Aspen精馏过程模拟
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ASPENPLUS模拟计算乙烯精馏生产工艺乙烯是一种重要的基础化工原料,被广泛用于塑料、橡胶、纺织、化肥等行业。
乙烯的生产通常通过乙烷的裂解来实现,然后对产物进行精馏分离。
在ASPENPLUS软件中,我们可以使用模拟计算来研究乙烯精馏的生产工艺。
以下是一个关于乙烯精馏的工艺流程模拟计算的示例。
首先,我们需要建立一个乙烯精馏塔的模型。
我们可以选择合适的塔模型,例如McCabe-Thiele模型。
然后,我们需要输入原料的物性数据,例如乙烯和乙烷的物理属性,以及裂解过程中形成的其他组分的数据。
接下来,我们需要定义裂解的反应过程。
乙烷经过裂解反应产生乙烯和其他副产物。
我们可以选择合适的反应模型,例如矿物油裂解反应模型。
然后,我们需要指定反应的条件,例如温度和压力。
在模拟计算中,我们还需要考虑其他的操作条件,例如塔顶和塔底的温度和压力,以及塔内的塔板数目和塔板的设计参数。
这些参数的选择将直接影响到乙烯的分离效果和产品纯度。
在进行模拟计算之前,我们还需要制定一个目标函数。
例如,我们可以设定乙烯的纯度和回收率作为优化目标。
然后,我们可以根据目标函数进行优化计算,以确定最佳操作条件和设计参数。
在模拟计算完成后,我们可以通过查看计算结果和对比不同操作条件下的性能指标来评估乙烯生产工艺的优劣。
例如,我们可以比较不同温度和压力条件下的乙烯回收率和纯度,以确定最佳操作条件。
此外,我们还可以通过敏感性分析来评估不同因素对乙烯生产工艺的影响。
例如,我们可以分析温度、压力、反应物料比例等因素对乙烯纯度的影响,并找到优化方案。
总之,ASPENPLUS软件是一种实用的工具,可以用于乙烯精馏生产工艺的模拟计算。
通过合理设置模拟计算的参数和目标函数,我们可以研究不同操作条件和设计参数对乙烯生产的影响,并找到最佳的操作条件和设计方案。
ASPENPLUS模拟计算乙烯精馏生产工艺乙烯是一种重要的有机化工原料,广泛应用于塑料、合成纤维、橡胶等领域。
精细的乙烯精馏生产工艺对于获得高纯度的乙烯产品至关重要。
在本文中,将使用ASPENPLUS软件进行乙烯精馏生产工艺的模拟计算。
首先,需要建立物料平衡模型。
假设进料为乙烯和杂质物料,出料为乙烯和杂质物料的混合物。
首先,可以使用MESH分离块对进料进行塔板线性分离,并定义进料进口的操作条件。
然后,可以选择塔板压降模型,然后设置相平衡模型,例如使用UNIFAC-RK模型。
接下来,需要定义塔板的结构和操作参数。
在塔顶设置乙烯的回收器,并在塔底设置乙烯的热循环回收,以提高乙烯的回收率和纯度。
然后,需要选择合适的塔板类型和厚度。
请注意,在乙烯精馏塔中,常用的塔板类型有Sieve Tray、Valve Tray、Bubble Cap Tray等。
我们可以选择其中一种适合的塔板类型。
在进行塔板设计时,需要选择适当的塔心直径、液体停留时间和气体速度,以确保塔板的正常运行。
同时,还需要通过指定冷冻器、热交换器等设备,控制塔顶和塔底的温度。
完成了物料平衡和塔板设计后,接下来需要进行乙烯的精馏过程的热力学计算。
在ASPENPLUS中,可以选择适当的热力学模型,如NRTL或UNIFAC模型,以模拟乙烯的汽液相平衡行为。
此外,还可以通过设置温度、压力和摩尔流量等操作参数,优化乙烯的回收率和纯度。
最后,可以进行仿真计算和结果分析。
在ASPENPLUS中,可以使用数据回归方法,通过各个操作参数的变化,建立乙烯精馏过程的模拟模型。
通过模拟计算,可以得到乙烯的纯度、回收率以及杂质物料的分离效果。
然后,可以根据需求进行调整,以优化乙烯精馏生产工艺。
研究结果显示,通过ASPENPLUS的模拟计算,可以实时监测乙烯精馏过程的各项参数,包括温度、压力、流量等,并通过调整操作参数,实现乙烯的高回收率和高纯度。
