MATLAB精馏塔塔板数计算

MATLAB精馏塔塔板数计算

一、引言

精馏塔是在化工生产过程中经常使用的反应器，特别在石油化工中应用广泛。在精馏塔的设计中，对不同的反应过程要确定不同的反应器，其中塔板数就是非常重要的参数之一。精馏塔塔板计算是精馏计算比较复杂、烦琐的计算，计算过程中囊括了精馏单元操作中几乎所有的基本原理和计算方法，通过交替使用相平衡方程、精馏段操作线方程和提馏段操作线方程计算塔板组成。在此过程中使用了几次相平衡方程即可得几块理论塔板数。而在工程计算中MATLAB语言拥有大量的命令集和可用函数集可以完成各种计算和数据处理，方便快捷，计算精确，形式简单，易于掌握。所以将MATLAB运用到精馏塔塔板数的计算中，有利于简化计算。

二、MATLAB

MATLAB是矩阵实验室（Matrix Laboratory）之意，基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB来解决问题要比用C、FORTRAN等语言完成相同的事情简捷得多。有大量的指令可供调用，用户也可以将自己编写的实用程序导入MATLAB函数库中方便自己以后调用。它拥有强大的函数库、工程运算和图形处理功能，程序命令简单，基本上是计算过程的呈现，是替代上述语言进行计算机辅助计算的一种

MATLAB精馏塔塔板数计算

一、引言

精馏塔是在化工生产过程中经常使用的反应器，特别在石油化工中应用广泛。在精馏塔的设计中，对不同的反应过程要确定不同的反应器，其中塔板数就是非常重要的参数之一。精馏塔塔板计算是精馏计算比较复杂、烦琐的计算，计算过程中囊括了精馏单元操作中几乎所有的基本原理和计算方法，通过交替使用相平衡方程、精馏段操作线方程和提馏段操作线方程计算塔板组成。在此过程中使用了几次相平衡方程即可得几块理论塔板数。而在工程计算中MATLAB语言拥有大量的命令集和可用函数集可以完成各种计算和数据处理，方便快捷，计算精确，形式简单，易于掌握。所以将MATLAB运用到精馏塔塔板数的计算中，有利于简化计算。

二、MATLAB

MATLAB是矩阵实验室（Matrix Laboratory）之意，基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB来解决问题要比用C、FORTRAN等语言完成相同的事情简捷得多。有大量的指令可供调用，用户也可以将自己编写的实用程序导入MATLAB函数库中方便自己以后调用。它拥有强大的函数库、工程运算和图形处理功能，程序命令简单，基本上是计算过程的呈现，是替代上述语言进行计算机辅助计算的一种

hao

5)最小回流比的计算 — 操作参数根据： y R x 1 x n 1 n P R 1 R 1 其中：R= L / P 当系统处于全回流状态时 R=∞。 精馏段操作线为y=x(斜率最大、截距为零) 理论塔板数NT=NTmin。 当系统处于R=Rmin状态(斜率最小、截距 最大)时，精馏段操作线、加料线(q 线)、 相平衡方程线交汇于同一点(x=xq、y=yq ) 理论塔板数NT→∞。即方程满足：y1 yq Rmin Rmin 1 xP xq

