第三章 稳态精馏过程模拟的建立 灵敏度分析 － 天津大学aspen plus教程

采用Radfrac模块，对于丙烷、异丁烷的分离过程模拟。分离要求塔顶流出物中异丁烷的含量为2%，塔底产品中丙烷的含量为1%。流程图如下图所示。进料温度为322K, 精馏塔操作压力为14atm，塔板数32，第16块板处进料。冷凝器为全凝器。丙烷摩尔含量为40%。泵的压力提升为5atm, 阀的压力降为3atm。热力学方法为chao-sea.,利用灵敏度分析工具，分析进料板位置、总理论板数和回流比对于塔顶产品中I-C4和塔釜中C3含量的影响。,3.稳态精馏过程模拟的建立 3.1 启动新的模拟过程,丙烷、异丁烷的分离过程模拟,1）新建模拟文件,3.稳态精馏过程模拟的建立 3.1 启动新的模拟过程,丙烷、异丁烷的分离过程模拟,2）建立模拟流程图 （分别选择RADFRAC、Valve、Pump模块）,重命名各流股和单元操作,泵和控制阀的命名以易于与精馏塔C1关联为宗旨,3.稳态精馏过程模拟的建立 3.2指定化学组分及物性模型,丙烷、异丁烷的分离过程模拟,3）设定全局特性,工程概述、工程单位、报告输出形式等,3.稳态精馏过程模拟的建立 3.2指定化学组分及物性模型,丙烷、异丁烷的分离过程模拟,4）指定化学组分并重命名,3.稳态精馏过程模拟的建立 3.2指定化学组分及物性模型,丙烷、异丁烷的分离过程模拟,5）选择物性计算模型,注意：不同单元操作可选择 不同的物性计算模型,3.稳态精馏过程模拟的建立 3.3 输入流股信息,丙烷、异丁烷的分离过程模拟,6）输入流股信息,3.稳态精馏过程模拟的建立 3.4 输入设备参数,丙烷、异丁烷的分离过程模拟,7）输入设备参数 - C1- Configuration,3.稳态精馏过程模拟的建立 3.4 输入设备参数,丙烷、异丁烷的分离过程模拟,7）输入设备参数 - C1- Streams,3.稳态精馏过程模拟的建立 3.4 输入设备参数,丙烷、异丁烷的分离过程模拟,7）输入设备参数 - C1- Pressure,3.稳态精馏过程模拟的建立 3.4 输入设备参数,丙烷、异丁烷的分离过程模拟,7）输入设备参数 - P11&P12,3.稳态精馏过程模拟的建立 3.4 输入设备参数,丙烷、异丁烷的分离过程模拟,7）输入设备参数 - V1,3.稳态精馏过程模拟的建立 3.5 运行模拟计算,丙烷、异丁烷的分离过程模拟,8）运行模拟计算,3.稳态精馏过程模拟的建立 3.5 运行模拟计算,丙烷、异丁烷的分离过程模拟,9）查看计算结果,分离要求：xD,IC42 mol% xB,C31 mol%,可通过增加回流比或增加塔的理论板数提高分离效果,3.稳态精馏过程模拟的建立 3.5 运行模拟计算,丙烷、异丁烷的分离过程模拟,9）查看计算结果 增大回流比为3,分离要求：xD,IC42 mol% xB,C31 mol%,3.稳态精馏过程模拟的建立 3.6 使用”DESIGN SPEC-VARY”功能,丙烷、异丁烷的分离过程模拟,分离要求：xD,IC42 mol% xB,C31 mol%,本例中，要寻找合适的塔顶馏出物流量和回流比，使得塔顶馏出物中异丁烷含量为2 mol%而塔釜馏出物中丙烷含量为1mol%,为了保证模拟计算能够得到合理、正确的技术结果，在运用“DESIGN SPEC-VARY”功能时，较好的做法是使程序一次只对一个变量收敛，而不是同时求解数个变量。,“DESIGN SPEC-VARY”功能：指定某些“控制”变量（DESIGN SPEC），同时指定“调整变量”（VARY）。程序会通过操控调整变量从而使控制变量达到指定值。,本例中：1）调整塔顶馏出物流量使得塔顶产品合格； 2）调整回流比使得塔底产品合格（馏出物指标仍然起作用）。,3.