同时,模拟计算还可以预测乙烯精馏过程中可能出现的问题,并提供相应的解决方案。
精馏塔设计初步介绍1.设计计算◆输入参数:●利用DSTWU模型,进行设计计算●此时输入参数为:塔板数(或回流比以及最小回流比的倍数)、冷凝器与再沸器的工作压强、轻组分与重组分的回收率(可以从产品组成估计)、冷凝器的形式◆输出参数(得到用于详细计算的数据):●实际回流比●实际塔板数(实际回流比和实际塔板数可以从Reflux Ratio Profile 中做图得到)●加料板位置(当加料浓度和此时塔板上液体浓度相当时的塔板)●蒸馏液(馏分)的流量●其他注:以上数据全部是估计得初值,需要按一定的要求进行优化(包括灵敏度以及设计规定的运用),优化主要在RadFrac模型中进行。
2.详细计算◆输入参数:●输入参数主要来自DSTWU中理论计算的数据◆输出参数:●输出的主要是设计板式塔所需要的水力学数据,尺寸数据等其他数据(主要是通过灵敏度分析以及设计规定来实现)3.疑问●在简捷计算中:回收率有时是估计值,它对得到详细计算所需的数据可靠性的影响是不是很大?●在简捷计算中:有多少个变量,又有多少个约束条件?●在简捷计算中:为什么回流比和塔板数有一定的关系?简捷计算(对塔)1.输入数据:●Reflux ratio :-1.5(估计值,一般实际回流比是最小回流比的1.2—2倍)●冷凝器与再沸器的压强:1.013 ,1.123 (压降为0.11bar)●冷凝器的形式:全冷凝(题目要求)、●轻重组分的回收率(塔顶馏出液):0.997 ,0.002 (如果没有给出,可以根据产品组成估计)●分析时,注意Calculation Option 中的设置,来确定最佳回流比以及加料板位置2.输出数据:●Reflux Ratio Profile中得到最佳的回流比与塔板数为:塔板数在45—50中选择,回流比在:0.547 —0.542●选定塔板数为:48,回流比为:0.544●把所选的塔板数回代计算,得到下列用于RadFrac模型计算的数据(见下图):●●从图中可得:实际回流比为:0.545(摩尔比);实际塔板数为:48;加料板位置:33;Distillate to feed fraction :0.578(自己认为是摩尔比,有疑问??);馏出液的流量:11673.5kg/h疑问:进料的流量是怎么确定的,肯定是大于11574kg/h,通过设计规定得到甲醇产量为:11574kg/h(分离要求),求出流量为:16584.0378kg/h。
摘要以甲醇和醋酸的酯化反应为例,介绍了用AspenPlus软件模拟计算反应精馏过程的方法。
计算过程包括:(1)对反应精馏塔模型进行合理的简化;(2)选取合适的数学模型和热力学模型;(3)选取合适的参数。
计算初步确定了最佳回流比,合理的甲醇过量程度,并通过灵敏度分析得出灵敏板的大概位置。
本计算结果可作为反应精馏实验的基础。
关键词酯化反应AspenPlus反应精馏中图分类号TQ018作者简介:樊艳良女1973年生工程师主要从事工艺设计和项目设计管理工作Vol.32No.5May2007上海化工ShanghaiChemicalIndustry14・・第5期樊艳良:用AspenPlus对反应精馏的模拟计算HOAc+MeOH←→MeOAc+H2O上述反应具有如下特点:(1)为液相可逆反应,转化率受化学平衡的限制。
若通过提高反应温度增加反应速率,则逆反应-水解反应的速率也会随之加快。
(2)反应体系存在复杂的共沸物,难以制备高纯度的MeOAc。
MeOAc/H2O、MeOAc/MeOH能够形成共沸物(见表1),且共沸物与产品MeOAc的沸点非常接近,所以常规精馏难以直接制备纯度大于95%的MeOAc。
表1常压下酯化系统的共沸物性质(3)需要采用强酸性催化剂(如浓硫酸、对甲苯磺酸、强酸型阳离子交换树脂、杂多酸、固体超强酸、分子筛等),以提高反应速率。
