第7章分离单元模拟PartB.ppt

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1、第第7章章 分离单元模拟分离单元模拟Part B第第7章章 分离单元模拟分离单元模拟Part Bn7.1 概述概述n7.2 精馏塔的简捷设计模块精馏塔的简捷设计模块DSTWUn7.3 精馏塔的简捷校核模块精馏塔的简捷校核模块Distln7.4 精馏塔的严格计算模块精馏塔的严格计算模块RadFracn7.5 塔板和填料的设计与校核塔板和填料的设计与校核n7.6 连续萃取模块连续萃取模块Extractn7.7 吸收示例吸收示例7.1 概述概述模块模块说明说明功能功能适用对象适用对象DSTWU使用使用Winn-Underwood-Gilliland方法的多组分精馏的简捷设计模方法的多组分精馏的简捷设

2、计模块块确定最小回流比、最小理论板数以确定最小回流比、最小理论板数以及实际回流比、实际理论板数等及实际回流比、实际理论板数等仅有一股进料和两股产品的简仅有一股进料和两股产品的简单精馏塔单精馏塔Distl使用使用Edmister方法的多组分精馏方法的多组分精馏的简捷校核模块的简捷校核模块计算产品组成计算产品组成仅有一股进料和两股产品的简仅有一股进料和两股产品的简单精馏塔单精馏塔RadFrac单个塔的两相或三相严格计算模单个塔的两相或三相严格计算模块块精馏塔的严格核算和设计计算精馏塔的严格核算和设计计算普通精馏、吸收、汽提、萃取普通精馏、吸收、汽提、萃取精馏、共沸精馏、三相精馏、精馏、共沸精馏、三

3、相精馏、反应精馏等反应精馏等Extract液液-液萃取严格计算模块液萃取严格计算模块液液-液萃取严格计算液萃取严格计算萃取塔萃取塔MultiFrac 严格法多塔蒸馏模块严格法多塔蒸馏模块对一些复杂的多塔进行严格核算和对一些复杂的多塔进行严格核算和设计计算设计计算原油常减压蒸馏塔、吸收原油常减压蒸馏塔、吸收/汽提汽提塔组合等塔组合等SCFrac简捷法多塔蒸馏模块简捷法多塔蒸馏模块确定产品组成和流率、估算每个塔确定产品组成和流率、估算每个塔段理论板数和热负荷等段理论板数和热负荷等原油常减压蒸馏塔等原油常减压蒸馏塔等PetroFrac石油蒸馏模块石油蒸馏模块对石油炼制工业中的复杂塔进行严对石油炼制工

4、业中的复杂塔进行严格核算和设计计算格核算和设计计算预闪蒸塔、原油常减压蒸馏预闪蒸塔、原油常减压蒸馏塔、催化裂化主分馏塔、乙烯塔、催化裂化主分馏塔、乙烯装置初馏塔和急冷塔组合等装置初馏塔和急冷塔组合等RateFrac非平衡级速率模块非平衡级速率模块精馏塔的严格核算和设计计算精馏塔的严格核算和设计计算蒸馏塔、吸收塔、汽提塔、共蒸馏塔、吸收塔、汽提塔、共沸精馏、反应精馏等沸精馏、反应精馏等DSTWU是多组分精馏的简捷设计模块，针对相对挥是多组分精馏的简捷设计模块，针对相对挥发度近似恒定的物系开发，用于计算仅有一股进料和发度近似恒定的物系开发，用于计算仅有一股进料和两股产品的简单精馏塔。两股产品的简单

5、精馏塔。DSTWU模块用模块用Winn-Underwood-Gilliland方法方法进行精馏塔的简捷设计计算。进行精馏塔的简捷设计计算。7.2 精馏塔的简捷设计模块精馏塔的简捷设计模块DSTWU7.2 精馏塔的简捷设计模块精馏塔的简捷设计模块DSTWUDSTWU模块计算精度不高，常用于初步设计，当模块计算精度不高，常用于初步设计，当存在共沸物时，计算结果可能会出现错误，存在共沸物时，计算结果可能会出现错误，DSTWU模块的计算结果可以为严格精馏计算提供模块的计算结果可以为严格精馏计算提供合适的初值。合适的初值。通过通过Winn方程（之后方程（之后Fenske对对Winn方程进行了方程进行了完

