Aspenplus模拟甲醇水精馏塔设计说明书.docx
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Aspenplus模拟甲醇水精馏塔设计说明书.docx
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Aspenplus模拟甲醇水精馏塔设计说明书
Aspenplus模拟甲醇、水精馏塔设计说明书
一、设计题目
根据以下条件设计一座分离甲醇、水混合物的连续操作常压精馏塔:
生产能力:
24500吨精甲醇/年;原料组成:
甲醇50%w,水50%w;产品组成:
塔顶甲醇质量分率≥94%w;塔底甲醇质量分率1%w;进料温度:
350.5K;塔顶压力常压;进料状态饱和液体。
二、设计要求
对精馏塔进行详细设计,给出下列设计结果并绘制塔设备图,并写出设计说明。
(1).进料、塔顶产物、塔底产物;
(2).全塔总塔板数N;最佳加料板位置NF;
(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300天计算,进料流量为
24500/(300*24)=3.40278t/hr。
(2)原料、塔顶与塔底的组成(题中已给出):
原料组成:
甲醇50%w,水50%w;
产品:
塔顶甲醇≥94%w;塔底甲醇《1%w。
(3).温度及压降:
进料温度:
77.35摄氏度=350.5K;
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:
研究回流比与理论板数的关系(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:
作回流比与理论塔板数的关系曲线(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
流量/lkmol/h
147.539
58.483
94.057
温度/℃
77.35
64.79
98.95
操作压力/KPa
101.325
回流比
1.252
塔板形式
筛板式
塔径/m
0.9
塔板数
总塔板数N
最佳加料板位置NF
13
10
塔板间距/m
0.45
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:
0.8345;实际回流比:
1.252;最小理论板数:
7;
理论板数:
13;加料板位置:
10。
(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.反复计算,直到进料板的甲醇含量接近0.5
第10块板的进料接近0.5,将进料板位置设为10,重新计算。
图3-7
图3-8
第10快板的甲醇含量为0.5,满足设计要求,计算完毕。
12.设定设计规定(DesignSpecs)和变化(Vary)
图3-9
图3-10
图3-11
图3-12
13.运行程序:
图3-13
进料、塔顶产物、塔底产物
图3-14
甲醇水两种组分随理论塔板数的变化
图3-15
温度与理论塔板数的关系曲线
图3-16
甲醇在精馏过程中的分离因子变化
图3-17
图3-18
冷凝器参数
图3-19
再沸器参数
图3-20
回流比与进料位置的灵敏度分析
图3-21
四、塔板设计
塔板类型选为筛板塔;板间距(Trayspacing)选为0.45m。
图4-1
图4-2
图4-3
塔内径:
0.86m,圆整为0.9m;降液管截面积:
0.09999;
侧降液管流速:
0.015m/s;侧堰长:
626.8mm。
图4-4
五、塔板核算
图5-1
图5-2
图5-3
最大液泛因子:
0.74,小于0.8;最大降液管液位/板间距:
0.295,在0.25--0.5之间,塔径核算成功。
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