ChemCAD6.3 培训教程.4-CHEMCAD蒸馏塔模型

化工原理蒸馏培训课件(doc 83页)第五章蒸馏化工生产中所处理的原料、中间产物、粗产品等几乎都是由若干组分所组成的混合物，而且其中大部分是均相物系。

生产中常需要将这些混合物分离成为较纯净或几乎纯态的物质(组分)。

对于均相物系，必须要造成一个两相物系，才能将均相混合物分离，并且是根据物系中不同组分间的某种物性的差异，使其中某个组分或某些组分从一相向另一相转移以达到分离的目的。

通常将物质在相间的转移过程称为传质过程或分离操作。

化学工业中常见的传质过程有蒸馏、吸收、萃取及干燥等单元操作。

蒸馏就是藉液体混合物中各组分挥发性的差异而进行分离的一种操作。

蒸馏这种操作是将液体混合物部分气化，利用其中各组分挥发度不同的特性来实现分离的目的。

这种分离操作是通过液相和气相间的质量传递来实现的。

通常，将沸点低的组分称为易挥发组分，沸点高的组分称为难挥发组分。

蒸馏过程可以按不同方法分类：按操作流程可分为间歇和连续蒸馏；按蒸馏方式可分为简单蒸馏、平衡蒸馏(闪蒸)、精馏和特殊精馏等；按操作压强可分为常压、加压和减压精馏；按待分离混合物中组分的数目可分为两(双)组分和多组分精馏。

第一节双组分理想溶液的气液平衡蒸馏是气液两相间的传质过程，因此常用组分在两相中的浓度(组成)偏离平衡的程度来衡量传质推动力的大小。

传质过程是以两相达到相平衡为极限的。

由此可见，气液相平衡关系是分析蒸馏原理和进行设备计算的理论基础。

5—1—1 拉乌尔定律和相律一、拉乌尔定律根据溶液中同分子间与异分子间的作用力的差异，可将溶液分为理想溶液和非理想溶液两种。

实验表明，理想溶液的气液平衡关系遵循拉乌尔定律，即：（5—1）（5—1a）式中p ——溶液上方组分的平衡分压，Pa；p0——同温度下纯组分的饱和蒸汽压，Pa，x——溶液中组分的摩尔分率。

(下标A表示易挥发组分、B表示难挥发组分)为简单起见，常略去上式中的下标，习惯上以：x表示液相中易挥发组分的摩尔分率，以(1－x)表示难挥发组分的摩尔分率；y表示气相中易挥发组分的摩尔分率，以(1－y)表示难挥发组分的摩尔分率。

2 使用方法 2358165261ChemCAD高度集成、界面友好、操作简单。

ChemCAD附带了多个系统和模块,只需稍作修改便可使用,可满足一般用户的需要。

也可根据需要,自己新建一个模块,按需设置好参数,便可使用。

2. 1 画流程图单击菜单栏File按钮,选择New Job,在弹出的文件保存对话框中选好路径后单击保存便完成了模块新建任务。

此时操作界面会有所改变,菜单栏和工具栏选项都有所增加,且会弹出画流程图的面板,面板上一个符号代表一种设备或工具,如图1所示。

左键单击面板,此时鼠标会变成小方框, 然后在空白处单击,便可添加相应的设备。

将相应的设备连接好,按需画好流程图后,便可开始下一步的操作。

画流程图这一步,可以全部由自己画出,也可由附带的模块修改而成,方法是:单击File按钮,选择Open Job,弹出选择模块对话框,在相应的路径中选择相应的模块后,单击打开,便打开了所选模块,然后在菜单栏中选择Edit Flowsheet,这个按钮会变为Run Simulation,并弹出如图1右侧的面板,这时便可开始编辑流程图。

要改变流程线路时,右键单击要改变线路,选择Reroute stream,将弹出一个跟随鼠标移动的大的十字虚线,便可开始布线;若要改变流程图中的操作单元,右键单击要改变单元,选择Swap unit,然后在面板中选择需要的单元,在相应的位置单击便可完成操作单元的更换;若需在流程图线路中插入操作单元,右键单击相应位置,选择Insert unit,在面板中选择需要的单元,然后在相应位置单击便完成了插入操作。