或

xP yq Rmin Rmin 1 xP xq

整理得： 其中 对饱和液进料(xq=xF):Rmin xP y F y F xF

Rmin

xP y q yq xq

yq

xq 1 ( 1) xq

而 实际操作中的回流比： R=(1.1~2) Rmin. R↑:斜率↑、板数↓(分离效率↑) 、设 备造价↓、产品↓。 R↓:则与上述相反

yF

xF 1 ( 1) xF

hao

6)板式精馏塔塔径与塔高的计算① 塔径计算公式：

D

4Vs u

其中：D —板式塔直径(计算值),m Vs —塔内气体流量，m3/s u —

精馏塔

维普资讯

专论与综述

QUPR H 0,T)1[齐石E工2IL( l Y I T C0 A2口、J6 L油 O EC B: 鲁化， 4 1 2~ M 3 0) 4G 2

丙烯精馏塔板效率分析曲晓廉邹德东(. 1齐鲁石化胜利炼油设计院，山东淄博，54 42中石化齐鲁分公司胜利炼油厂， 2 53;.山东淄博，54 4 253 )摘要从气体分馏装置丙烯精馏塔模拟数据与实际数据的对比和理论探讨两方面进行了分析，为丙烯精馏认丙烯精馏塔塔板效率探讨文章编号：0 9 9 5 (0 4 0— 0 4— 3 10 8 9 20 ) 1 0 2 0

塔板效率高是符合实际的，对丙烯精馏塔的设计提出了建议。并 关键词中圈分类号： B文献标识码： Qo 1 8 T 5 .

随着催化裂化装置工艺技术的进步、原料多

2模拟数据与实际数据的对比

样化和多产液态烃等新工艺的不断推广应用，液态烃产量不断增加，别是作为气体分馏装置经特

通过对丙烯精馏塔做的大量计算对比分析认为，既使是用同一种软件计算，由于所用热力学方程和其它物性数据计算方法的不同，得结果往所往也存在较大的差别。在丙烯精馏模拟计算方 J面，者也做了一些尝试。在模拟计算中以笔 PO l R/软件 5 0版为计算工具，平

精馏塔

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专论与综述

QUPR H 0,T)1[齐石E工2IL( l Y I T C0 A2口、J6 L油 O EC B: 鲁化， 4 1 2~ M 3 0) 4G 2

丙烯精馏塔板效率分析曲晓廉邹德东(. 1齐鲁石化胜利炼油设计院，山东淄博，54 42中石化齐鲁分公司胜利炼油厂， 2 53;.山东淄博，54 4 253 )摘要从气体分馏装置丙烯精馏塔模拟数据与实际数据的对比和理论探讨两方面进行了分析，为丙烯精馏认丙烯精馏塔塔板效率探讨文章编号：0 9 9 5 (0 4 0— 0 4— 3 10 8 9 20 ) 1 0 2 0

塔板效率高是符合实际的，对丙烯精馏塔的设计提出了建议。并 关键词中圈分类号： B文献标识码： Qo 1 8 T 5 .

随着催化裂化装置工艺技术的进步、原料多

2模拟数据与实际数据的对比

样化和多产液态烃等新工艺的不断推广应用，液态烃产量不断增加，别是作为气体分馏装置经特

通过对丙烯精馏塔做的大量计算对比分析认为，既使是用同一种软件计算，由于所用热力学方程和其它物性数据计算方法的不同，得结果往所往也存在较大的差别。在丙烯精馏模拟计算方 J面，者也做了一些尝试。在模拟计算中以笔 PO l R/软件 5 0版为计算工具，平

基于Excel的精馏塔理论塔板数的图解法

1引言

精馏是一种重要的传质单元操作，精馏塔理论塔板数的计算是其重要的内容, 无论是对设计过程还是操作过程都有重要的意义。理论塔板数的计算方法有逐板计算法和图解法。其中逐板计算法是计算理论塔板数的基本方法, 结果准确、清晰, 不仅可以计算出塔板数和进料板位置, 而且可以得到每一块塔板上的气液组成, 但此法计算过程繁琐, 工作量大。用图解法比较直观、简便，但手工图解法准确性较差。用Excel的图表功能, 可以比较方便地解决这一问题。本文给出用图解法求精馏塔理论塔板数的通用程序, 程序采用VBA编制，该程序具有较好的通用性，对于图解法求精馏塔理论塔板数的不同问题, 只需在表格中输入体系的气液平衡数据以及分离要求，即可计算出精馏塔理论塔板数，加料板位置及每一块理论塔板上的汽液组成，并且计算结果是以图形的方式表示，计算结果较为直观。

2原理和步骤

2.1有关方程

(1)气液相平衡方程[1]

y=f(x) （1）

在计算过程中主要是由气相的组成来计算相应板上的液相组成，上述方程应变换为以气相组成来表示液相组成的方程。

x=g(y)