6、善）计算最小理论板数，使用完善）计算最小理论板数，使用Underwood方程方程计算最小回流比，根据计算最小回流比，根据Gilliland关联图来确定操关联图来确定操作回流比下的理论板数或一定理论板数下所需要的作回流比下的理论板数或一定理论板数下所需要的回流比。回流比。7.2 精馏塔的简捷设计模块精馏塔的简捷设计模块DSTWUn芬斯克（芬斯克（Fenske）方程）方程取平均相对挥发度取平均相对挥发度:NNm21mWABDBAxxxxNloglogmin芬斯克方程芬斯克方程N Nminmin（包括再沸器）包括再沸器）7.2 精馏塔的简捷设计模块精馏塔的简捷设计模块DSTWUn恩德伍德（恩德伍德（

7、Underwood）方程）方程qxijFiij1,1min,RxijDiij式中：式中：ij 相对挥发度，取塔顶和塔釜的平均值相对挥发度，取塔顶和塔釜的平均值 第一式的根，第一式的根，其值介于轻、重关键组分的相对挥其值介于轻、重关键组分的相对挥发度之间发度之间 7.2 精馏塔的简捷设计模块精馏塔的简捷设计模块DSTWUn吉利兰（吉利兰（Gilliland）关联图）关联图吉利兰图吉利兰图1minRRR2minNNN N、Nmin在在R、全回流全回流下所需理论板数，均不包括下所需理论板数，均不包括再沸器再沸器 吉利兰图不能应用于非理吉利兰图不能应用于非理想溶液的精馏计算想溶液的精馏计算 用用8个物

8、系，由逐板计算得出的结果绘制而成个物系，由逐板计算得出的结果绘制而成7.2 精馏塔的简捷设计模块精馏塔的简捷设计模块DSTWUn吉利兰关联式吉利兰关联式)1)(2.117114.541exp(15.0XXXXY1minRRRX2minNNNY7.2 精馏塔的简捷设计模块精馏塔的简捷设计模块DSTWUDSTWU 模型的连接图如下模型的连接图如下nDSTWU模块有四组模块设定参数模块有四组模块设定参数1 塔设定（塔设定（Column specifications）2 关键组分回收率（关键组分回收率（Key component recoveries）3 压力（压力（Pressure）4 冷凝器设定（

9、冷凝器设定（Condenser specifications）7.2 精馏塔的简捷设计模块精馏塔的简捷设计模块DSTWU（1）塔板数）塔板数(Number of stages)（2）回流比）回流比(Reflux ratio)回流比与理论板数仅允许规定一个回流比与理论板数仅允许规定一个 选择规定回流比时选择规定回流比时 输入值输入值0，表示实际回流比，表示实际回流比 输入值输入值-1，其绝对值表示实际回流比与最小，其绝对值表示实际回流比与最小 回流比的比值回流比的比值nSpecifications塔设定塔设定 （Column specifications）7.2 精馏塔的简捷设计模块精馏塔的简捷

10、设计模块DSTWUnSpecifications关键组分回收率关键组分回收率 （Key component recoveries）7.2 精馏塔的简捷设计模块精馏塔的简捷设计模块DSTWU（1）轻关键组分（）轻关键组分（Light key）在塔顶产品中的摩尔回）在塔顶产品中的摩尔回收率收率塔顶产品中的轻关键组分摩尔流率塔顶产品中的轻关键组分摩尔流率/进料中的轻关键组分摩尔流率进料中的轻关键组分摩尔流率（2）重关键组分（）重关键组分（Heavy key）在塔顶产品中的摩尔回）在塔顶产品中的摩尔回收率收率塔顶产品中的重关键组分摩尔流率塔顶产品中的重关键组分摩尔流率/进料中的重关键组分摩尔流率进料中

