王勇曹光涛毕业设计设计分离甲醇水正丙醇混合物精馏塔.docx
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王勇曹光涛毕业设计设计分离甲醇水正丙醇混合物精馏塔
Aspenplus模拟精馏塔说明书
一、设计题目
根据以下条件设计一座分离甲醇、水、正丙醇混合物的连续操作常压精馏塔:
生产能力:
100000吨精甲醇/年;原料组成:
甲醇70%w,水28.5%w,丙醇1.5%w;产品组成:
甲醇≥99.9%w;废水组成:
水≥99.5%w;进料温度:
323.15K;全塔压降:
0.011MPa;所有塔板Murphree效率0.35。
二、设计要求
对精馏塔进行详细设计,给出下列设计结果并利用AutoCAD绘制塔设备图,并写出设计说明。
(1).进料、塔顶产物、塔底产物、侧线出料流量;
(2).全塔总塔板数N;最佳加料板位置NF;最佳侧线出料位置NP;
(3).回流比R;
(4).冷凝器和再沸器温度、热负荷;
(5).塔内构件塔板或填料的设计。
三、分析及模拟流程
1.物料衡算(手算)
目的:
求解Aspen简捷设计模拟的输入条件。
内容:
(1)生产能力:
一年按8000hr计算,进料流量为
100000/(8000*0.7)=17.86t/hr。
(2)原料、塔顶与塔底的组成(题中已给出):
原料组成:
甲醇70%w,水28.5%w,丙醇1.5%w;
产品:
甲醇≥99.9%w;废水组成:
水≥99.5%w。
(3).温度及压降:
进料温度:
323.15K;全塔压降:
0.011MPa;
所有塔板Murphree效率0.35。
2.用简捷模块(DSTWU)进行设计计算
目的:
对精馏塔进行简捷计算,根据给定的加料条件和分离要求计算最小回流比、最小理论板数、理论板数和加料板位置。
3.灵敏度分析
目的:
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;研究加料板位置对产品的影响,确定合适的加料板位置。
方法:
作回流比与塔径的关系曲线(NT-R),从曲线上找到期望的回流比及塔板数。
4.用详细计算模块(RadFrac)进行计算
目的:
精确计算精馏塔的分离能力和设备参数。
方法:
用RadFrac模块进行精确计算,通过设计规定(DesignSpecs)和变化(Vary)两组对象进行设定,检验计算数据是否收敛,计算出塔径等主要尺寸。
5.塔板设计
目的:
通过塔板设计(Traysizing)计算给定板间距下的塔径。
方法:
在Specification表单中输入该塔段(Trayedsection)的起始塔板(Startingstage)和结束塔板(Endingstage)、塔板类型(Traytype)、塔板流型程数(Numberofpasses)、以及板间距(Trayspacing)等几何结构参数。
6.塔板核算
目的:
计算塔板的热负荷。
方法:
对第5步的计算结果(塔径)按设计规范要求进行必要的圆整,用RadFrac模块的TrayRating,对塔进行设计核算。
7.设计结果汇总
进料
塔顶
塔底
侧线
流量/kmol/h
392.386067
221.698128
165.687939
5
温度/℃
50
64.6
95.8
84.7
操作压力/atm
1
回流比
1.54309104
塔板形式
筛板式
塔径/m
塔板间距/m
1.8
0.5
塔板数
总塔板数N
最佳加料板位置NF
最佳侧线
出料位置NP
52
36
50
一.用简捷模块(DSTWU)进行初步模拟
1.连接流股
图1-1
2.设定全局特性
图1-2
3.输入化学组分信息
图1-3
4.选择计算方法和模型
图1-4
5.输入外部流股信息
图1-5
6.输入单元模块参数
图1-6
7.运行程序
图1-7
8.查看结果
图1-8
a.流股信息
图1-9
b.最小回流比:
0.4808477;实际回流比:
0.63749982;最小理论板数:
10;
理论板数:
20;加料板位置:
13。
(如图1-10)
图1-10
图1-11
二、灵敏度分析
图2-1
绘NT-R图
图2-2
三、用详细计算模块(RadFrac)进行计算
1.将DSTWU模型换成RadFrac模型
图3-1
2.设定配置
图3-2
3.设定流股
图3-3
4.设定压强
图3-4
5.运行程序
图3-5
6.查看结果
图3-6
7.连接侧线出料并计算
图3-7
图3-8
图3-9
8.加入Murphree效率并计算
图3-10
图3-11
图3-12
图3-13
9.运行程序
图3-14
10.查看结果
图3-15
11.反复计算,直到进料板的甲醇含量接近0.7
图3-16
图3-17
图3-18
第36快板的甲醇含量为0.7,满足设计要求,计算完毕。
12.设定设计规定(DesignSpecs)和变化(Vary)
图3-21
图3-22
图3-23
图3-24
图3-25
图3-26
进料、塔顶产物、塔底产物、侧线出料流量
图3-27
冷凝器参数
图3-28
再沸器参数
图3-29
四、塔板设计
塔板类型选为筛板塔;板间距(Trayspacing)选为0.5m。
图4-1
图4-2
图4-3
塔内径:
1.76m,圆整为1.8m;降液管截面积:
0.09999958;
侧降液管流速:
0.01675961m/s;侧堰长:
1280,查文献圆整。
图4-4
五、塔板核算
图5-1
图5-2
图5-3
最大液泛因子:
0.7674,小于0.8;最大降液管液位/板间距:
0.3138,在0.25--0.5之间,塔径核算成功。
齐齐哈尔大学
Aspenplus模拟精馏塔说明书
题目设计分离甲醇、水、正丙醇混合物精馏塔
学院化学与化学工程学院
专业班级化工114
学生姓名王泽
指导教师张宇
成绩
2014年6月13日