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文档简介
塔设备优化以T0204甲醇精制塔为例进行介绍：利用DSTWU对该精馏过程进行简捷设计，利用RadFrac对该精馏过程进行优化，选择UNIQUAC相平衡模型表达物系的非理想性。1.1优化目标 优化目的：甲醇回收率为99.5，塔顶甲醇出料纯度为99.0，在保证分离要求的前提下，尽量减少设备费用和操作费用。1.2 DSTWU简捷计算 在DSTWU中进行简捷计算，分析塔板数对回流比的影响。参数设置轻组分甲醇回收率为0.995，重组分水回收率为0.002，回流比为最小回流比的1.2倍，进行简捷计算，压力为1bar。得到回流比与塔板数的关系曲线：图1-1 T0204甲醇精制塔RR-Nstage关系图在实际工业生产过程中，塔板数的增多意味着投资费用增加，而回流比增加意味着操作费用增加。最终选择塔板数为19块（包括冷凝器和再沸器），在该点理论塔板数对回流比影响已进入平缓区，再继续增加塔板数并不能继续减小精馏塔的操作费用，因此确定其为最终理论板数。输入简捷计算中，得到计算结果：表1-1 简捷计算结果计算结果Minimum reflux ratio:1.6086Actual reflux ratio:2.0243Minimum number of stages:9.7801Number of actual stages:19Feed stage:14.8231Number of actual stages above feed:13.8231Reboiler heating required:2140.37kWCondenser cooling required:1468.4kWDistillate temperature:58.19Bottom temperature:99.50Distillate to feed fraction:0.13611.3确定进料板位置选用RadFrac模块进行详细计算，输入简捷计算的结果。利用软件中的灵敏度分析功能，以进料板位置为自变量，分离效果为因变量做分析，得到下图:图1-2 进料板与塔顶甲醇纯度关系由图可知，在进料板为14时，分离效果达到最佳，此时甲醇的浓度达到最高点。故选择进料板位置为第14块板。1.4确定回流比再次利用软件中的灵敏度分析功能，以回流比为自变量，分离效果为因变量做分析，得到下图：图1-3回流比分析可知随着回流比增大，精馏塔分离效果变好，但相应的设备操作费用增加，故选用小一点使得回流比的变化影响较小。由图可知，当回流比为2之后，分离效果达到要求且变化不大，故采用回流比为2。1.5设计规定本精馏塔的目的是将甲醇水溶液进行精制，回收利用甲醇，进入吸收单元，因此要保证甲醇的回收率。在设计规定中将甲醇浓度定为0.99，变量为塔顶馏出比，进行软件计算，得到最终的塔顶馏出比D:F为0.1372。图1-4 设计规定参数设置图1-5 设计规定结果1.6 塔参数优化结果经过参数优化，T0204参数设置如图所示：图1-6 T0204甲醇精制塔参数设置1.7精馏塔结果表1-2 T0204精馏塔优化后分离结果023502360238Temperature C14.058.499.5Pressure bar111Vapor Frac000Mole Flow kmol/hr359.1149.27309.84Mass Flow kg/hr7158.471573.645584.83Volume Flow cum/hr7.5445812.090486.0878Enthalpy Gcal/hr-24.07-2.77-20.72Mole FracH2O 0.8634 0.00870.9993CH4O0.13650.99020.0007ISOBUTEN2.75299E-072.00655E-062.3693E-26ISOBUTAN1.6614E-121.2109E-112.7441E-33N-BUT-014.5575E-103.32178E-093.8766E-301-BUT-011.17977E-078.59892E-074.485E-27CIS-2-018.74471E-086.37369E-071.6019E-26TRANS-018.89695E-086.48466E-071.0898E-261:3-B-011.23873E-099.02861E-096.7667E-27O22.53045E-061.84435E-053.8222E-23N21.48813E-050.0001084644.2617E-23MAL1.60128E-081.16711E-075.6919E-17MMA5.48219E-063.99576E-059.5428E-17HQ4.3524E-114.3257E-735.0445E-11CO5.51673E-074.02094E-063.4743E-24CO25.67204E-050.0004134145.5
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