第四章 多组分平衡级分离过程计算四

1、ASPEN PLUS,在化工过程设计中的应用,第四章,多组分平衡级分离过程计算,（四）,第,2,页,第四章,多组分平衡级分离过程计算,?,4.1,多组分单级分离过程,?,4.2,多组分多级分离塔的简捷计算,?,4.3,多组分多级分离塔的严格计算,?,核算型,（精馏塔参数,分离性能？）,?,设计型（分离性能,精馏塔结构尺寸？）,第,3,页,ASPEN PLUS,设计精馏塔的步骤,?,1,、确定分离过程的关键组分；,?,2,、采用,DSTWU,模型确定精馏塔的理论板数、,回流比和进料位置等基本参数；,?,3,、采用,RADFRAC,模型进行严格核算；,?,4,、进行设计规定的计算；,?,5,、进行

2、填料塔或板式塔的设计计算，确定塔,径和塔高等参数；,?,6,、进行填料塔或板式塔的核算，确定塔的操,作性能。,第,4,页,4.3.3,精馏塔内件（塔板和填料）的设计与核算,?,板式塔和填料塔进行设计、核算以及执行压,降计算的扩展功能：,?,TraySizing,（塔板设计）,?,TrayRating,（塔板核算）,?,PackSizing,（填料设计）,?,PackRating,（填料核算）,?,三个塔模型中是可用的：,?,RadFrac,?,MultiFrac,?,PetroFrac,第,5,页,RadFrac,塔板设计,(Tray sizing),塔板设计,(Tray,sizing):,?

3、,计算：,?,给定板间距下的塔径。可将塔分成多个塔段分别,设计合适的塔径。,?,规定：,?,Specification,表单，塔段,(Trayed,section),的起始塔板,(Starting,stage),和结束塔板,(Ending,stage),序号，塔板,类型,(Tray,type),，塔板流型程数,(Number,of,passes),，,以及板间距,(Tray,spacing),等几何结构,(Geometry),参,数。,第,6,页,RadFrac,塔板设计,(Tray sizing),第,7,页,RadFrac,塔板设计,(Tray sizing),塔板类型提供了五种塔板供选用

4、：,1,、泡罩塔板,（,Bubble Cap,）,2,、筛板,（,Sieve,）,3,、浮阀塔板,（,Glistch Ballast,）,4,、弹性浮阀塔板,（,Koch Flexitray,）,5,、条形浮阀塔板,（,Nutter Float Valve),第,8,页,RadFrac,塔板设计,(Tray sizing),第,9,页,?,塔板流型程数,(Number of passes),?,单通道塔板,?,双通道塔板,?,三通道塔板,?,四通道塔板,RadFrac,塔板设计,(Tray sizing),第,10,页,单通道塔板,第,11,页,双通道塔板,第,12,页,三通道塔板,第,13,

5、页,四通道塔板,第,14,页,RadFrac,塔板设计,(Tray sizing),第,15,页,RadFrac,塔板设计,(Tray sizing),结果,(Results),表单计算结果：,?,塔内径,(,Column,diameter,),?,对应最大塔内径的塔板序号,(,Stage,with,maximum,diameter,),?,降液管截面积,/,塔截面积,(,Downcomer,area,/,Column,area,),?,侧降液管流速,(,Side,downcomer,velocity,),?,侧堰长,(,Side,weir,length,),第,16,页,RadFrac,塔板

6、设计,(Tray sizing),第,17,页,RadFrac,塔板设计,(Tray sizing),剖形,(Profiles),表单计算结果：,?,每一块塔板对应的塔内径,(,Diameter,),?,塔板总面积,(,Total,area,),?,塔板有效区面积,(,Active,area,),?,侧降液管截面积,(,Side,downcomer,area,),第,18,页,RadFrac,塔板设计,(Tray sizing),第,19,页,RadFrac,塔板核算（,Tray rating,）,塔板核算（,Tray,rating,）,?,计算：,?,给定结构参数的塔板负荷情况,，可供选用的

7、塔板,类型与“塔板设计”中相同。与塔板设计配合使,用，完成塔板选型和工艺参数的设计,?,规定：,?,“,塔板核算”的输入参数除了从“塔板设计”,带来,的之外，还应补充塔盘厚度,(Deck,thickness),和溢,流堰高度,(Weir,heights),，多流型塔板应对每一种,塔盘都输入堰高。,第,20,页,RadFrac,塔板核算（,Tray rating,）,第,21,页,RadFrac,塔板核算,（,Tray rating,）,在塔板布置,(Layout),表单中输入：,?,浮阀的类型,(,Valve,type,),、材质,(,Material,),、,厚度,(,Thickness,)

8、,、有效区浮阀数目,(,Number,of,valves,to,active,area,),；,?,筛,孔,直,径,(,Hole,diameter,),和,开,孔,率,(,Sieve,hole,area,to,active,area,fraction,),。,第,22,页,RadFrac,塔板核算（,Tray rating,）,第,23,页,RadFrac,塔板核算（,Tray rating,）,第,24,页,RadFrac,塔板核算,（,Tray rating,）,在降液管,(Downcomer),表单中输入：,?,降液管底隙,(,Clearance,),；,?,顶部宽度,(,Width,a

9、t,top,),；,?,底部宽度,(,Width,at,bottom,),；,?,直段高度,(,Straight,height,),。,第,25,页,RadFrac,塔板核算,（,Tray rating,）,第,26,页,RadFrac,塔板核算,（,Tray rating,）,塔板核算结果在结果,(Results),表单中列出，,有三个参数应重点关注：,1,、最大液泛因子,(,Maximum,flooding,factor,),，应该小于,0.8,；,2,、塔段压降,(,Section,pressure,drop,),；,3,、最大降液管液位,/,板间距,(,Maximum,backup,/