对于传统的酯化工艺,由于反应物和产物同时存在于反应体系中,受化学平衡的限制,原料转化率不高,未转化的原料必须循环利用,增加了能耗。
同时,需要设置一系列萃取精馏塔及相关设备,以打破共沸物,得到高纯度的MeOAc。
显而易见,传统的酯化工艺流程繁琐、能耗高、投资大。
反应精馏技术的出现,成功解决了这一问题。
2.2反应精馏酯化工艺介绍反应精馏塔是酯化工艺的核心设备,自下而上分为四段:气提段、反应段、萃取段和精馏段。
原料醋酸从塔上部的萃取段进入塔内,浓硫酸催化剂从萃取段底部进入塔内,而原料甲醇从反应段的中下部加入,见图1。
一、首先用简捷法模拟,选择DSTWU模块,精馏装置如下截图对文件命名并自定义单位如截图所示然后在计算机上输入物料的组成,如下截图所示选择一个热力学方法为SRK方法如下截图所示对1号进料物流管进行参数设定,为泡点进料,进料压力为16.5Kg/cm2,进料流量为100kmol/h。
还有物料组成及比例如下截图所示对精馏塔进行参数的设定,回流比为最小回流比的1.2倍,塔顶轻组分丙烷的含量为0.999,重组分含量丁烷为0.001,参数设定值如下截图所示参数设定完成运行软件并查看结果,计算结果如下图所示从结果可知实际的回流比为1.198,实际塔板数为38块,实际的进料板为第17块板,冷凝器的温度为44.25℃,塔釜的温度为116.88℃。
二、进行严格法计算根据简化法得到的条件进行模拟选择Radfrac模块,模拟装置图如下截图对文件命名并自定义单位如截图所示在计算机上输入物料的组成,如下截图所示选择一个热力学方法为SRK方法如下截图所示对1号进料物流管进行参数设定,为泡点进料,进料压力为16.5Kg/cm2,进料流量为100kmol/h。
还有物料组成及比例如下截图所示对塔进行参数设置,根据简化法的计算结果知,塔板数为38,实际回流比为1.198。
再根据题目设计的要求冷凝器为全回流,塔顶的采出率为80。
参数如下截图所示:根据简化法结果进料板为第十七块板进料,截图如下设置塔顶压力为16kg/cm2,冷凝器压力为15.8kg/cm2,全塔的压降为0.2kg/cm2。
设置如下截图所示参数设置完成并运行软件,查看结果不满足分离的目的,则进行自定义设定,目标值设定为0.001选择丙烷选择3号物流设置回流比的可变范围为1到100,增量为0.1运行软件查看结果满足分离的要求。
接下来进行灵敏度分析以确定最佳的进料位置参数设置完成并运行软件查看灵敏度分析的结果如下截图从结果的表中可以看出第22块板的回流比,冷凝器的热负荷,再沸器的热负荷都是最小的,从而可以知道最佳的进料位置为第22块板并对数据在plot里作出X-Y的曲线图如下截图所示从图中也可以明显的看出最佳的进料板为第22块塔板。
ASPEN共沸精馏模拟例39丁醇和水的非均相共沸精馏(1) 分离任务课本例题3-9进料F=5000kmol/h,原料组成为水28%,丁醇72%,气液混合进料,气相分率为30%。
分离要求:丁醇产品中含水不大于0.04(摩尔分数),废水中含正丁醇不大于0.005(摩尔分数)。
(2) 流程的确定建立如图所示的流程图。
流程的描述:原料在合适的位置进入丁醇塔TOWER1,塔顶无冷凝器,出共沸组成,塔底为丁醇出口;塔顶共沸物经冷凝后分相,醇相回流至TOWER1作为回流液,水相作为水塔TOWER2的进料和回流液;TOWER2塔底为废水,塔顶为共沸物,经冷凝和分相后循环。
分析:f<Xα<Xβ,应在A( 根据题中可知, Xα=0.573,Xβ=0.975,故X丁醇塔进料。
B( 利用三相闪蒸模型,直接模拟冷凝器和分相器。
规定气相分率为0,饱和液体回流。
(3) 物性方法的选择丁醇和水是二元极性体系,所以NRTL方程能够很好的描述这一平衡过程。
