冷凝器（Condenser）全凝器（Total）部分冷凝器—?dú)庀嗨敭a(chǎn)品（Partial-Vapor）部分冷凝器—?dú)庀嗪鸵合嗨敭a(chǎn)品（Partial-Vapor-Liquid）無(wú)冷凝器（None）1、配置（Configuration）

—設(shè)置選項(xiàng)（Setup0ptions）7.4精餾塔的嚴(yán)格計(jì)算模塊RadFrac（4）再沸器（Reboiler）

釜式再沸器（Kettle）、熱虹吸式再沸器（Thermosiphon）、

無(wú)再沸器（None）1、配置（Configuration）

—設(shè)置選項(xiàng)（Setup0ptions）7.4精餾塔的嚴(yán)格計(jì)算模塊RadFrac（5）有效相態(tài)（Validphases）①

汽-液（Vapor-Liquid）②

汽-液-液（Vapor-Liquid-Liquid）③

汽-液-冷凝器游離水（Vapor-Liquid-FreeWaterCondenser）④

汽-液-任意塔板游離水（Vapor-Liquid-FreeWaterAnyStage）⑤汽-液-冷凝器富水相（Vapor-Liquid-DirtyWaterCondenser）⑥汽-液-任意塔板富水相（Vapor-Liquid-DirtyWaterAnyStage）1、配置（Configuration）

—設(shè)置選項(xiàng)（Setup0ptions）7.4精餾塔的嚴(yán)格計(jì)算模塊RadFrac7.4精餾塔的嚴(yán)格計(jì)算模塊RadFrac1、配置（Configuration）

—設(shè)置選項(xiàng)（Setup0ptions）（6）收斂方法①

標(biāo)準(zhǔn)方法（Standard）②

石油/寬沸程物系（Petroleum/Wide-boiling）③

強(qiáng)非理想液體（Stronglynon-idealliquid）④

共沸物系（Azeotropic）⑤

深冷體系（Cryogenic）⑥

用戶自定義（Custom）7.4精餾塔的嚴(yán)格計(jì)算模塊RadFrac1、配置（Configuration）

—設(shè)置選項(xiàng)（Setup0ptions）7.4精餾塔的嚴(yán)格計(jì)算模塊RadFrac1、配置（Configuration）

—操作規(guī)定（Operatingspecifications）

1、配置（Configuration）

—操作規(guī)定（Operatingspecifications）

7.4精餾塔的嚴(yán)格計(jì)算模塊RadFrac操作規(guī)定（Operatingspecifications）回流比（Refluxratio）再沸器負(fù)荷（Reboilerduty）回流量（Refluxrate）塔頂產(chǎn)品流率（Distillaterate）再沸量（Boiluprate）塔底產(chǎn)品流率（Bottomsrate）再沸比（Boilupratio）塔頂產(chǎn)品與進(jìn)料流率比（Distillatetofeedratio）冷凝器負(fù)荷(Condenserduty)塔底產(chǎn)品與進(jìn)料流率比（Bottomstofeedratio）2、流股（Streams）7.4精餾塔的嚴(yán)格計(jì)算模塊RadFrac2、流股（Streams）7.4精餾塔的嚴(yán)格計(jì)算模塊RadFrac（1）進(jìn)料流股（FeedStreams）指定每一股進(jìn)料的加料板位置在級(jí)上方進(jìn)料（Above-Stage）在級(jí)上進(jìn)料（On-Stage）氣相進(jìn)料在級(jí)上（Vapor）液相進(jìn)料在級(jí)上（Liquid）進(jìn)料進(jìn)入到分相器中（Decanter）（2）產(chǎn)品流股（ProductStreams）指定每一股側(cè)線產(chǎn)品的出料板位置及產(chǎn)量3、壓力（Pressure）7.4精餾塔的嚴(yán)格計(jì)算模塊RadFrac3、壓力（Pressure）7.4精餾塔的嚴(yán)格計(jì)算模塊RadFrac①

塔頂/塔底（Top/Bottom），用戶可以僅指定第一塊板壓力，此時(shí)代表全塔無(wú)壓降；當(dāng)塔內(nèi)存在壓降時(shí)，用戶需指定第二塊板壓力或冷凝器壓降，同時(shí)還可以指定單板壓降或是全塔壓降②

塔內(nèi)壓力分布（Pressureprofile），指定某些塔板壓力③

塔段壓降（Sectionpressuredrop），指定每一塔段的壓降4、冷凝器（Condenser）7.4精餾塔的嚴(yán)格計(jì)算模塊RadFrac（1）冷凝器設(shè)置（Condenserspecification）

