第四章-ASPEN-PLUS多组分平衡级分离过程计算(三)课件.ppt
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- 关 键 词:
- 第四 ASPEN PLUS 组分 平衡 分离 过程 计算 课件
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1、ASPEN PLUS在化工过程设计中的应用在化工过程设计中的应用第四章第四章多组分平衡级分离过程计算多组分平衡级分离过程计算(三)(三)第四章第四章 多组分平衡级分离过程计算多组分平衡级分离过程计算C4.1 多组分单级分离过程 C4.2 多组分多级分离塔的简捷计算 C4.3 多组分多级分离塔的严格计算A 核算型(精馏塔参数分离性能?)A 设计型(分离性能精馏塔结构尺寸?)ASPEN PLUS设计精馏塔的步骤设计精馏塔的步骤C1、确定分离过程的关键组分;C2、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;C3、采用RADFRAC模型进行严格核算;C4、进行设计规定的计算;C
2、5、进行填料塔或板式塔的设计计算,确定塔径和塔高等参数;C6、进行填料塔或板式塔的核算,确定塔的操作性能。4.3 多组分多级分离塔的严格计算多组分多级分离塔的严格计算C 4.3.1 平衡级的理论模型平衡级的理论模型理论模型理论模型-简单回顾简单回顾 CMESH方程A 组分物料衡算(M,Nc个方程)A 相平衡关系(E,Nc个方程)A 各相的摩尔分数加和式(S,2N个方程)A 热量衡算(H,N个方程)CC组分N级的变量数A(3c+9)N+1C规定变量数A(c+6)N+1ASPEN PLUS的严格蒸馏模型的严格蒸馏模型模型模型描述描述目的目的用于用于RadFrac严格分馏严格分馏执行各塔严格核算和设
3、计计执行各塔严格核算和设计计算算普通蒸馏、吸收塔、汽提塔、萃取普通蒸馏、吸收塔、汽提塔、萃取和共沸蒸馏、三相蒸馏、反应蒸馏和共沸蒸馏、三相蒸馏、反应蒸馏MultiFrac严格法多塔精馏对一些复杂的多塔执行严格核算和设计计算热整合塔、空气分离塔、吸收/汽提塔组合、乙烯装置初馏塔和急冷塔组合、石油炼制应用PetroFrac石油炼制分馏对石油炼制应用中的复杂塔执行严格核算和设计计算预闪蒸塔、常压原油单元、减压单元、催化裂化主分馏器、延迟焦化主分馏器、减压润滑油分馏器、乙烯装置初馏塔和急冷塔组合RateFrac基于流率的蒸馏对各塔和多塔执行严格核算与设计。基于非平衡级计算,不需要效率和HETPs。蒸馏
4、塔、吸收塔、汽提塔、反应系统、热整合单元、石油应用例如原油和减压单元、吸收/汽提塔组合Extract严格液-液萃取使用一个溶剂模拟一个液体物流的逆流抽提液-液抽提塔4.3.2 严格法精馏塔计算模型严格法精馏塔计算模型RadFracC一般精馏(Ordinary distillation)C吸收(Absorption)C再沸吸收(Reboiled absorption)C汽提(Stripping)C再沸汽提(Reboiled stripping)C萃取蒸馏(Extractive distillation)C共沸蒸馏(Azeotropic distillation)C反应蒸馏(Reactive di
5、stillation)RadFrac 适用的体系适用的体系C 两相蒸馏体系(Two-phase systems)C 三相蒸馏体系(Three-phase systems)C 窄沸程和宽沸程体系(Narrow and wide-boiling systems)C 液相具有非理想性强的体系(Systems exhibiting strong liquid phase nonideality)C 游离水相或其它第二液相(Free-water phase or other second liquid phase)RadFrac连接连接(Connectivity)RadFrac 模块的连接图如下:Rad
6、Frac 严格计算严格计算模块模块RadFrac模型设定模型设定(核算模式核算模式)RadFrac 模型具有以下设定参数:1、配置(Configuration)2、流股(Streams)3、压强(Pressure)4、冷凝器(Condenser)5、再沸器(Reboiler)6、三相(3-Phase)RadFrac 配置配置(Configuration)配置表单包含以下项目:1、塔板数(Number of Stages)2、冷凝器(Condenser)3、再沸器(Reboiler)4、有效相态(Valid Phase)5、收敛方法(Convergence)6、操作设定(Operation Sp
