基于aspen_plus的甲醇-水筛板板精馏塔辅助设计(编辑修改稿)

基于aspen_plus的甲醇-水筛板板精馏塔辅助设计(编辑修改稿)内容摘要：

15 0 16 0 17 0 18 0 19 0 20 0 21 0 22 0 23 0 24 0 25 0 26 0 27 0 28 0 29 0 30 0 31 可以查看液相组成图： 17 查看运算 结果 ， 见表 2，塔顶 甲醇 的质量分数 %，塔底 水 质量分数为 %，塔顶温度为 ℃ ，塔釜温度为 ℃。 满足题目分离要求。 表 塔顶 （ 甲醇） 数据 进料数据 塔釜 （ 水） 数据 Temperature K Pressure atm Vapor Frac 0 0 0 Mole Flow kmol/hr Mass Flow kg/hr Volume Flow l/min Enthalpy Gcal/hr Mole Flow kmol/hr CH4O H2O 在 Blocks中，选择 Profiles，查看 Hydraulics(水力学 )数据。 利用 Excel计算精馏段和提馏段的各参数平均值 表 平均值 精馏段 提馏段 进料 参数 单位 液相 气相 液相 气相 液相 温 度 ℃ 质量流量 kg/h 体积流量 m3/s 分 子 量 密 度 kg/m3 粘 度 cP 表面张力 mN/m 18 第三章 塔板塔体工艺尺寸计算 塔径计算 精馏段的气、液相体积流率为 /s1 .3 6 8 2 mV 3s1  /s0 .0 0 1 2 7 6 mL 3s1  提馏段气、液相体积流率为 /s1 .2 4 8 9 mV 3s2  /s0 .0 0 2 3 2 9 mL 3s1  取板间距： HT= Aspen plus 不仅能对精馏塔的物料衡算进行模拟计算，利用“ Tray Sizing”功能还能对模型进行塔盘以及塔板的流体力学验算进行设计计算。 1） 塔盘参数的设计 该塔从塔顶分出 甲醇 馏分，因 甲醇 的 馏分流量小，气相负荷小，塔径小，采用单流型筛板。 在“ Tray Sizing”子目录，再点击“ New”按钮，创建一个塔板模拟对象，点击“ OK”。 在“ Specification”页面，根据精馏塔的实际塔板数，扣去冷凝器和再沸器两块板，从第 2 板到第 30板计算塔板性质。 选择 Sieve（ 筛板塔）。 在下图中，设置塔板间距。 19 然后点击运行，观察计算结果。 在“ Blockstray Sizing”子目录的“ Results”页面。 可以查看塔 盘直 径为 米，堰长为 米 ， AATF 。 在“ Profiles”页面，列出了各塔板降液管上的截面积数据 ： 表 Stage Diameter Total area Active area per panel Side downer area meter sqm sqm sqm 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 20 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 向上圆整塔径，取塔径为 塔截面积为 4 1 22T   精馏段实际空塔气速 1 . 4 4 2 m / s0 . 9 51 . 3 7AVu T  提馏段实际空塔气速 m / . 9 51 . 2 5AVu T  精馏塔有效高度计算 35 块塔板，需要三个人孔，每个人孔高度为 ，则精馏塔有效高度为：  ）（）（ 塔板主要工艺尺寸的计算 溢流装置计算 因塔径 D=，可选用单溢流弓形降液管，采用 凹形受液盘。 各计算如下。 21 （ 1） 堰长 lW 由 Aspen Plus 的计算结果可知，当塔盘直径为 时，堰长为。 取7 9 7 8 l。 （ 2）溢流堰高度 hW 出口堰高：本设计采用平直堰，堰上液高度 hOW按下式计算 3/2WhOW L1 00 lEh（近似取 E=1） k g / h9 7 5 6 0 0 s1h1  LL 0. 0 09 73 m0. 7 854. 9 75 210 002. 8 4 2 / 3OW h 0 . 0 5 0 2 7 m0 . 0 0 9 7 30 . 0 6OWLW  hhh k g / h8 6 5 6 0 0 s2h2  LL 0. 0 12 06 m0. 7 856. 8 65 210 002. 8 4 2 / 3OW h 0 . 0 4 7 9 4 m0 . 0 1 2 0 60 . 0 6OWLW  hhh (3)弓形降液管的宽度和横截面 已知： l ，查图 5： 22 得到： AATF ，  ，则： 2F  D  验算降液管内停留时间： 精馏段： HA 31s TF   提馏段： s4 1 109 0 9 HA 32s TF   停留时间 θ 5s， 故降液管可使用。 (4)降液管底隙高度 取降液管底隙流速 u0=，则 m0 2 1 0Ws10  ul Lh mmhh W 0 1 2 8 2 1 5 0 2  故降液管底隙高度设计合理。 选用凹形受液盘，深度 hW=50mm 取降液管底隙流速 u’0=，则 m0 2 9 0Ws20  ul Lh mmhh W 0 1 1 8 1 2 9 4 7 9  故降液管底隙高度设计合理。 选用凹形受液盘，深度 h’W=50mm 塔板布置 （ 1）塔板的分块 本设计塔径 D=。 采用分块式塔板，以便通过人孔装拆塔板。 根据查表 5，塔板分3 块。 表 塔径 /mm 塔板分块数 800~1200 3 1400~1600 4 1800~2020 5 2200~2400 6 23 （ 2）边缘度宽度确定 如图是塔板的结构示意图： 图 取边缘区宽度 WC=，破沫区宽度 WS=。 （ 3） 开孔区面积计算 开孔区面积 Aa按下式计算： )ar cs in180(2A 222a rxrxrx  )0 6 6 (2 )W(W2D SD x 其中 m5 1 3 C r 2222a m6 1 )5 1 c s i n1 8 0 5 1 1 (2A  （ 4）筛孔计算及其排列 选用 δ =2mm不锈钢板，取筛孔直径为 d0=5mm 筛孔按正三角形排列，取孔中心距 1 5 m m533dt 0  筛孔数目 个3 7 3 40 1 6 1 6 5 22  t A a 24 开孔率为 % 00 220  t 精馏段气体通过筛孔的气速 2 2 . 0 6 m/s0 . 6 1 40 . 1 0 11 . 3 6 8 2AVu 0s10  提馏段气体通过筛孔的气速 2 0 . 1 4 m/s0 . 6 1 40 . 1 0 11 . 2 4 8 9AVu 0s20  25 第四章 筛板流体力学验算 塔板校核 核算“塔径 1m”时的压降。 点击“ BlocksTray Rating”子目录，再点击“ New”按钮，创建一个塔板模拟对象，点击“ OK”。 在“ Specs”页面，填入“塔径 ”等数据。 然后点击运行，观察计算结果。 在“ BlocksB5tray Rating”子目录的“ Results”页面，可见塔径 m 时的最大液泛因子 （小于 ）； 全塔压降 ，符合题目要求 ；最大降液管液位 /板间距为 （在 ~ 之间） [3]。 塔板校核通过。 26 在 “ Profiles”页面，可看到各板上液泛因子、降液管流速、降液管持液量、压降等数据。 表 Stage Flooding factor Downer velocity Downer backup Backup / Tray space Pressure drop Downer res. time m/sec meter kPa sec 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12。