僅僅應(yīng)用于部分冷凝器

只需指定冷凝溫度（Temperature）和蒸汽分率（DistillatevaporFraction）兩個(gè)參數(shù)之一4、冷凝器（Condenser）7.4精餾塔的嚴(yán)格計(jì)算模塊RadFrac4、冷凝器（Condenser）7.4精餾塔的嚴(yán)格計(jì)算模塊RadFrac（2）過(guò)冷設(shè)置（Subcoolingspecification）

過(guò)冷液溫度(Subcooledtemperature)

或過(guò)冷度(Degreesofsubcooled)

回流物和餾出物都過(guò)冷(Bothrefluxandliquiddistillatearesubcooled)

或僅僅回流物過(guò)冷(Onlyrefluxissubcooled)

4、冷凝器（Condenser）7.4精餾塔的嚴(yán)格計(jì)算模塊RadFrac5、熱虹吸再沸器設(shè)置(ThermosiphonConfig)7.4精餾塔的嚴(yán)格計(jì)算模塊RadFrac熱虹吸式再沸器被模擬為一個(gè)帶加熱器的進(jìn)出底部級(jí)的中段回流，如圖所示。在默認(rèn)情況下RadFrac使用On-Stage進(jìn)料方式使再沸器的出口返回到最后一級(jí)上7.4精餾塔的嚴(yán)格計(jì)算模塊RadFrac5、熱虹吸再沸器設(shè)置(ThermosiphonConfig)關(guān)于熱虹吸式再沸器理論板數(shù)的確定，可參照下圖6、再沸器（Reboiler）7.4精餾塔的嚴(yán)格計(jì)算模塊RadFrac6、再沸器（Reboiler）7.4精餾塔的嚴(yán)格計(jì)算模塊RadFrac釜式再沸器（Kettle）熱虹吸式再沸器（Thermosiphon）無(wú)再沸器（None）如選用了熱虹吸再沸器，則需要指定以下參數(shù)(1)指定再沸器流量（Specifyreboilerflowrate）(2)指定再沸器出口條件（Specifyreboileroutletcondition）(3)同時(shí)指定流量和出口條件

（Specifybothflowandoutletcondition）RadFrac的計(jì)算結(jié)果從三部分查看7.4精餾塔的嚴(yán)格計(jì)算模塊RadFrac

1、結(jié)果簡(jiǎn)匯（Resultssummary）結(jié)果簡(jiǎn)匯給出塔頂（冷凝器）和塔底（再沸器）的溫度、熱負(fù)荷、流量、回流比和上升蒸汽比等參數(shù)，以及每一組份在各出塔物流中的分配比率

2、分布（Profiles）分布剖形給出塔內(nèi)各塔板上的溫度、壓力、熱負(fù)荷、相平衡參數(shù)，以及每一相態(tài)的流量、組成和物性。據(jù)此可確定最佳加料板和側(cè)線出料板位置

3、流股結(jié)果（Streamresults）例7.37.4精餾塔的嚴(yán)格計(jì)算模塊RadFrac在例7.1簡(jiǎn)捷設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，對(duì)乙苯-苯乙烯精餾塔進(jìn)行嚴(yán)格核算和設(shè)計(jì)計(jì)算，進(jìn)料條件、冷凝器形式、冷凝器壓力、再沸器壓力、產(chǎn)品純度要求與例7.1相同，塔頂壓力6.7kPa，再沸器采用釜式再沸器，物性方法采用PENG-ROB。（1）根據(jù)例7.1的設(shè)計(jì)結(jié)果，利用RadFrac模塊計(jì)算塔頂及塔底產(chǎn)品的質(zhì)量純度；（2）求滿足產(chǎn)品純度要求所需的回流比和塔頂產(chǎn)品流率以及冷凝器和再沸器的熱負(fù)荷；（3）在滿足產(chǎn)品純度的基礎(chǔ)上，繪制塔內(nèi)溫度分布曲線、塔內(nèi)液相質(zhì)量組成分布曲線；（4）在滿足產(chǎn)品純度的基礎(chǔ)上，分析進(jìn)料位置和總理論板數(shù)變化對(duì)再沸器熱負(fù)荷的影響；（5）求達(dá)到分離要求的最小回流比；（6）求達(dá)到分離要求的最小理論板數(shù)。7.4精餾塔的嚴(yán)格計(jì)算模塊RadFracRadFrac模塊不僅可以進(jìn)行校核計(jì)算，也可以進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。RadFrac模型帶有內(nèi)部的設(shè)計(jì)規(guī)定功能，通過(guò)設(shè)計(jì)規(guī)定(DesignSpecs)和變化(Vary)兩組對(duì)象進(jìn)行設(shè)定?？梢栽O(shè)置多個(gè)設(shè)計(jì)規(guī)定對(duì)象和多個(gè)變化對(duì)象，但要注意兩者間的依賴關(guān)系和自由度必須吻合，否則不能收斂。7.4精餾塔的嚴(yán)格計(jì)算模塊RadFrac在Blocks︱RADFRAC︱DesignSpecs︱ObjectManager頁(yè)面做設(shè)計(jì)規(guī)定設(shè)計(jì)規(guī)定對(duì)象通過(guò)以下三張表單設(shè)置規(guī)定指標(biāo)

