期末632085216025管威化工计算与软件应用.docVIP

《化工计算与软件应用》期末作业 课题内容 1．1、原料： 进料乙醇水溶液流率44650kg/h，25℃，350kPag，其中乙醇质量分数0.114. 1.2、分离要求： 采用精馏塔把进料提浓至乙醇质量分数0.907,然后进入膜分离器继续增浓。膜分离器有两股产品，一股是乙醇质量分数0.995的精乙醇，另一股是渗透液（乙醇的质量分数0.3），参透液返回乙醇水溶液溶液提浓系统。 二、物性方法的选择 aspen?plus物性方法和模型》手册发现根据液相混合物逸度的计算方法的不同，物性方法可以分为两大类：状态方程法和活度系数法。状态方程法使用状态方程来计算汽相及液相的逸度，而活度系数法使用状态方程计算汽相逸度，但是通过活度系数来计算液相的逸度。常见的状态方程有ideal、srk、pr、lk方程以及他们的一些改进方程。状态方程法就是基于此类状态方程来计算逸度，压缩因子，焓等的物性方法。常见的活度系数方程有nrtl、wilson、uniquac等。活度系数法就是基于此类活度系数方程来计算液相逸度，液相焓等的物性方法。 经查询发现混合物为乙醇水体系，应该用活度系数法，Aspen Plus软件中含有五种基本的活度系数方程（NRTL、UNIFAC、UNIQUAC、AVNLAAR、WILSON），它们仅适用于低压下、非电解质溶液的组分活度系数计算，如NRTL方程适合于极性与非极性混合物，强非理想性混合物和部分互溶系统。因为题给混合物为酯、醚、烃混合物，可能出现部分互溶，通过Aspen Plus模拟发现体系的的压力变化对恒沸物的组成变化不大，设计的操作压力为常压，等可以选择NRTL, WILSON方程。 本次设计选择的是WILSON方程，所用设计软件是aspen 7.3版本。 三、性说明 方法的理论基础 spen Plus软件的绘图功能，绘制了））， 通过查阅-水技术分析，文献中选择精馏对本课题的设计并比较塔精馏和优缺点 4.1、总分离流程介绍 第一双效精馏 通过前面的相图分析，理论上可以设计一个双效精馏的分离 图1双效精馏节能分离 双效精馏的原理：利用高压塔塔顶蒸汽的潜热向低压塔的再沸器提供热量，高压塔塔顶蒸汽同时被冷凝的热集成精馏系统。 如图所示过程 原料同时进入B1（常压塔）B2（高压B2（高压再，无冷凝器，直接产生换热器B1（常压塔）塔底热量，得到纯度为进入膜分离 4.2、工艺参数的确定 进料流量和为 B1精馏塔流程如下： 步骤1首先通过先根据物料恒算以及简捷精馏法模型，计算大概的塔板数，精料位置以及回流比。简洁精馏结果如下： 推荐的板数为15块，回流比3.98，精料位置第12块板。 然后带入精确精馏模块计算，综合考虑板数与回流比的大小和再沸器的热负荷，设定总板数为20块板，再通过设计规定Design spec计算功能优化满足塔顶 灵敏度分析优化塔板进料位置如下： 从图像可以看出15块板进料时塔釜热负荷最小，故B1塔取15板进料 同样的方法也可以得到B2（高压塔）的参数,参数见后 步骤2顺流双效精馏-辅助双塔系统 再通过设计规定Design spec计算功能规定，定义B1（常压塔）塔顶的热负荷为CQ1和B2（高压塔）的再沸器热负荷为CQ2，在顺流双效精馏流程稳定操作时，调整B1塔塔顶出料（调整B5分流器的产品分率）使得CQ1和CQ2的绝对值相等，代数和为0，在Flowsheeting Options/Design spec/DS-1/Input/Spec 界面填写如下： 结果如下： B5分流器的产品分率为0，B1（常压塔）塔顶的热负荷为CQ1和B2（高压塔）的再沸器热负荷相等，为2797kw，满足双效精馏的原理 此时优化的B1（常压塔）和B2（高压塔）的参数如下： 塔 B1（常压塔） B2（高压塔） 塔板数 20 20 进料位置 15 16 塔压 1atm 塔板压降0.7kpa 355.3375kpa 塔板压降0.7kpa 塔顶馏出量 2120.07 kg/h 3508.78868 回流比 12 塔底馏出量 不设定 不设定 再沸器热负荷 2797.03679 KW 6448.15264 kw 冷凝器热负荷 -1346.0568 KW -2797.0434 KW 膜分离器的参数设定： 原理：根据膜分离器有两股产品，一股是乙醇质量分数0.995的精乙醇，另一股是渗透液（乙醇的质量分数0.3），进行计算流出中分流分数为X1，的分数Y1 由公式计算可得=0.04696，填入分离器 步骤3把辅助双塔系统的计算出的参数代入图1双效节能精馏各模块参数，注意此时B1（常压塔）无再沸器和B2（高压塔）无冷凝器，设置B