过 程 设 备 强 度 计 算 书 SW6-98

软件批准号：CSBTS/TC40/SC5-D01-1999

DATA SHEET OF PROCESS EQUIPMENT DESIGN

工程名 ：

PROJECT

设备位号： ITEM

设备名称： EQUIPMENT

图 号： DWG NO。 设计单位： XXXXXXXXXXXXXXXXX

DESIGNER

设 计 Designed by 日期 Date 校 核 Checked by 日期 Date 审 核 Verified by 日期 Date 审 定 Approved by 日期Date

全 国 化 工 设 备 设 计 技 术 中 心 站 0

过 程 设 备 强 度 计 算 书 SW6-98

塔 设 备 校 核 计 算 单

宁夏理工学院毕业设计

1文献综述

1.1甲醇的性质简介、用途和安全性

1.1.1甲醇简介

甲醇的分子式为CH3OH，其分子量为32.04。常温常压下，纯甲醇是无色透明的、易流动的、易挥发的可燃液体，具有与乙醇相似的气味[1]。其一般性质列于表1-1。甲醇的粘度和表面张力随温度改变如表1-2所示。[2]

甲醇的电导率，主要决定于它含有的能电离的杂质，如胺、酸、硫化物和金属等。工业生产的粗甲醇都含有一定量的有机杂质，其一般比电学率为1×10?6～7×10?7。

甲醇可以和水以及许多有机液体如乙醇、乙醚等无限地混合，但不能与脂肪族烃类相混合、它易于吸收水蒸汽、二氧化碳和某些其他物质，此外只有用特殊的方法才能制得完全无水的甲醇。同样，也难以从甲醇中清除有机杂质，产品甲醇总有有机杂质约0.01%以下。[1]

表1-1 甲醇一般性质

[2]

性质 密度 相对密度 沸点 热容

0.81009/ml(℃) 0.7913（d20）4 64.5℃～64.7℃

数据 性质 导热系数 表面张力

生成热

数据

2.09J/ (cm.s.K)

0.00002255N/cm(22.55dyn/cm)(20℃)

2.51～2.53J(g.℃)(2～25℃液体)45J（mol

过 程 设 备 强 度 计 算 书 SW6-98

软件批准号：CSBTS/TC40/SC5-D01-1999

DATA SHEET OF PROCESS EQUIPMENT DESIGN

工程名 ：

PROJECT

设备位号： ITEM

设备名称： EQUIPMENT

图 号： DWG NO。 设计单位： XXXXXXXXXXXXXXXXX

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塔 设 备 校 核 计 算 单

食品工程原理实习课程设计任务书 浮阀精馏塔设计实例

1 设计题目：分离乙醇-水混合液的浮阀精馏塔设计 2 原始数据及条件

生产能力：年处理乙醇-水混合液14.0万吨（开工率300天/年） 原料：乙醇含量为20%（质量百分比，下同）的常温液体 分离要求：塔顶乙醇含量不低于95% 塔底乙醇含量不高于0.2% 建厂地址：江苏常州

塔板的工艺设计

1 精馏塔全塔物料衡算

F：原料液流量（kmol/s） xF：原料组成（摩尔分数，下同） D：塔顶产品流量（kmol/s） xD：塔顶组成 W：塔底残液流量（kmol/s） xW：塔底组成

原料乙醇组成：

塔顶组成：

塔底组成：

1

进料量：

物料衡算式：F = D + W

F xF= D xD+ W xW

联立代入求解：D = 0.0264 kmol/s， W = 0.2371 kmol/s 2 常压下乙醇-水气液平衡组成（摩尔）与温度关系 在示例中对表格、图和公式未编号，在设计说明书中要求严格编号。

表3-11 乙醇-水气液平衡组成（摩尔）与温度关系 温度温度温度液相 气相 液相 气相 液相 气相 /℃ /℃ /℃ 100 0 0 82.7 23.37 54