Aspen plus模拟塔和的选型和计算.docx
塔的选型和计算
塔类型的选择
塔设备由于要满足不同的生产需求,因此选择时需要考虑多方面的因素,如物料性质、操作条件、塔设备的性能等因素。从压降、空塔气速、塔效率等方面对两种类型的塔作简要对比如表4-1所示。
表STYLEREF1\s4-SEQ表\*ARABIC\s11板式塔和填料塔的比较
塔类型
板式塔
填料塔
(分散填料)
填料塔
(规整填料)
压力降
较大
较小
更小
空塔气速(生产能力)
较大
稍小
大
塔效率
较稳定,大塔板比小塔板效率更高
塔径φ1500mm以下效率高(塔径越大,效率越低)
较前两者高
液气比
适应范围较大
对液体喷淋量有一定要求较小
范围较大
持液量
适应范围较大
较小
较小
材质要求
较大
可用非金属耐腐蚀材料
适应各类材料
安装维修
一般用金属材料制作较容易
较困难
适中
造价
直径大时一般比填料塔造价低
直径0.8m以下时比板式塔低(直径增大,造价增加)
较板式塔高
质量
较轻
重
适中
通过表4-1的对比可以看出填料塔适用于直径较小的塔,直径大于0.8m时板式塔的造价更低,板式塔的制作相对容易,填料塔困难,另外,对于操作过程中有热效应的系统,用板式塔为宜。综合考虑选择板式塔。
回流比与塔板数、进料板位置的确定
利用AspenPlus软件对精馏塔(T0303)回流比进行灵敏度分析,如图4-1、4-2所示,模拟结果整理如表4-2所示。
图STYLEREF1\s4-SEQ图\*ARABIC\s11精馏塔(T0303)最小回流比灵敏度分析图
图STYLEREF1\s4-SEQ图\*ARABIC\s12精馏塔(T0303)最小回流比灵敏度分析结果表
表STYLEREF1\s4-SEQ表\*ARABIC\s12回流比与塔板数、进料板位置一览表
名称
模拟结果
最小回流比
0.38
实际回流比
0.86
实际塔板数
40
进料塔板
25
据AspenPlus模拟结果可知最小回流比为0.48时甲醇浓度>99%,因此Rmin=0.38,R
将XF=0.8662,XD
将Xq=0.8662,yq=0.956,代入
精馏塔工艺条件的确定
根据AspenPlus流程模拟计算结果R=0.86,加料热状态参数q=1,相对挥发度
表STYLEREF1\s4-SEQ表\*ARABIC\s13已知工艺条件汇总表
名称
单位
值
原料液中甲醇含量
%
92.01
进料温度
℃
30.03
塔顶温度
℃
76.06
塔釜温度
℃
123.01
平均压强
根据AspenPlus的模拟结果计算精馏塔平均压强。
将精馏塔平均压强计算结果整理如表4-4所示。
表STYLEREF1\s4-SEQ表\*ARABIC\s14精馏塔平均压强结果表
名称
单位
值
精馏段
kPa
260
提馏段
kPa
265
全塔
kPa
205
平均温度
根据已知精馏塔工艺条件计算精馏塔平均温度。
将精馏塔平均温度计算结果整理如表4-5所示。
表STYLEREF1\s4-SEQ表\*ARABIC\s15精馏塔平均温度结果表
名称
单位
值
精馏段
℃
53.05
提馏段
℃
76.52
全塔
℃
99.53
平均摩尔质量
(1)塔顶摩尔质量
根据物料衡算可得y1=XD=0.9995,由相平衡方程解得X1=0.9983。
(2)塔底摩尔质量
根据物料衡算可知XW=0.0010,代入相平衡方程求解yw。
(3)进料板摩尔质量
根据物料衡算可知XF=0.8662,代入相平衡方程得
(4)精馏段平均摩尔质量
提馏段平均摩尔质量
平均密度
参考《石油化工设计手册》REF_Ref14738\r\h[32]将甲醇和水在不同温度下的密度整理如表4-6所示。
表STYLEREF1\s4-SEQ表\*ARABIC\s16组分密度表
t/℃
20
40
60
80
110
130
甲醇kg/m3
804.8
783.5
761.1
737.4
698.7
670.2
水kg/m3
998.2
992.2
983.2
971.8
951.0
934.8
(1)塔顶密度
利用AspenPlus模拟得到塔顶温度tD为76.06℃,由表4-6可知当塔顶温度等于80℃时,ρ甲醇=737.4Kg/m3,ρ水=971.8Kg/m3;等于60℃时,ρ甲醇=761.1Kg/m3,ρ水=983.2Kg/m3,使用内插法求解当塔顶温度等于76.06℃时,ρ甲醇和ρ水的值。
经过计算得ρ甲醇=742.069Kg/m3;ρ水=974.046Kg/m3。
已知γA=0.9997,γB=1-γA
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