aspen高级培训讲义2

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aspen⾼级培训讲义2

8 ⾼级精馏

8.1 三相精馏

例1:⽔和醇的分离

题⽬内容:1、分离甲醇、丙醇、丁醇和⽔的混合物。要求塔底产品中醇的摩尔百分含量不超过0.1%。

2、分析油相返回塔的百分数对产品纯度的影响。

主要掌握内容1、有效相的选择

2、三相计算

3、radfrac模块中⽔槽(decanter)的应⽤。

4、油相、⽔相概念

5、存在三相平衡情况平衡级的判断

已知条件:1、进料组成和条件

组分流量(kmol/hr)methanol CH4O 3.0

1-propanol C3H8O-1 1.75

n-butanol C4H10-1 2.65

water H2O 38.00

温度(C)70

压⼒(atm) 1.52、塔的规定

塔板数22

塔顶冷却器形式全凝器

在沸器釜式再沸器

进料板8

⽔槽(decanter)20

塔顶采出量 3 kmol/hr回流量150 kmol/hr(L1)

塔顶回流罐压⼒1atm

塔底再沸器压⼒ 1.3 atm3、⽔槽(decanter)的规定⽔相全回流,L2-spec=1.0 塔底⽔的摩尔含量为0.999 温度为30C

⽓油⽐0.6

油相返回量0.3~0.94、计算规定

使⽤三相物系5、温度

顶温60C

底温110C6、物性⽅法UNIFAC

8.2 塔的⼀些复杂规定

例2 ⼄烯精馏塔的模拟

题⽬内容:

分离甲烷、⼄烷、⼄烯和丙烷的混合物。要求侧线产品中⼄烷摩尔百分含量不超过0.06%;塔底产品中⼄烯摩尔百分含量不超过0.99%。

主要掌握内容:1、Heaters-coolers

2、Pumparound

3、中间冷凝器

4、中间再沸器

5、塔内某⼀板上产品组分纯度的规定

已知条件:1、进料组成和条件

组分流量(kmol/hr)methane (c1) CH4 0.4

ethylene (c2-) C2H4 2557.3

ethane (c2) C2H6 597.5propylene (c3) C3H6-2 0.6

压⼒25.6 kg/sqcmvapor fraction 1.0

2、塔的条件

塔板数120

冷却器类型部分冷凝

进料板95

再沸器类型釜式再沸器

侧线出料位置103、pumparound 规定

95块板采出

采出量为:2850 kmol/hr

汽化份率:0.94、塔的规定

塔顶冷凝器所提供的冷量为0.12 mmkcal/hr

侧线采出量为2540 kmol/hr

塔顶采出量为13.5 kmol/hr

第⼆块板的热负荷-22.5 mmkcal/hr

冷凝器压⼒19.33 kg/sqcm

再沸器压⼒21.13 kg/sqcm5、温度

stage 1 -35C

stage 2 -32C

stage 120 -10C

6、设计规定

控制第⼆块板的热负荷,使侧线⼄烷的摩尔含量为0.0006 控制侧线采出量,使⼄烯再塔底的摩尔含量为0.00997、物性⽅法:RK-SOA VE

8.3 RADFRAC收敛问题

例3:⽔/烃的分离

题⽬内容

分离丁烷、⼰烷和⽔的混合物

主要掌握内容1、复习三相精馏

2、塔的收敛

已知条件:1、进料组成和条件

组分流量(kmol/hr)n-butane C4H10-1 0.4n-hexane C6H14-1 2557.3

water H2O 597.5

压⼒ 1 bar

温度60C2、塔的条件

塔板数8

冷却器类型全凝器

进料板 5

再沸器类型釜式再沸器4、塔的规定

塔顶采出量为12 kmol/hr

塔釜蒸汽上升量50 kmol/hr

冷凝器压⼒ 1 bar

再沸器压⼒ 1 bar7、物性⽅法:UNIFAC

例4:烃类组分的分离

题⽬内容

分离丙烷、正丁烷和正癸烷的混合物

主要掌握内容1、收敛情况的判断

2、结果的可⽤性

3、塔的输⼊条件的合理化分析

4、收敛⽅法的选取

已知条件:1、进料组成和条件

组分流量(kmol/hr)n-butane C4H10-1 100 propane C3H8 100n-decane C10H22-1 200

压⼒ 2 kg/cm2

温度60C2、塔的条件

塔板数10

冷却器类型部分冷凝器

进料板9

再沸器类型釜式再沸器4、塔的规定

塔顶采出量为200 kmol/hr

塔釜蒸汽上升量200 kmol/hr

冷凝器压⼒ 1.03 kg/cm2

第⼆板压⼒ 1.2 kg/cm2

再沸器压⼒ 1.5 kg/cm25、物性⽅法:RK-SOA VE

例5:四氢呋喃与⼰烷的分离

题⽬内容:

分离四氢呋喃、正⼰烷和⽔的混合物。

主要掌握内容1、复习Radfrac中去⽔槽的应⽤

2、计算结果的分析

3、物性⽅法的重要性。

4、⼆元交互参数的估算

5、在⽂献中查到的⼆元交互作⽤参数的输⼊

已知条件:1、进料组成和条件

组分流量(kmol/hr)FEED:tetrahydrofuran C4H8-4 5n-hexane C6H14-1 995 WATER:water H2O 100

FEED:温度(C)65 压⼒(bar) 1 WATER:温度(C)25 压⼒(bar) 1

2、塔的规定

塔板数25

塔顶冷却器形式全凝器

在沸器釜式再沸器

进料板10

⽔槽(decanter) 5

塔釜采出量891.7 kmol/hr

回流⽐(MOLE)8.0

全塔压⼒ 1 bar3、⽔槽(decanter)的规定

decanter-1⽔相全回流

decanter-5液相全回流

4、计算规定

使⽤三相物系5、温度

顶温62C stage-7 66C

底温78C6、物性⽅法UNIFAC

例6:吸收塔

题⽬内容

⽤RADFRAC模拟⽔吸收⼆氧化碳的过程

主要掌握内容1、⽤RADFRAC模拟吸收过程

2、吸收过程收敛⽅法的选择3、亨利组分的应⽤

已知条件:1、进料组成和条件

组分流量(bmol/hr)GAS:N2 100CO2 100 WATER:water H2O 1650

GAS:温度(F)40 压⼒(psia)14.7 WATER:温度(F)40 压⼒(psia)14.7

2、塔的规定

塔板数20water进料板 1

gas进料板20

全塔压⼒14.7 psia3、物性⽅法:NRTL

8.4 共沸精馏和反应精馏

例7:共沸精馏塔

题⽬内容

⽤RADFRAC模拟⽔、⼄醇和环⼰烷的分离过程。要求塔底产品中⼄醇质量百分含量达到99.9%。

主要掌握内容1、复习设计规定的做法

2、共沸精馏的收敛⽅法

已知条件:1、进料组成和条件组分feed流量(kmol/hr)ch-phs流量(kmol/hr)Cyclohex C6H12-1 495

Ethanol C2H6O-2 334.8 310.25

water H2O 25.2 46.75

FEED:温度(C)50 压⼒(bar) 1.5

CH-PHS:温度(C)50 压⼒(bar) 1.5

2、塔的规定

塔板数40feed进料板 2

ch进料板10

塔顶压⼒ 1.1 bar

塔底压⼒ 1.2 bar

摩尔回流⽐ 1.0

塔顶温度65

塔底温度80stage-35温度70

mole-B 256.9 kmol/hr

3、物性⽅法:NRTL

例8:丙醇、丁醇和⽔的分离

题⽬内容

⽤RADFRAC模拟⽔、丙醇、丁醇的分离过程主要掌握内容1、复习⼆元交互作⽤参数的修正

2、复习去⽔槽的应⽤

3、强极性物系的收敛⽅法

已知条件:1、进料组成和条件

组分流量(bmol/hr)n-butane C4H10-1 6.5 propanol C3H8O-1 11water H2O 32.5

压⼒15 psia温度90.2 F2、塔的条件

塔板数13

冷却器类型全凝器

进料板 5decanter 9

再沸器类型釜式再沸器4、塔的规定

MOLE-D 29 kmol/hr MOLE-L1 100 bmol/hr

全塔压⼒:14.7 psia decanter-L1 1decanter-L2 0.2

5、物性⽅法:NRTL-RK

例9:萃取精馏甲基环⼰烷与甲苯的分离

题⽬内容

⽤RADFRAC模拟以苯酚做萃取剂分离甲基环⼰烷和甲苯的过程

主要掌握内容1、萃取精馏和收敛⽅法

2、撕裂流股和初值

3、模拟流程的完善

4、塔的合理规定

已知条件:1、进料组成和条件

组分FEED流量(bmol/hr)SOLVENT流量(bmol/hr)METHYLCYCLOHEXANE C7H14-6 200TOLUENE C7H8 200 12

PHENOL C6H6O 1188

压⼒20 psia 20 psia

温度70 F 220 F2、HEATER的规定

温度:220 F

压⼒:20 psia3、EXT-COL塔的规定

塔板数22feed进料板14

回流进料板7

塔顶压⼒16 psia

每板压降0.2 psia

摩尔回流⽐8.0mole-D 200 bmol/hr

4、PEGEN塔的规定

塔板数20feed进料板10

塔顶压⼒16 psia

每板压降0.2 psia

摩尔回流⽐ 5.0mole-D 200 bmol/hr 5、物性⽅法:UNIFAC

例10:以苯为溶剂分离异丙基醇与⽔的过程

题⽬内容

以苯为溶剂分离异丙基醇与⽔的过程,要求异丙基醇的质量纯度达到99.5%

主要掌握内容1、共沸精馏及收敛⽅法

2、纯组分物性参数及⼆元交互参数的修改

3、断裂流股的定义及允许误差的修改

4、损失溶剂的补充⽅法

5、⽤户定义收敛顺序

6、断裂流股收敛⽅法的选择

7、模拟流程的修改