除了以上操作外,还可以删除线路或单元。

图1 ChemCAD操作界面2. 2 设置单位在菜单栏中单击Format,然后单击Engineering Units,会弹出一个对话框,可选择Alt SI、SI等多个单位标准,选好后单击OK,便可完成单位设置。

2. 3 选择组分单击菜单栏Thermophysical,选择Component list,这时会弹出一个对话框,在组分数据库右侧选择需要的组分,单击Add,再单击OK,完成组分添加。

第1章CHEMCAD简介目录第1章 CHEMCAD简介 (1)1.1 CHEMCAD的功能 (1)1.2 CHEMCAD的单元操作模块 (1)1.3 CHEMCAD的热力学方法 (2)1.4 CHEMCAD的其它特点 (2)1.5 使用CHEMCAD进行流程模拟步骤及示例 (6)本章作业 (41)第1章 CHEMCAD简介本章简要介绍CHEMCAD的功能、所包含的模拟单元模块、热力学数据库及物性估算模块以及CHEMCAD的其它特点，通过一个实例，展示了CHEMCAD的使用方法和部分功能。

本章既可作为CHEMCAD的入门章，同时，本章提供的实例涉及到了CHEMCAD的多种功能，故其也可作为后面学习时的参考。

1.1 CHEMCAD的功能CHEMCAD是美国Chemstation公司推出的一个可用于稳态和非稳态过程的化工过程模拟软件包。

利用CHEMCAD，化学工程师可以进行工程设计、操作优化、技术改造和新工艺的开发，还可通过过程模拟与分析，消除工艺和设备中的瓶颈，降低成本。

工程设计在工程设计中，无论是建设新厂还是对老厂进行改造，ChemCAD都可以用来选择方案，研究非设计工况的操作及工厂原料处理的灵活性。

通过一系列的工况模拟，可以优化工艺设计、避免错误、估计工艺条件变化对整个装置性能的影响，以确保工厂能在较大范围的操作条件内良好运行。

ChemCAD可以对板式塔（包含筛板、泡罩、浮阀）、填料塔、管线、换热器、压力容器、孔板、调节阀和安全阀(DIERS)进行设计和核算。

这些模块共享流程模拟中的数据，用户完成工艺计算后，可以方便地进行各种主要设备的核算和设计。

ChemCAD还提供了设备价格估算功能，用户可以对设备的价格进行初步估算。

优化操作对于老厂，由ChemCAD建立的模型可作为工程技术人员改进工厂操作、提高产品产率以及减少能量消耗的有力工具，可以用来确定在原料、产品要求和环境条件发生变化时操作条件应该发生的变化。

化工原理蒸馏培训课件第五章蒸馏化工生产中所处理的原料、中间产物、粗产品等几乎差不多上由假设干组分所组成的混合物，而且其中大部分是均相物系。

生产中常需要将这些混合物分离成为较纯洁或几乎纯态的物质(组分)。

关于均相物系，必须要造成一个两相物系，才能将均相混合物分离，同时是依照物系中不同组分间的某种物性的差异，使其中某个组分或某些组分从一相向另一相转移以达到分离的目的。

通常将物质在相间的转移过程称为传质过程或分离操作。

化学工业中常见的传质过程有蒸馏、吸取、萃取及干燥等单元操作。

蒸馏确实是藉液体混合物中各组分挥发性的差异而进行分离的一种操作。

蒸馏这种操作是将液体混合物部分气化，利用其中各组分挥发度不同的特性来实现分离的目的。

这种分离操作是通过液相和气相间的质量传递来实现的。

通常，将沸点低的组分称为易挥发组分，沸点高的组分称为难挥发组分。

蒸馏过程能够按不同方法分类：按操作流程可分为间歇和连续蒸馏；按蒸馏方式可分为简单蒸馏、平稳蒸馏(闪蒸)、精馏和专门精馏等；按操作压强可分为常压、加压和减压精馏；按待分离混合物中组分的数目可分为两(双)组分和多组分精馏。