10、,Tray,spacing,),，应该在,0.2,0.5,之间。,第,27,页,RadFrac,塔板核算,（,Tray rating,）,第,28,页,RadFrac,填料设计,(Pack sizing),填料设计,(Pack,sizing),?,计算：,?,选用某种填料时的塔内径。,?,规定：,?,在,Specification,表单中输入填料类型,(Type),、生,产,厂,商,(Vendor),、,材,料,(Material),、,板,材,厚,度,(Sheet,thickness),、尺寸,(Size),、等板高度,(Height,equivalent,to,a,theoritical,

11、plate),等参数。,第,29,页,RadFrac,填料设计,(Pack sizing),第,30,页,RadFrac,填料设计,(Pack sizing),填料类型共有,53,种填料供选用，以下是,5,种典型的散堆填料：,1,、拉西环（,RASCHIG,）,2,、鲍尔环（,PALL,）,3,、阶梯环（,CMR,）,4,、矩鞍环（,INTX,）,5,、超级环（,SUPER RING,）,第,31,页,RadFrac,填料设计,(Pack sizing),填料类型共有,53,种填料供选用，以下是,5,种典型的规整填料：,1,、带孔板波填料（,MELLAPAK,）,2,、带孔网波填料（,CY,）

12、,3,、带缝板波填料（,RALU-PAK,）,4,、陶瓷板波填料（,KERAPAK,）,5,、格栅规整填料（,FLEXIGRID,）,第,32,页,RadFrac,填料设计,(Pack sizing),第,33,页,RadFrac,填料设计,(Pack sizing),结果,(Results),表单,:,塔内径,(,Column,diameter,),最大负荷分率,(,Maximum,fractional,capacity,),最大负荷因子,(,Maximum,capacity,fractor,),塔段压降,(,Section,pressure,drop,),比表面积,(,Surface,ar

13、ea,),。,第,34,页,RadFrac,填料核算（,Pack rating,）,填料核算（,Pack,rating,）计算给定结构参,数的填料的负荷情况，可供选用的填料类,型与“填料设计”中相同。,“填料设计”与“填料核算”配合使,用，可以完成填料选型和工艺参数设计。,第,35,页,RadFrac,填料核算（,Pack rating,）,第,36,页,塔板和填料的设计与核算,示例（,1,）,?,例,6,：,根据书,P93,计算得到的精馏塔,?,若为筛板塔，计算塔径；,?,若为填料塔：填料类型：,Sulzer,CY,Standard,；,HETP,：,0.2 m,；液泛因子：,0.8,；最大

14、压降：,10 kPa,。试计算采用该种填料的填料塔信息。,计算塔径为多少，压降，最大持液量。,第,37,页,塔板和填料的设计与核算,?,作业,3,：,根据作业,2,计算得到的精馏塔，对浮阀塔进,行,核算,，浮阀信息如下：,?,Tray type,：,Nutter float Valve BDH,?,Number of passes,：,2,?,Column diameter,：,1.0 m,?,Tray spacing,：,0.5 m.,?,Weir height,：,0.05 m,?,Valve density,：,129/sqm,?,Downcomer clearance,：,0.15 m

15、,?,Side downcomer width,：,0.22 m,?,Center downcomer width,：,0.18 m,?,Straight height:0.05,求最大液泛因子，以及,profile,中每一级的计算结果。,第,38,页,RadFrac,吸收计算,RadFrac,模块用于吸收计算时，,1,）在,Configuration,表单中将冷凝器,和再沸器类型选为,“,None”,；,2,）在,Streams,表单中将塔底气体进料,板位置设为塔板总数加,1,，并将加料规则,(Convention),设为,“,Above-,Stage”,；,第,39,页,RadFrac,吸

16、收计算,第,40,页,RadFrac,吸收计算,第,41,页,RadFrac,吸收计算,在收敛（,Convergence,）项目中将,1,、基本,(Basic),表单里的算法,(algorithm),设置,为“,Standard”,，并将最大迭代次数,(maximum iterations),设置为,200;,2,、将高级,(Advance),表单里的第一栏吸收器,(Absorber),设置为“,yes”,。,第,42,页,RadFrac,吸收计算,第,43,页,RadFrac,吸收计算,第,44,页,4.3.4 Extract,连续萃取塔,Extract,模块用逐级计算法精确计,算连续逆流萃

17、取过程的操作结果。,第,45,页,Extract,连续萃取塔,第,46,页,Extract,连接,Extract,模块的连接图如下：,第,47,页,1,、塔设定,(Specs),表单,1),塔板数,(Number of stages),2),热状态选项,(Thermal options),(1),绝热,(Adiabatic),(2),指定温度剖形,(Specify temperature),(3),指定热负荷剖形,(Specify heat duty ),Extract,模型参数,Extract,模块有四组基本模型参数：,第,48,页,Extract,模型参数,第,49,页,2,、关键组分,(

18、 Key components),表单,(1),第一液相,(1st liquid phase),即比重较大的液相，从塔底出料。,(2),第二液相,(2nd liquid phase),即比重较小的液相，从塔顶出料。,Extract,模型参数,第,50,页,Extract,模型参数,第,51,页,Extract,模型参数,3,、物流,(,Streams,),表单,塔顶和塔底必须各有一股进料,和出料物流。如果还有侧线物流，,则在此表单中设置侧线进料物流的,加料板位置和侧线出料物流的出料,板位置和流量,。,第,52,页,Extract,模型参数,第,53,页,Extract,模型参数,4,、压强,(Pressure),表单,设置塔内的压强剖形。至少指定一,块板的压强。未指定板的压强通过内,插或外推决定。,第,54,页,Extra