第四章ASPENPLUS多组分平衡级分离过程计算(四)

第四章多组分平衡级分离过程计算（四）第四章多组分平衡级分离过程计算4.1多组分单级分离过程

4.2多组分多级分离塔的简捷计算4.3多组分多级分离塔的严格计算核算型（精馏塔参数——〉分离性能？）设计型（分离性能——〉精馏塔结构尺寸？）ASPENPLUS设计精馏塔的步骤1、确定分离过程的关键组分；2、采用DSTWU模型确定精馏塔的理论板数、回流比和进料位置等基本参数；3、采用RADFRAC模型进行严格核算；4、进行设计规定的计算；5、进行填料塔或板式塔的设计计算，确定塔径和塔高等参数；6、进行填料塔或板式塔的核算，确定塔的操作性能。4.3.3精馏塔内件（塔板和填料）的设计与核算

板式塔和填料塔进行设计、核算以及执行压降计算的扩展功能：

TraySizing（塔板设计）TrayRating（塔板核算）PackSizing（填料设计）PackRating（填料核算）三个塔模型中是可用的：RadFracMultiFracPetroFracRadFrac—塔板设计(Traysizing)塔板设计(Traysizing):计算：给定板间距下的塔径。可将塔分成多个塔段分别设计合适的塔径。规定：Specification表单，塔段(Trayedsection)的起始塔板(Startingstage)和结束塔板(Endingstage)序号，塔板类型(Traytype)，塔板流型程数(Numberofpasses)，以及板间距(Trayspacing)等几何结构(Geometry)参数。RadFrac—塔板设计(Traysizing)RadFrac—塔板设计(Traysizing)塔板类型提供了五种塔板供选用：

1、泡罩塔板（BubbleCap）

2、筛板（Sieve）3、浮阀塔板（GlistchBallast）

4、弹性浮阀塔板（KochFlexitray）

5、条形浮阀塔板（NutterFloatValve)RadFrac—塔板设计(Traysizing)塔板流型程数(Numberofpasses)单通道塔板双通道塔板三通道塔板四通道塔板RadFrac—塔板设计(Traysizing)单通道塔板双通道塔板三通道塔板四通道塔板RadFrac—塔板设计(Traysizing)RadFrac—塔板设计(Traysizing)结果(Results)表单计算结果：塔内径(Columndiameter)对应最大塔内径的塔板序号(Stagewithmaximumdiameter)降液管截面积/塔截面积(Downcomerarea/Columnarea)侧降液管流速(Sidedowncomervelocity)侧堰长(Sideweirlength)RadFrac—塔板设计(Traysizing)RadFrac—塔板设计(Traysizing)剖形(Profiles)表单计算结果：每一块塔板对应的塔内径(Diameter)塔板总面积(Totalarea)塔板有效区面积(Activearea)侧降液管截面积(Sidedowncomerarea)RadFrac—塔板设计(Traysizing)RadFrac—塔板核算（Trayrating）塔板核算（Trayrating）计算：给定结构参数的塔板负荷情况，可供选用的塔板类型与“塔板设计”中相同。与塔板设计配合使用，完成塔板选型和工艺参数的设计规定：“塔板核算”的输入参数除了从“塔板设计”带来的之外，还应补充塔盘厚度(Deckthickness)和溢流堰高度(Weirheights)，多流型塔板应对每一种塔盘都输入堰高。RadFrac—塔板核算（Trayrating）RadFrac—塔板核算（Trayrating）在塔板布置(Layout)表单中输入：浮阀的类型(Valvetype)、材质(Material)、厚度(Thickness)、有效区浮阀数目(Numberofvalvestoactivearea)；筛孔直径(Holediameter)和开孔率(Sieveholeareatoactiveareafraction)。RadFrac—塔板核算（Trayrating）RadFrac—塔板核算（Trayrating）RadFrac—塔板核算（Trayrating）在降液管(Downcomer)表单中输入：降液管底隙(Clearance)；顶部宽度(Widthattop)；底部宽度(Widthatbottom)；直段高度(Straightheight)。RadFrac—塔板核算（Trayrating）RadFrac—塔板核算（Trayrating）塔板核算结果在结果(Results)表单中列出，有三个参数应重点关注：1、最大液泛因子(Maximumfloodingfactor)，应该小于0.8

