ASPEN 试卷

***大学 学年第1学期上机考试A卷

课程名称 化工过程模拟 考试日期 考生姓名 学号 专业或类别

题号 题分 得分 考生注意事项：1、本试卷共 4 页，请查看试卷中是否有缺页。 2、考试结束后，考生不得将试卷、答题纸和草稿纸带出考场。

3、考试结束后，将模拟文件压缩上传。 一 12 二 58 三 30 四 五 六 总分 一、（12分） 利用Aspen Plus计算在压力100kPa下，甲醇（30mol%）和丙酮（70mol%）组成的混合物的泡点温度为 ℃和露点温度 ℃，并计算与泡点温度呈平衡的气相组成VB和与露点温度平衡的液相组成LD的组成填入表中。 组分 甲醇 丙酮 VB组成mol% LD组成mol% 二、（58分）已知进料组成（质量分数）：甲醇：56.8% 水：18.2% 乙醇: 25%，压力 2atm，进料量1200kg/hr，进料温度25℃，物性方法采用NRTL，采用RADFRAC模型。塔的平衡级数为38 （加上冷凝器、再沸器共40，理论板数从上往下计算）；23块板进；塔顶压力：1.2atm，每板压降 ：0.0068atm，塔顶馏出物流量：500kg/hr，回流比：0.5 。 1、（6分）计算在此条件下，冷却器的负荷 kcal/hr；塔釜再沸器的热负荷 kcal/hr。若用6atm的蒸汽加热，请给出蒸汽的消耗量 g/hr。 2、（4分）分别给出塔顶和塔釜甲醇的组成： 、 。 3、（12分）若规定甲醇在塔顶馏出物的质量纯度不小于99% ，塔釜馏出物甲醇含量不大于1%，请确定塔顶采出量 kg/hr和回流比 。请简第1页共4页

要给出确定灵敏板位置的方法： ，并填写下表。 灵敏板 温度 压力 气相质量分数 液相质量分数 水 甲醇 乙醇 甲醇 4、（4分）根据选用的填料类型 ，给出满足产品要求时，所需的塔径 。并保存文件名为： 保存模拟文件-2-1。 5、（8分）如果公用工程冷却水的进口温度25℃，出口温度35℃，换热器的传热系数不高于300 Kcal/h.m2.℃，请给出所计算的塔顶冷凝器的换热面积 和换热管的规格 和换热管根数 ，传热系数 Kcal/h.m2.℃。 6、（24分）将稳态模拟转化为流量驱动的动态模拟，回流罐高 m和直径 。在进料波动时，为了使塔顶组成尽量保持稳定，请给出控制策略： 并确定其PID控制器的设定值 ；初始输出值 ；Gain= ；Integral time= 。动态运行1小时后进料量发生波动，在此控制方案下，运行5小时，读取动态模拟结果，并填下列空格。保存文件名为：保存模拟文件-2-2 A 进料 +5%，5hr时塔顶甲醇含量 ；塔顶采出量 ； B 进料 -5%，5hr时塔顶甲醇含量 ；塔釜采出量 ； 三、（30分） 精馏系统的热集成是一种有效的节能措施。提高塔的操作压力使塔顶气相温度升高，当加压塔的塔顶气相温度高于常压塔再沸器出口温度20度，加压塔的冷凝器热负荷接近常压塔再沸器的热负荷时，就可以用加压塔的上升蒸汽作为常压塔再沸器的热源，实现热集成。按照下图设计一个方案分离甲醇和水混合物，甲醇产品纯度不小于99%，废水中甲醇不高于0.1%。请简要写出主要的模拟过程（如两塔操作压力怎么确定，分割比如何确定），并填写下表。 保存文件名为： 考题-3 第2页共4页

塔1 理论板数 塔顶压力 进料位置 冷凝器负荷 再沸器负荷 塔釜出口温度 冷凝器进口温度 塔顶采出量 回流比 塔2 理论板数 塔顶压力 进料位置 冷凝器负荷 再沸器负荷 塔釜出口温度 冷凝器进口温度 塔顶采出量 回流比 分隔器的分隔比 第3页共4页

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