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Aspen plus模拟塔和的选型和计算.docx

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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

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

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

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

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

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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