11、的重关键组分摩尔流率nSpecifications压力（压力（Pressure）7.2 精馏塔的简捷设计模块精馏塔的简捷设计模块DSTWU冷凝器压力冷凝器压力（Condenser）再沸器压力再沸器压力（Reboiler）nSpecifications冷凝器设定冷凝器设定 （Condenser specifications）7.2 精馏塔的简捷设计模块精馏塔的简捷设计模块DSTWU全凝器（全凝器（Total condenser）带气相塔顶产品的部分冷凝器（带气相塔顶产品的部分冷凝器（Partial condenser with all vapor distillate）带气、液相塔顶产品的部分冷

12、凝器（带气、液相塔顶产品的部分冷凝器（Partial condenser with vapor and liquid distillate）nDSTWU模块的模拟结果可给出模块的模拟结果可给出7.2 精馏塔的简捷设计模块精馏塔的简捷设计模块DSTWU最小回流比（最小回流比（Mimimum reflux ratio）最小理论板数（最小理论板数（Mimimum number of stages）实际回流比（实际回流比（Actual reflux ratio）实际理论板数（实际理论板数（Number of actual stages）进料位置（进料位置（Feed stage）冷凝器负荷（冷凝器负荷（

13、Condenser cooling required）再沸器负荷（再沸器负荷（Reboiler heating required）等参数等参数nDSTWU模块有两个计算选项模块有两个计算选项7.2 精馏塔的简捷设计模块精馏塔的简捷设计模块DSTWU生成回流比随理论板数变化表生成回流比随理论板数变化表（BlocksDSTWUInputCalculation Options下的下的Generate table of reflux ratio vs number of theoretical stages选项）选项）计算等板高度计算等板高度（BlocksDSTWUInputCalculation O

14、ptions下的下的Calculate HETP选项）选项）7.2 精馏塔的简捷设计模块精馏塔的简捷设计模块DSTWUnDSTWU模块有两个计算选项模块有两个计算选项7.2 精馏塔的简捷设计模块精馏塔的简捷设计模块DSTWU回流比随理论板数变化表对选取合理的理论板数很有参考价回流比随理论板数变化表对选取合理的理论板数很有参考价值。在实际回流比对理论板数（值。在实际回流比对理论板数（Table of actual reflux ratio vs number of theoretical stages）一栏中输入要分）一栏中输入要分析的理论板数的初始值（析的理论板数的初始值（Initial nu

15、mber of stages）、终）、终止值（止值（Final number of stages），并输入理论板数变化量），并输入理论板数变化量（Increment size for number of stages）或者要分析的）或者要分析的理论板数个数（理论板数个数（Number of values in table），据此可以），据此可以计算出不同理论板数下的回流比（计算出不同理论板数下的回流比（Reflux ratio profile），），并可以绘制回流比并可以绘制回流比理论板数关系曲线。理论板数关系曲线。n例例7.17.2 精馏塔的简捷设计模块精馏塔的简捷设计模块DSTWU简捷法设

16、计乙苯简捷法设计乙苯-苯乙烯精馏塔。冷凝器压力为苯乙烯精馏塔。冷凝器压力为6kPa，再沸，再沸器压力为器压力为14kPa，进料量为，进料量为12500kg/hr，温度，温度45，压力，压力101.325kPa，质量组成为乙苯，质量组成为乙苯0.5843，苯乙烯，苯乙烯0.415，焦，焦油油0.0007（本题采用正十七烷表示焦油），塔顶为全凝器，（本题采用正十七烷表示焦油），塔顶为全凝器，回流比为最小回流比的回流比为最小回流比的1.2倍，要求塔顶产品中乙苯含量不倍，要求塔顶产品中乙苯含量不低于低于99%（w），塔底产品中苯乙烯含量不低于），塔底产品中苯乙烯含量不低于99.7%（w），用），用PENG-ROB物性方法。物性方法。求最小回流比、最小理论板数、实际回流比、实际理论板数、求最小回流比、最小理论板数、实际回流比、实际理论板数、进料位置以及塔顶产品与进料摩尔流率比，生成回流比随理进料位置以及塔顶产品与进料摩尔流率比，生成回流比随理论板数变化表并作图。论板数变化表并作图。7.3 精馏塔的简捷校核模块精馏塔的简捷校核模块DistlDistl模块可对带有一股进料和两股产品的简单精馏塔进行简