根据文献介绍,用ASPEN物性数据库中的NRTL模型计算得出的丁醇-水共沸物的汽液平衡数据和实际值基本一致,故选用NRTL模型为本次模拟的物性方法。
(4) 流程的模拟根据物料衡算,计算出丁醇塔B1=3743.5kmol/h,水塔B2=1256.5kmol/h.同时由于,如果两塔同时给定塔顶采出率或者塔底采出率时,很难收敛。
故选择TOWER1给定塔底采出率,TOWER2给定塔顶采出率。
最终初次收敛时的参数如下图所示:TOWER1的初始参数如下图所示:TOWER2初始参数如下图所示:(5) 流程的优化根据变压精馏的原理用design限定TOWER1的塔底采出率。
(1) 经分析可得,TOWER2的塔顶采出率影响循环量。
故在全流程中,对其做灵敏度分析。
Q1为冷凝器能耗,Q2为TOWER1能耗,Q3为TOWER2能耗。
(2)满足design的条件下,塔板数的优化。
TOWER1S-2塔板数灵敏度分析当塔板数继续减小时,收敛有点困难,采用手动调节。
本科毕业设计(论文)本科毕业设计乙苯与苯乙烯精馏过程的Aspen Plus模拟目录1前言 (1)1.1精馏原理及发展 (2)1.1.1精馏塔设备的介绍 (2)1.1.2塔板的类型及性能评价 (2)1.1.3精馏过程进行计算机模拟 (3)1.1.4精馏传质动力学研究更加深入 (3)1.1.5精馏节能技术研究势在必行 (3)1.2 精馏特点 (4)1.3 精馏问题描述 (4)1.4 化工过程模拟 (5)1.4.1化工过程模拟系统的发展 (5)1.5流程模拟技术 (5)1.6精馏模拟软件——Aspen Plus简介 (5)1.7模拟计算 (6)1.7.1 物性计算 (6)1.7.2 操作模型与计算方法 (6)1.8 本文研究的主要内容 (6)2 流程简介 (7)2.1分离物质的起始条件 (7)2.2模拟流程图 (7)3 Aspen Plus模拟计算 (8)3.1模拟流程 (8)3.1.1建立流程 (8)3.1.2进料组分 (8)3.1.3设置物性方法 (9)3.1.4流量参数设置 (10)3.1.5精馏塔的参数设置 (10)3.1.6输出模拟结果 (11)4 灵敏度分析 (15)4.1灵敏度分析 (15)4.2模型分析工具设置 (15)4.2.1创建分析单元S-1 (15)4.2.2创建分析变量与设置被控变量 (16)4.2.3设置操作变量 (17)4.3计算结果及其分析 (18)4.3.2数据分析 (19)5 CupTower对塔的设计计算及校核 (20)5.1 精馏段的塔板设计 (20)5.1.1 基本参数的设置 (20)5.1.2 塔板计算结果 (21)5.1.3 校核 (22)5.2 提馏段塔板工艺设计 (24)5.2.1 基本参数的设置 (24)5.2.2 塔板计算结果 (25)5.2.3 校核 (26)结论 (29)参考文献 (30)附录一:TPFQ结果数据 (31)附录二:气相组成分布 (33)附录三:精馏段塔板工艺设计数据 (35)附录四:提馏段工艺设计结果数据 (37)致谢 (39)乙苯与苯乙烯精馏过程的Aspen Plus模拟摘要本文主要论述利用Aspen Plus模拟乙苯、苯乙烯两组分在精馏塔的分离情况,在DSTWU模拟操作计算得出结果的基础上,然后再重新选取数据,用RadFrac模块进行精确计算,再根据浓度分布剖形的结果选取最佳进料位置,重新进行校核计算,为了达到预期的分离效果,通过改变操作条件:如进料位置等,对结果进行比较,通过比较分析,对操作条件进行分析,进而完成本次对精馏塔分离的模拟任务,之后利用CUPTOWER软件对塔板进行设计,得出塔板结构参数和工艺参数。
Aspen精馏模拟的步骤一、板式塔工艺设计首先要知道工艺计算要算什么?要得到那些结果?如何算?然后再进展下面的计算步骤。
其次要知道你用的软件〔或软件模块〕能做什么,不能做什么?你如何借助它完成给定的设计任务。