；2、塔段压降(Sectionpressuredrop)；3、最大降液管液位/板间距(Maximumbackup/Trayspacing)，应该在

0.2~0.5之间。RadFrac—塔板核算（Trayrating）RadFrac—填料设计(Packsizing)填料设计(Packsizing)计算：选用某种填料时的塔内径。规定：在Specification表单中输入填料类型(Type)、生产厂商(Vendor)、材料(Material)、板材厚度(Sheetthickness)、尺寸(Size)、等板高度(Heightequivalenttoatheoriticalplate)等参数。RadFrac—填料设计(Packsizing)RadFrac—填料设计(Packsizing)填料类型共有53种填料供选用，以下是5种典型的散堆填料：1、拉西环（RASCHIG）2、鲍尔环（PALL）3、阶梯环（CMR）4、矩鞍环（INTX）5、超级环（SUPERRING）RadFrac—填料设计(Packsizing)填料类型共有53种填料供选用，以下是5种典型的规整填料：1、带孔板波填料（MELLAPAK）2、带孔网波填料（CY）3、带缝板波填料（RALU-PAK）4、陶瓷板波填料（KERAPAK）5、格栅规整填料（FLEXIGRID）RadFrac—填料设计(Packsizing)RadFrac—填料设计(Packsizing)结果(Results)表单:塔内径(Columndiameter)最大负荷分率(Maximumfractionalcapacity)最大负荷因子(Maximumcapacityfractor)塔段压降(Sectionpressuredrop)比表面积(Surfacearea)。RadFrac—填料核算（Packrating）填料核算（Packrating）计算给定结构参数的填料的负荷情况，可供选用的填料类型与“填料设计”中相同。“填料设计”与“填料核算”配合使用，可以完成填料选型和工艺参数设计。RadFrac—填料核算（Packrating）塔板和填料的设计与核算——示例（1）例6：根据书P93计算得到的精馏塔若为筛板塔，计算塔径；若为填料塔：填料类型：SulzerCYStandard；HETP：0.2m；液泛因子：0.8；最大压降：10kPa。试计算采用该种填料的填料塔信息。计算塔径为多少，压降，最大持液量。塔板和填料的设计与核算作业3：根据作业2计算得到的精馏塔，对浮阀塔进行核算，浮阀信息如下：Traytype：NutterfloatValveBDHNumberofpasses：2Columndiameter：1.0mTrayspacing：0.5m.Weirheight：0.05mValvedensity：129/sqmDowncomerclearance：0.15mSidedowncomerwidth：0.22mCenterdowncomerwidth：0.18mStraightheight:0.05求最大液泛因子，以及profile中每一级的计算结果。RadFrac—吸收计算RadFrac模块用于吸收计算时，

1）在Configuration表单中将冷凝器和再沸器类型选为“None”；

2）在Streams表单中将塔底气体进料板位置设为塔板总数加1，并将加料规则(Convention)设为“Above-Stage”；RadFrac—吸收计算RadFrac—吸收计算RadFrac—吸收计算在收敛（Convergence）项目中将1、基本(Basic)表单里的算法(algorithm)设置为“Standard”，并将最大迭代次数(maximumiterations)设置为200;2、将高级(Advance)表单里的第一栏吸收器(Absorber)设置为“yes”。RadFrac—吸收计算RadFrac—吸收计算4.3.4Extract—连续萃取塔

Extract模块用逐级计算法精确计算连续逆流萃取过程的操作结果。Extract—连续萃取塔Extract—连接

Extract模块的连接图如下：1、塔设定(Specs)表单

1)塔板数(Numberofstages)2)热状态选项(Thermaloptions)(1)绝热(Adiabatic)(2)指定温度剖形(Specifytemperature…)(3)指定热负荷剖形(Specifyheatduty…)Extract—模型参数Extract模块有四组基本模型参数：Extract—模型参数2、关键组分(Keycomponents)表单

(1)第一液相(1stliquidphase)

即比重较大的液相，从塔底出料。

(2)第二液相(2ndliquidphase)

即比重较小的液相，从塔顶出料。Extract—模型参数Extract—模型参数Extract—模型参数3、物流(Streams)表单塔顶和塔底必须各有一股进料和出料物流。如果还有侧线物流，则在此表单中设置侧线进料物流的加料板位置和侧线出料物流的出料板位置和流量。Extract—模型参数Extract—模型参数4、压强(Pressure)表单设置塔内的压强剖形。至少指定一块板的压强。未指定板的压强通过内插或外推决定。Extract—模型参数Extract—级效率1、选项(Options)表单选择使用通用级效率(Specifystageefficiencies)还是为每一个组分分别指定级效率(Specifyefficienciesforindividualcomponents)。

Extract模块采用级效率来处理两液相组成未达到平衡的真实过程，缺省的级效率为1（平衡级）。Extract—级效率Extract—级效率2、级(Stages)表单输入每一块板上的通用板效率。

3、组分(Components)表单输入每一个组分在每一块板上的