Aspen 模拟作业

Aspen Plus精馏塔设计算例

一、工艺条件及要求

甲醇-水精馏塔的工艺流程如图1所示

图1 甲醇-水精馏塔工艺流程

进料温度65℃，压力110 kPa，进料流率为甲醇45 kmol/h，水90 kmol/h，塔顶为全凝器，塔釜釜式再沸器，实际回流比为最小回流比的1.3倍，塔的操作压力为100 kPa,要求塔顶甲醇的回收率为98.38%，塔顶水的回收率为5.16%。

二、模拟运算过程简介及相关计算数据

1．选择物性方法

待模拟的体系为甲醇-水体系，都是极性化合物，并且为非理想体系，因此可以采用适合非理想体系的NRTL-RK方程进行模拟计算。 2．简捷计算

利用DSTWU模块对精馏塔进行简捷设计，得到理论板数、实际板数、最小回流比以、实际回流比、进料板等参数，列部分参数于下表1中：

表1 简捷计算重要参数

Rmin

R NT 1

N NFeed D/F

0.582 3．严格计算

0.757 5 11 7 0.362 选用RadFrac模块（图2），利用简捷计算得到的数据，进行严格计算，得到物流数据表（表2），气液相负荷（图3）、塔分离因子曲线（以水为基准、图4）。

图2 甲醇-水RadFrac模块严格计算流程图

图3 塔内气液相负荷

2

表2 物流数据表

ratingStream IDFromToPhaseSubstream: MIXEDMole Flow CH4O H2OMole Frac CH4O H2OMass Flow CH4O H2OMass Frac CH4O H2OTotal FlowTotal FlowTotal FlowTemperaturePressureVapor FracLiquid FracSolid FracEnthalpyEnthalpyEnthalpyEntropyEntropyDensityDensityAverage MWLiq Vol 60Fkcum/hrJ/kmolJ/kgWattJ/kmol-KJ/kg-Kkmol/cumkg/cumkmol/hrkg/hrkcum/hrCkPa .0151917 .9848082 86.13000 1562.0441.70557E-3 98.14100 100.0000 0.0 1.000000 0.0-2.7989E+8-1.5433E+7-6.6964E+6-1.4694E+5 -8102.260 50.49917 915.8475 18.135891.57115E-3kg/hr 23.73023 1538.314 .4707049 .5292951 135.0000 3063.2723.65755E-3 65.00000 110.0000 0.0 1.000000 0.0-2.6702E+8-1.1768E+7-1.0013E+7-1.7541E+5 -7730.369 36.91001 837.5215 22.690913.43956E-3 8.59856E-3 .9914014 1441.897 1621.375 .9446712 .0553287 48.87000 1501.2281.91910E-3 40.00000 100.0000 0.0 1.000000 0.0-2.4163E+8-7.8658E+6-3.2801E+6-2.2681E+5 -7383.387 25.46506 782.2562 30.718811.86841E-3kmol/hrLIQUID .7405939 85.38941 .3333333 .6666667 1418.167 83.06114BOTTOMSRADFRACRADFRACLIQUID 45.00000 90.00000 .9056559 .0943440LIQUID 44.25941 4.610594FEEDOVERHEADRADFRAC

3

图4 塔分离因子曲线

4．浮阀塔板水力学校核

水力学校核分两步进行： （1）用Tray Sizing命令计算塔径

塔板间距取600 mm，塔板形式为浮阀塔（Nutter Float Valve），计算结果如图5所示，得知塔径为0.64 m

图5 塔板尺寸计算结果

(2)用Tray Rating命令校核塔板水力学

将塔径圆整至700 mm进行计算，溢流堰高度取50 mm，甲醇-水属于不易发泡物系，发泡因子取0.95 ，运行结果如图6-7所示，三个重要的水力学参数

4

在表3中列出。

图6 塔板水力学校核结果（a）

图7塔板水力学校核结果（b）

表3 水力学参数值

最大液泛因子 0.657 5.过程优化

（1）进料位置的选择

利用Sensitivity命令得到塔釜再沸器热负荷（QREB）随进料板（FEED-STAGE）的变化数据（表4）和曲线图（图8）。

塔段压降（kPa） 3.988 最大降液管液位/板间距 0.19 5

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/gubx.html