1、規(guī)定(Specifications)2、組分(Components)3、進(jìn)料/產(chǎn)物流股(Feed/ProductStreams)7.4精餾塔的嚴(yán)格計(jì)算模塊RadFrac在Blocks︱RADFRAC︱Vary︱1︱Specifications頁(yè)面設(shè)置操縱變量7.4精餾塔的嚴(yán)格計(jì)算模塊RadFrac在進(jìn)行精餾塔的設(shè)計(jì)規(guī)定時(shí)，可考慮以下幾點(diǎn)7.4精餾塔的嚴(yán)格計(jì)算模塊RadFrac（1）與規(guī)定熱負(fù)荷相比，優(yōu)先考慮規(guī)定流率，尤其是對(duì)于寬沸程物系（2）規(guī)定塔頂產(chǎn)品或塔底產(chǎn)品與進(jìn)料的流率比（Distillate（orBottoms）tofeedratio）是一種很有效的方法，特別是在進(jìn)料流率不明確的情況下。與規(guī)定產(chǎn)品流率相比，塔頂產(chǎn)品與進(jìn)料流率比（Distillatetofeedratio）或塔底產(chǎn)品與進(jìn)料的流率比（Bottomstofeedratio）的值和邊界條件更容易估計(jì)。規(guī)定塔頂產(chǎn)品或塔底產(chǎn)品與進(jìn)料的流率比適合進(jìn)行流率靈敏度分析的場(chǎng)合在進(jìn)行精餾塔的設(shè)計(jì)規(guī)定時(shí)，可考慮以下幾點(diǎn)7.4精餾塔的嚴(yán)格計(jì)算模塊RadFrac（3）當(dāng)兩個(gè)規(guī)定等價(jià)時(shí)，優(yōu)先考慮數(shù)值較小者。如果沒(méi)有側(cè)線抽出，塔頂采出與塔底采出等價(jià)，應(yīng)優(yōu)先設(shè)定數(shù)值較小者。一般情況下，設(shè)定下面參數(shù)中數(shù)值較小者：回流量（Refluxrate）或再沸量（Boiluprate）；回流比（Refluxratio）或再沸比（Boilupratio）；塔頂產(chǎn)品流率（Distillaterate）或塔底產(chǎn)品流率（Bottomsrate）；塔頂產(chǎn)品與進(jìn)料流率比（Distillatetofeedratio）或塔底產(chǎn)品與進(jìn)料流率比（Bottomstofeedratio）例7.37.4精餾塔的嚴(yán)格計(jì)算模塊RadFrac在例7.1簡(jiǎn)捷設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，對(duì)乙苯-苯乙烯精餾塔進(jìn)行嚴(yán)格核算和設(shè)計(jì)計(jì)算，進(jìn)料條件、冷凝器形式、冷凝器壓力、再沸器壓力、產(chǎn)品純度要求與例7.1相同，塔頂壓力6.7kPa，再沸器采用釜式再沸器，物性方法采用PENG-ROB。（1）根據(jù)例7.1的設(shè)計(jì)結(jié)果，利用RadFrac模塊計(jì)算塔頂及塔底產(chǎn)品的質(zhì)量純度；（2）求滿足產(chǎn)品純度要求所需的回流比和塔頂產(chǎn)品流率以及冷凝器和再沸器的熱負(fù)荷；（3）在滿足產(chǎn)品純度的基礎(chǔ)上，繪制塔內(nèi)溫度分布曲線、塔內(nèi)液相質(zhì)量組成分布曲線；（4）在滿足產(chǎn)品純度的基礎(chǔ)上，分析進(jìn)料位置和總理論板數(shù)變化對(duì)再沸器熱負(fù)荷的影響；（5）求達(dá)到分離要求的最小回流比；（6）求達(dá)到分離要求的最小理論板數(shù)。可利用繪圖向?qū)В≒l