设计方案,包括设计方法、路线、分析优化方案等,应该是设计开题报告中的一部份。
没有很好的设计方案,具体作时就会思路不清晰,足见开题的重要性。
下面给出工艺设计计算方案参考,希望借此对今后的构造和强度设计作一个详细的设计方案,明确的一下接下来所有工作详细步骤和方法,以便以后设计工作顺利进展。
板式塔工艺计算步骤1.物料衡算〔手算〕目的:求解 aspen 简捷设计模拟的输入条件。
容:(1) 组份分割,确定是否为清晰分割;(2)估计塔顶与塔底的组成。
得出结果:塔顶馏出液的中关键轻组份与关键重组份的回收率参考:"化工原理"有关精馏多组份物料平衡的容。
2.用简捷模块〔DSTWU〕进展设计计算目的:结合后面的灵敏度分析,确定适宜的回流比和塔板数。
方法:选择设计计算,确定一个最小回流比倍数。
得出结果:理论塔板数、实际板数、加料板位置、回流比,蒸发率等等 RadFarce 所需要的所有数据。
3.灵敏度分析目的:1.研究回流比与塔径的关系〔NT-R〕,确定适宜的回流比与塔板数。
2.研究加料板位置对产品的影响,确定适宜的加料板位置。
方法:可以作回流比与塔径的关系曲线〔NT-R〕,从曲线上找到你所期望的回流比及塔板数。
得到结果:实际回流比、实际板数、加料板位置。
4. 用DSTWU再次计算目的:求解aspen塔详细计算所需要的输入参数。
方法:依据步骤3得到的结果,进展简捷计算。
得出结果:加料板位置、回流比,蒸发率等等 RadFarce 所需要的所有数据。
5. 用详细计算模块〔RadFrace〕进展初步设计计算目的:得出构造初步设计数据。
方法:用 RadFrace 模块的Tray Sizing〔填料塔用PAking Sizing〕,利用第4步〔DSTWU〕得出的数据进展准确设计计算。
Aspen精馏模拟的步骤一、板式塔工艺设计二、首先要知道工艺计算要算什么要得到那些结果如何算然后再进行下面的计算步骤。
三、其次要知道你用的软件(或软件模块)能做什么,不能做什么你如何借助它完成给定的设计任务。
四、设计方案,包括设计方法、路线、分析优化方案等,应该是设计开题报告中的一部份。
没有很好的设计方案,具体作时就会思路不清晰,足见开题的重要性。
下面给出工艺设计计算方案参考,希望借此对今后的结构和强度设计作一个详细的设计方案,明确的一下接下来所有工作详细步骤和方法,以便以后设计工作顺利进行。
五、板式塔工艺计算步骤六、 1.物料衡算(手算)七、目的:求解aspen 简捷设计模拟的输入条件。
八、内容:(1) 组份分割,确定是否为清晰分割;九、 (2)估计塔顶与塔底的组成。
十、得出结果:塔顶馏出液的中关键轻组份与关键重组份的回收率十一、参考:《化工原理》有关精馏多组份物料平衡的内容。
十二、 2.用简捷模块(DSTWU)进行设计计算十三、目的:结合后面的灵敏度分析,确定合适的回流比和塔板数。
十四、方法:选择设计计算,确定一个最小回流比倍数。
十五、得出结果:理论塔板数、实际板数、加料板位置、回流比,蒸发率等等RadFarce 所需要的所有数据。
十六、 3.灵敏度分析十七、目的:1.研究回流比与塔径的关系(NT-R),确定合适的回流比与塔板数。
十八、 2.研究加料板位置对产品的影响,确定合适的加料板位置。
十九、方法:可以作回流比与塔径的关系曲线(NT-R),从曲线上找到你所期望的回流比及塔板数。
二十、得到结果:实际回流比、实际板数、加料板位置。
二十一、 4. 用DSTWU再次计算二十二、目的:求解aspen塔详细计算所需要的输入参数。
二十三、方法:依据步骤3得到的结果,进行简捷计算。
二十四、得出结果:加料板位置、回流比,蒸发率等等RadFarce 所需要的所有数据。
二十五、 5. 用详细计算模块(RadFrace)进行初步设计计算二十六、目的:得出结构初步设计数据。
甲醇精馏塔的核算一.设计任务要求:⑴建立流程图;⑵输入物料;⑶选择合适的物性方法;⑷查看计算结果。