稳态精馏过程模拟的建立 3.6 使用”DESIGN SPEC-VARY”功能,丙烷、异丁烷的分离过程模拟,指定第一控制变量- Specifications,3.稳态精馏过程模拟的建立 3.6 使用”DESIGN SPEC-VARY”功能,丙烷、异丁烷的分离过程模拟,指定第一控制变量- Components,3.稳态精馏过程模拟的建立 3.6 使用”DESIGN SPEC-VARY”功能,丙烷、异丁烷的分离过程模拟,指定第一控制变量- Feed/Product Sreams,3.稳态精馏过程模拟的建立 3.6 使用”DESIGN SPEC-VARY”功能,丙烷、异丁烷的分离过程模拟,指定第一调整变量 - Specifications,3.稳态精馏过程模拟的建立 3.6 使用”DESIGN SPEC-VARY”功能,丙烷、异丁烷的分离过程模拟,再次运行模拟 - Control Pannel,3.稳态精馏过程模拟的建立 3.6 使用”DESIGN SPEC-VARY”功能,丙烷、异丁烷的分离过程模拟,再次运行模拟 - 查看结果,3.稳态精馏过程模拟的建立 3.6 使用”DESIGN SPEC-VARY”功能,丙烷、异丁烷的分离过程模拟,指定第二控制变量- Specifications,3.稳态精馏过程模拟的建立 3.6 使用”DESIGN SPEC-VARY”功能,丙烷、异丁烷的分离过程模拟,指定第二控制变量- Components,3.稳态精馏过程模拟的建立 3.6 使用”DESIGN SPEC-VARY”功能,丙烷、异丁烷的分离过程模拟,指定第二控制变量- Feed/Product Sreams,3.稳态精馏过程模拟的建立 3.6 使用”DESIGN SPEC-VARY”功能,丙烷、异丁烷的分离过程模拟,指定第二调整变量 - Specifications,3.稳态精馏过程模拟的建立 3.6 使用”DESIGN SPEC-VARY”功能,丙烷、异丁烷的分离过程模拟,再次运行模拟 - Control Pannel,3.稳态精馏过程模拟的建立 3.6 使用”DESIGN SPEC-VARY”功能,丙烷、异丁烷的分离过程模拟,再次运行模拟 - 查看结果,3.稳态精馏过程模拟的建立 3.6 使用”DESIGN SPEC-VARY”功能,丙烷、异丁烷的分离过程模拟,再次运行模拟 - 查看结果 - 操作回流比,为了可以使用冷却水作为塔顶冷凝器冷源(塔顶操作温度约52)，增加塔顶压力至16.8atm，再次运行模拟。,3.稳态精馏过程模拟的建立 3.6 使用”DESIGN SPEC-VARY”功能,丙烷、异丁烷的分离过程模拟,增加塔顶压力，再次运行模拟 - 查看结果,3.稳态精馏过程模拟的建立 3.6 使用”DESIGN SPEC-VARY”功能,丙烷、异丁烷的分离过程模拟,增加塔顶压力，再次运行模拟 - 结果绘图,1）塔温度剖面的绘制,3.稳态精馏过程模拟的建立 3.6 使用”DESIGN SPEC-VARY”功能,丙烷、异丁烷的分离过程模拟,增加塔顶压力，再次运行模拟 - 结果绘图,2）塔板液相组成剖面的绘制,3.稳态精馏过程模拟的建立 3.7 最佳进料位置及最小条件的确定,通过前面的例题，明确了达到预期产品指标所需的操作条件（操作温度、压力、操作回流比，采出量等）。本节将寻找最佳进料位置，最小回流比和最小理论板数，为第四章的精馏过程经济优化奠定基础。,3.稳态精馏过程模拟的建立 3.7 最佳进料位置及最小条件的确定,课堂练习：利用3.6中工程文件，保持其它条件不变，改变进料板位置（1216），记录进料板位置变化对再沸器热负荷的影响。,*最优值,3.7.1 最佳进料位置的确定,3.稳态精馏过程模拟的建立 3.7 最佳进料位置及最小条件的确定,课堂练习：利用3.6中工程文件，保持其它条件不变，增加理论板数（32，48，64，96），并保证进料位置与总理论板数维持固