第一节双组分理想溶液的气液平稳蒸馏是气液两相间的传质过程，因此常用组分在两相中的浓度(组成)偏离平稳的程度来衡量传质推动力的大小。

传质过程是以两相达到相平稳为极限的。

由此可见，气液相平稳关系是分析蒸馏原理和进行设备运算的理论基础。

5—1—1 拉乌尔定律和相律一、拉乌尔定律依照溶液中同分子间与异分子间的作用力的差异，可将溶液分为理想溶液和非理想溶液两种。

实验说明，理想溶液的气液平稳关系遵循拉乌尔定律，即：〔5—1〕〔5—1a〕式中p ——溶液上方组分的平稳分压，Pa；p0——同温度下纯组分的饱和蒸汽压，Pa，x——溶液中组分的摩尔分率。

(下标A表示易挥发组分、B表示难挥发组分)为简单起见，常略去上式中的下标，适应上以：x表示液相中易挥发组分的摩尔分率，以(1－x)表示难挥发组分的摩尔分率；y表示气相中易挥发组分的摩尔分率，以(1－y)表示难挥发组分的摩尔分率。

化工原理蒸馏培训课件-----------------------作者：-----------------------日期：第五章蒸馏化工生产中所处理的原料、中间产物、粗产品等几乎都是由若干组分所组成的混合物，而且其中大部分是均相物系。

生产中常需要将这些混合物分离成为较纯净或几乎纯态的物质(组分)。

对于均相物系，必须要造成一个两相物系，才能将均相混合物分离，并且是根据物系中不同组分间的某种物性的差异，使其中某个组分或某些组分从一相向另一相转移以达到分离的目的。

通常将物质在相间的转移过程称为传质过程或分离操作。

化学工业中常见的传质过程有蒸馏、吸收、萃取及干燥等单元操作。

蒸馏就是藉液体混合物中各组分挥发性的差异而进行分离的一种操作。

蒸馏这种操作是将液体混合物部分气化，利用其中各组分挥发度不同的特性来实现分离的目的。

这种分离操作是通过液相和气相间的质量传递来实现的。

通常，将沸点低的组分称为易挥发组分，沸点高的组分称为难挥发组分。

蒸馏过程可以按不同方法分类：按操作流程可分为间歇和连续蒸馏；按蒸馏方式可分为简单蒸馏、平衡蒸馏(闪蒸)、精馏和特殊精馏等；按操作压强可分为常压、加压和减压精馏；按待分离混合物中组分的数目可分为两(双)组分和多组分精馏。

第一节双组分理想溶液的气液平衡蒸馏是气液两相间的传质过程，因此常用组分在两相中的浓度(组成)偏离平衡的程度来衡量传质推动力的大小。

传质过程是以两相达到相平衡为极限的。

由此可见，气液相平衡关系是分析蒸馏原理和进行设备计算的理论基础。

5—1—1 拉乌尔定律和相律一、拉乌尔定律根据溶液中同分子间与异分子间的作用力的差异，可将溶液分为理想溶液和非理想溶液两种。

实验表明，理想溶液的气液平衡关系遵循拉乌尔定律，即：（5—1）（5—1a）式中 p ——溶液上方组分的平衡分压，Pa；p0——同温度下纯组分的饱和蒸汽压，Pa，x——溶液中组分的摩尔分率。

(下标A表示易挥发组分、B表示难挥发组分)为简单起见，常略去上式中的下标，习惯上以：x表示液相中易挥发组分的摩尔分率，以(1－x)表示难挥发组分的摩尔分率；y表示气相中易挥发组分的摩尔分率，以(1－y)表示难挥发组分的摩尔分率。

1.CHEMCAD 软件概述：CHEMCAD 系列软件是美国 Chemstations 公司开发的化工流程模拟软件。

使用它，可以在计算机上建立与现场装置吻合的数据模型，并通过运算模拟装置的稳态或动态运行，为工艺开发、工程设计、优化操作和技术改造提供理论指导。

1.1 使用 CHEMCAD 可以做的工作主要有以下几项：A.设计更有效的新工艺和设备使效益最大化B.通过优化/脱瓶颈改造减少费用和资金消耗C.评估新建/旧装置对环境的影响D.通过维护物性和实验室数据的中心数据库支持公司信息系统1.2CHEMCAD 中的单元操作：CHEMCAD 提供了大量的操作单元供用户选择，使用这些操作单元，基本能够满足一般化工厂的需要。