二.DSTWU精馏模型建立选择DSTWU简捷精馏计算模型。
DSTWU 可对一个带有分凝器或全凝器一股进料和两种产品的蒸馏塔进行简捷精计算,假设恒定的摩尔溢流量和恒定的相对挥发度2.1 定义模拟流程2.1.1创建精馏塔模块在模型库中选择塔column标签,如图1。
图12.1.2点击该DSTWU模型的下拉箭头,弹出三个等效的模块,任选其一,如图2所示。
图22.1.3在空白流程图上单击,即可绘出一个精馏塔模型如图3所示。
图32.2绘制物流2.2.1单击流股单元下拉箭头,选择流股类型,在这里我们选择material类型,选择后得到图4所示。
图42.2.2在箭头提示下我们可以根据需要来绘制流股,其中红色箭头表示必须定义的流股,蓝色箭头表示可选定义的流股,不同的模型根据设计任务绘制,本例一股进料、塔顶和塔底两股出料,如图5。
图52.3模块和物流命名选择中流股/模块(单击流股/模块),点击鼠标右键,在弹出的菜单中选择rename stream或rename block,在对话框中输入改后的名称,即可改变名称。
在这里我们将入料改为FEED;塔顶出料改为D;塔底出料改为L;改变名称后的流程图如图6所示.图6三.模拟设置3.1单击N->快捷键,进入初始化设置页面,如图7.用户可以对Aspen Plus做全局设置、定义数据输入输出单位等。
图73.2定义数据输入输出单位Aspen plus提供了英制、公斤米秒制、国际单位制三种单位制.输入数据可以在输入时改变单位,输出报告则在此选择的单位制输出系统自身有一套默认的设置。
用户也可以根据要求来自己修改或定义包括单位及其他全局设置,在这里我们使用系统默认的设置。
3.3定义用户与工程信息“Setup/Specifications”页面的Accounting 选择项页面(如图8)。
应用AspenPlus软件模拟二异丙苯精馏过程1. 引言介绍二异丙苯的生产和精馏技术,并指出本文着眼于应用AspenPlus软件模拟二异丙苯精馏过程的可行性和必要性。
2. AsenPlus软件的理论基础简要阐述AspenPlus软件的原理和功能,介绍其常用的计算方法和模块,以及对相平衡和传质的处理方法。
3. 二异丙苯精馏过程的模拟与分析构建二异丙苯精馏的模型,详细介绍精馏塔的结构和参数的设置;选取合适的热力学模型和组分数据,并结合实际工艺条件进行模拟分析;通过分析各成分的流量、浓度、塔板温度等关键指标的变化,掌握二异丙苯精馏过程的规律。
4. 模拟结果的验证与优化通过与实际生产工艺数据的对比,评估模拟结果的可靠性和适用性;在此基础上,提出优化建议,改进生产工艺,提高精馏产品质量和产量。
5. 结论对本文的研究结果进行总结,指出模拟结果的优化对二异丙苯精馏过程的控制和优化具有重要意义,同时也为其他精馏过程的数字化设计和优化提供了借鉴参考。
引言二异丙苯是一种常用的溶剂和功能材料,广泛应用于化工、胶粘剂、涂料、化妆品等领域。
在其生产过程中,精馏技术是一种重要的分离纯化方法,可用于去除杂质、提高纯度、调节组分比例等目的。
因此,对二异丙苯的精馏过程进行研究和优化,具有重要的理论和应用价值。
传统的精馏过程主要靠运营经验和试验实验来掌握,这种方法存在精度低、成本高、效率低等问题。
近年来,随着科学技术的发展,数字化设计和模拟模拟技术在化工工程中的应用得到了广泛的关注和研究。
AspenPlus是一种常用的流程模拟软件,可以进行各种化工过程的数字化设计和优化。
因此,本文旨在应用AspenPlus软件模拟二异丙苯精馏过程,探究其分离规律和优化方法。
首先,本文将介绍二异丙苯的生产和精馏技术,并指出本文的研究意义和目的。
其次,本文将阐述AspenPlus软件的理论和方法,包括其基本原理、计算方法和模块。
在此基础上,本文将构建二异丙苯精馏过程的模型,并详细介绍精馏塔的结构和参数设置。