Aspen-plus模拟甲醇、水精馏塔设计详细-说明书

Aspenplus模拟甲醇、水精馏塔设计说明书一、设计题目根据以下条件设计一座分离甲醇、水混合物的连续操作常压精馏塔：生产能力：24500吨精甲醇/年；原料组成：甲醇50%w，水50%w；产品组成：塔顶甲醇质量分率≥94%w；塔底甲醇质量分率1%w；进料温度：350.5K；塔顶压力常压；进料状态饱和液体。二、设计要求对精馏塔进行详细设计，给出下列设计结果并绘制塔设备图，并写出设计说明。(1).进料、塔顶产物、塔底产物；(2).全塔总塔板数N；最佳加料板位置NF；(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300天计算，进料流量为24500/（300*24）=3.40278t/hr。(2)原料、塔顶与塔底的组成（题中已给出）：原料组成：甲醇50%w，水50%w；产品:塔顶甲醇≥94%w；塔底甲醇《1%w。(3).温度及压降：进料温度：77.35摄氏度=350.5K；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1目的:研究回流比与理论板数的关系（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:作回流比与理论塔板数的关系曲线（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流量/lkmol/h147.53958.48394.057温度/℃77.3564.7998.95操作压力/KPa101.325回流比1.252塔板形式筛板式塔径/m0.92塔板数总塔板数N最佳加料板位置NF1310塔板间距/m0.45一.用简捷模块（DSTWU）进行初步模拟1.连接流股图1-12.设定全局特性3图1-23.输入化学组分信息图1-34.选择计算方法和模型4图1-45.输入外部流股信息图1-56.输入单元模块参数5图1-67.运行程序图1-78.查看结果6图1-8a.流股信息图1-9b.最小回流比：0.8345；实际回流比：1.252；最小理论板数：7；理论板数：13；加料板位置：10。（如图1-10）7图1-10图1-11二、灵敏度分析8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9图3-12.设定配置图3-23.设定流股10图3-34.设定压强图3-45.运行程序11图3-56.查看结果图3-67.反复计算，直到进料板的甲醇含量接近0.5第10块板的进料接近0.5，将进料板位置设为10，重新计算。12图3-7图3-8第10快板的甲醇含量为0.5，满足设计要求，计算完毕。12.设定设计规定(DesignSpecs)和变化(Vary)13图3-9图3-1014图3-11图3-1213.运行程序：15图3-13进料、塔顶产物、塔底产物图3-14甲醇水两种组分随理论塔板数的变化16图3-15温度与理论塔板数的关系曲线图3-1617甲醇在精馏过程中的分离因子变化图3-17图3-18冷凝器参数18图3-19再沸器参数图3-20回流比与进料位置的灵敏度分析19图3-21四、塔板设计塔板类型选为筛板塔；板间距(Trayspacing)选为0.45m。图4-120图4-2图4-3塔内径：0.86m，圆整为0.9m；降液管截面积：0.09999；侧降液管流速：0.015m/s；侧堰长：626.8mm。21图4-4五、塔板核算图5-122图5-2图5-3最大液泛因子：0.74，小于0.8；最大降液管液位/板间距：0.295，在0.25--0.5之间，塔径核算成功。