对反应器和分离塔，提供了多种计算方法。

ChemCAD 可以模拟以下单元操作：蒸馏、汽提、吸收、萃取、共沸、三相共沸、共沸蒸馏、三相蒸馏、电解质蒸馏、反应蒸馏、反应器、热交换器、压缩机、泵、加热炉、控制器、透平、膨胀机等 50 多个单元操作。

1.3 热力学物性计算方法：CHEMCAD提供了大量的最新的热平衡和相平衡的计算方法，包含39种K值计算方法，和 13 种焓计算方法。

K 值方法主要分为活度系数法和状态方程法等四类，其中活度系数法包含有 UNIFAC 、U PLM (UNIFAC for Polymers)、 W ilson 、T . K. Wilson 、HRNM Mo dified Wilson 、Van Laar 、Non-Rando m Two Liquid (NRTL) 、Margules 、GMAC (Chien-Null) 、Scatchard-Hildeb rand (Regular Solution)等。

焓计算方法包括 Redlich-Kwong 、 Soave-Redlich-Kwong 、Peng-Robinson、API Soave-Redlich-Kwong 、Lee-Kesler、Bene dict-Webb-Rubin-Starling 、Latent Heat 、Electrolyte 、Heat of Mixing by Gamma 等。

CHEMCAD.2-数据库简介：CHEMCAD是一种流程模拟软件，广泛用于化工工艺的设计、优化和分析。

CHEMCAD 的核心是其数据库，其中包含了大量的化学物质和工艺流程模型。

本文将介绍CHEMCAD.2数据库的特点和功能。

特点：1. 大量的化学物质数据：CHEMCAD.2数据库包含了数千种化学物质的物理化学性质数据，包括密度、粘度、热容、蒸汽压等。

这些数据是基于实验结果和文献资料进行整理和归纳的，可以帮助工程师准确地模拟各种化学反应和物质转化过程。

2. 多种工艺模型：CHEMCAD.2数据库还包含了众多的工艺流程模型，涵盖了各个领域的化工工艺，包括油田开发、炼油、化肥生产、聚合物生产等。

这些模型是基于化工工程学原理和实际生产经验构建的，可以帮助工程师快速地搭建流程模拟和优化模型。

3. 可更新的数据：CHEMCAD.2数据库定期更新，以保持其中的数据和模型的准确性。

用户可以通过软件的更新功能，获取最新的物理化学性质数据和工艺模型，确保模拟结果的可靠性。

4. 用户自定义数据：CHEMCAD.2数据库还允许用户自定义和添加数据，以满足特定工艺的需求。

用户可以根据实验数据和自己的知识，添加新的物质数据或修改现有数据，以获得更准确的模拟结果。

功能：1. 物性计算：CHEMCAD.2数据库可以根据用户输入的物质组成和条件，计算相应的物理化学性质，如密度、粘度、蒸汽压等。

这些计算结果可以作为模拟的输入和输出，帮助工程师理解和分析工艺过程。

2. 流程模拟：CHEMCAD.2数据库提供了丰富的化学反应和工艺流程模型，可以帮助工程师构建复杂的流程模拟模型。

用户可以将不同的模块和单元组合起来，实现整个工艺流程的模拟和优化。

3. 优化分析：CHEMCAD.2数据库还提供了多种优化算法，用于寻找最佳的工艺参数。

用户可以设置优化目标和变量范围，让软件自动调整参数，以得到最优的工艺设计。

4. 可扩展性：CHEMCAD.2数据库支持与其他软件和数据库的集成，可以与CAD软件、ERP系统和数据库管理系统等进行数据交换和共享。

1.CHEMCAD 软件概述：CHEMCAD 系列软件是美国 Chemstations 公司开发的化工流程模拟软件。

使用它，可以在计算机上建立与现场装置吻合的数据模型，并通过运算模拟装置的稳态或动态运行，为工艺开发、工程设计、优化操作和技术改造提供理论指导。

1.1 使用 CHEMCAD 可以做的工作主要有以下几项：A.设计更有效的新工艺和设备使效益最大化B.通过优化/脱瓶颈改造减少费用和资金消耗C.评估新建/旧装置对环境的影响D.通过维护物性和实验室数据的中心数据库支持公司信息系统1.2CHEMCAD 中的单元操作：CHEMCAD 提供了大量的操作单元供用户选择，使用这些操作单元，基本能够满足一般化工厂的需要。