7、ecifications)默认:Distillate rate and reflux ratio RadFrac 配置配置(Configuration)RadFrac 配置(冷凝器)配置(冷凝器)冷凝器配置从四个选项中选择一种:1、全凝器(Total)2、部分冷凝-汽相馏出物(Partial-Vapor)3、部分冷凝-汽相和液相馏出物 (Partial-Vapor-Liquid)4、无冷凝器(None)RadFrac配置(冷凝器)配置(冷凝器)RadFrac 配置配置(再沸器)(再沸器)再沸器配置从三个选项中选择一种:1、釜式再沸器(Kettle)2、热虹吸式再沸器(Thermosyphon)
8、3、无再沸器 (None)C选用原则:塔底液相产品与返塔的气相成相平衡,选Kettle,反之Thermosyphon;如果塔底产品与进入再沸器的液体条件完全一致,选Thermosyphon。RadFrac配置配置(再沸器再沸器)RadFrac 再沸器(热虹吸再沸器)再沸器(热虹吸再沸器)如选用了热虹吸再沸器,则需要进行设置:1、指定再沸器流量 (Specify reboiler flow rate)2、指定再沸器出口条件 (Specify reboiler outlet condition)3、同时指定流量和出口条件 (Specify both flow and outlet conditio
9、n)RadFrac 再沸器(热虹吸再沸器)再沸器(热虹吸再沸器)RadFrac 配置(有效相态)配置(有效相态)有效相态从四个选项中选择一种:1、汽-液(Vapor-Liquid)2、汽-液-液(Vapor-Liquid-Liquid)3、汽-液-冷凝器游离水 (Vapor-Liquid-FreeWaterCondensor)4、汽-液-任意塔板游离水 (Vapor-Liquid-FreeWaterAnyStage)RadFrac配置配置 (有效相态有效相态)RadFrac配置(收敛方法)配置(收敛方法)收敛方法从六个选项中选择一种:1、标准方法(Standard)2、石油/宽沸程(Petro
10、leum/Wide-Boiling)3、强非理想液相(Strongly Non-ideal Liquid)4、共沸体系(Azeotropic)5、深度冷冻体系(Cryogenic)6、用户定义(Custom)收敛收敛(Convergence)C RadFrac提供了一系列收敛技术,均包括收敛算法(convergence algorithm)和初始化方法(initialization method)MethodAlgorithmInitializationStandard(default):标准StandardStandardPetroleum/Wide-boiling:石油Sum-RatesS
11、tandardStrongly non-ideal liquidNonidealStandardAzeotropic:共沸NewtonAzeotropicCryogenic:深度冷冻StandardCryogenicCustom:用户自定义Select AnySelect AnyRadFrac配置配置(收敛方法收敛方法)RadFrac 配置(操作设定)配置(操作设定)1、回流比(Reflux Ratio)2、回流速率(Reflux Rate)3、馏出物速率(Distillate Rate)4、塔底物速率(Bottoms Rate)5、上升蒸汽速率(Boilup Rate)操作设定从十个选项中选
12、择:6、上升蒸汽比(Boilup Ratio)7、上升蒸汽/进料比(Boilup to Feed Ratio)8、馏出物/进料比(Distillate to Feed Ratio)9、冷凝器热负荷(Condenser Duty)10、再沸器热负荷(Reboiler Duty)RadFrac配置配置(操作设定操作设定)操作设定从十个选项中选择:RadFrac配置配置(操作设定操作设定)RadFrac 流股流股1、进料流股(Feed Streams)指定每一股进料的加料板位置。2、产品流股(Product Streams)指定每一股侧线产品的出料板位置及产量。在流股表单中设置以下参数:A进料物流位
13、置和规则:B ABOVE-STAGE:从进料物流来的气体进入进料板上一层塔板,液体进入进料板位置;B ON-STAGE:来自进料的气体和液体都进入进料板位置。RadFrac 流股流股RadFrac流股流股RadFrac 压强压强1、塔顶/塔底(Top/Bottom)指定塔顶压力、冷凝器压降和塔压降。2、压力剖型(Pressure Profile)指定每一块塔板压力。3、塔段压降(Section Pressure Drop)指定每一塔段的压降。在压强表单中设置以下参数:RadFrac压强压强RadFrac 压强压强RadFrac 冷凝器冷凝器冷凝器设定有两组参数:1、冷凝器指标(Condense
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