对反应器和分离塔，提供了多种计算方法。

ChemCAD 可以模拟以下单元操作：蒸馏、汽提、吸收、萃取、共沸、三相共沸、共沸蒸馏、三相蒸馏、电解质蒸馏、反应蒸馏、反应器、热交换器、压缩机、泵、加热炉、控制器、透平、膨胀机等 50 多个单元操作。

1.3 热力学物性计算方法：CHEMCAD提供了大量的最新的热平衡和相平衡的计算方法，包含39种K值计算方法，和 13 种焓计算方法。

K 值方法主要分为活度系数法和状态方程法等四类，其中活度系数法包含有 UNIFAC 、U PLM (UNIFAC for Polymers)、 W ilson 、T . K. Wilson 、HRNM Mo dified Wilson 、Van Laar 、Non-Rando m Two Liquid (NRTL) 、Margules 、GMAC (Chien-Null) 、Scatchard-Hildeb rand (Regular Solution)等。

焓计算方法包括 Redlich-Kwong 、 Soave-Redl ich-Kwong 、Peng-Robinson、API Soave-Redlich-Kwong 、Lee-Kesler、Bene dict-Webb-Rubin-Starling 、Latent Heat 、Electrolyte 、Heat of Mixing by Gamma 等。

第一章ChemCAD软件介绍第一章ChemCAD软件简介ChｅmCＡD是一个用于对化学和石油工业、炼油、油气加工等领域中的工艺过程进行计算机模拟的应用软件,是工程技术人员用来对连续操作单元进行物料平衡和能量平衡核算的有力工具。

使用它，可以在计算机上建立与现场装置吻合的数据模型,并通过运算模拟装置的稳态或动态运行，为工艺开发、工程设计以及优化操作提供理论指导。

1.１认识ＣheｍCAD１.１.1ＣｈｅｍCAD能为您做什么？ＣｈemCAD是一个化工生产计算机模拟软件，在工艺开发、工程设计、优化操作和技术改造中都能发挥很大的作用。

（１)工程设计:在工程设计中，无论是建立一个新厂或是对老厂进行改造,ＣhｅmCAD都可以用来选择方案，研究非设计工况的操作及工厂处理原料范围的灵活性。

工艺设计模拟研究不仅可以避免工厂设备交付前的费用估算错误,还可用模拟模型来优化工艺设计, 同时通过进行一系列的工况研究，来确保工厂能在较大范围的操作条件内良好运行。

即使是在工程设计的最初阶段，也可用这个模型来估计工艺条件变化对整个装置性能的影响。

(2)优化操作：对于老厂，由ＣhｅｍCＡD建立的模型可作为工程技术人员用来改进工厂操作、提高产量的产率以及减少能量消耗的有力工具。

可用模拟的方法来确定操作条件的变化以适应原料、产品要求和环境条件的变化。

该模型可指导工厂的操作以降低费用、提高产率。

这样的例子在一些流程模拟软件应用较好的化工装置可以举出很多。

(3)技术改造： ChemCAＤ也可用模拟研究工厂合理化方案以消除“瓶颈”问题，或采用先进技术改善工厂状况的可行性，如采用改进的催化剂、新溶剂或新的工艺过程操作单元。

1.1.2CｈｅmCAＤ单元操作CheｍＣAD提供了大量的操作单元供用户选择,使用这些操作单元，基本能够满足一般化工厂的需要。

对反应器和分离塔,提供了多种计算方法。

ChemCＡD 可以模拟以下单元操作：单元操作:蒸馏、汽提、吸收、萃取、共沸、三相共沸、共沸蒸馏、三相蒸馏、电解质蒸馏、反应蒸馏反应器、热交换器、压缩机、泵、加热炉、控制器、透平、膨胀机、结晶罐、离心机、旋风分离器、湿式旋风分离器、文氏洗气器、袋式过滤机、真空过滤机、压碎机、研磨机、静电收集器、洗涤机、沉淀分离器、间歇蒸馏、间歇反应器、PIＤ控制模块、流量控制阀、记录器模块(选项）以上共50多个单元操作，当然ChemＣAD可将每个单元操作组织起来，形成整个车间或全厂的流程图,进而完成整个模拟计算。