简捷法精馏塔设计计算共51页文档
多组分精馏的简捷计算和逐板计算举例
0.59842 0.000984
w
lg 6.24
1
4.6
塔釜温度17℃，利用气相中的烷烃冷凝提供塔釜中需要的热 量，可以认为是塔顶部分冷凝，塔釜泵厢式循环。
最小回流比：
ibzi 1 q
ib
ib xdi
ib
Rm
1
其中需要注意的问题： zi是题面中的数据；1-q=0.36；采用牛顿迭代法；b组分选 取（i—C40挥发度最小）；采用全塔平均温度-39℃和压力
C10 : yn1 0.3026xn 0.5279
C2 : yn1 0.3026xn 0.1353
C20 : yn1 0.3026xn 0.0204
相 平 衡 方 程 中 的 ib 是 精 馏 段 平 均 温 度 下 的
值： 95 60 77.50C ，（进料温度与塔顶温度的平均值）
⑦逐板计算 相平衡方程与操作线方程交替运用。
精馏段相平衡方程：xi
yi ib yi ib
xi 1
手算 0.005，计算机计算 0.0001
精馏段操作线方程：yn1,i
R R
1
xn,i
1 R
1
xd
,i
R 0.434
yn1,i 0.3026xn,i 0.6974xd,i
H2 : yn1 0.3026xn 8.7175103
⑥确定进料位置 因为是气液相进料，可以采用芬斯克公式计算精馏段塔板数 塔顶温度：-95℃；进料温度：-60℃；塔釜温度：17℃ 从塔顶温度与进料温度相差不大，可以判断精馏段塔板数不 会太多，采用全塔的平均温度计算误差会很大。所以，采用 塔顶温度和进料温度的平均值 95 60 77.50C 来计算。
yi ib
多组分复杂精馏塔的简捷计算
(S + D ) = 59.6
W = 40.4
对于采出板上以上总的采出部分存在以下关系：
d i + si = (S + D )xsdi
xsd 3 ≈ 0.01计算得出的 根据假设的在侧线采出板以上，
d 3 + s3 和 w3
组分 1 2 3
，1和2组分的数据未知？
11.3 47.9 40.8
fi
? ? 40.2
Dxdi + Sxsi = D+S
α ib x sdi ∑ α − θ = 1 + Rmin中 ib
，采
di
6.65 0.35 6× 10 7
-4
x di
0.95 0.05 3× 10
-4
x sdi
0.19 0.8 0.01
（b）q不知道，进料组成和温度已知，采用Partially
Vaporized and Liquefied Equilibrium来求解。
⎛ d 3 + s3 ⎞ ⎛ d 3 + s3 ⎞ ⎛ d1 + s1 ⎞ ⎛ d 2 + s2 ⎞ lg⎜ ⎜ w ⎟ ⎟ − lg⎜ ⎜ w ⎟ ⎟ − lg⎜ ⎟ lg⎜ ⎜ w ⎟ ⎟ ⎜ w ⎟ 1 3 2 3 ⎝ ⎠ ⎠ ⎠= ⎝ ⎝ ⎠ ⎝ lg α 13 lg α 23
(d1 + s1 ) + w1 = 11.3 (d 2 + s 2 ) + w2 = 47.9
解
θ中 = 1.137 ， Rmin中 = 3.5 。 q = 0.24 ，
上段计算得出最小回流比 Rm上 ，中下段计算得出最小回流 比 Rm中，操作的时候究竟用那个作为回流比，既要满足上段 的要求又要满足中段的要求。
精馏塔的设计计算
第2章精馏塔的设计计算2.1 进料状况设计中采用泡点进料，塔顶上升蒸汽采用全冷凝器冷凝，冷凝液在泡点下回流至塔内该物系属易分离物系，最小回流比较小，故操作回流比取最小回流比的1.7倍。
塔釜采用间接蒸汽加热具体如下：塔型的选择本设计中采用浮阀塔。
2.2 加料方式和加料热状况加料方式和加料热状况的选择：加料方式采用泵加料。
虽然进料方式有多种，但是饱和液体进料时进料温度不受季节、气温变化和前段工序波动的影响，塔的操作比较容易控制；此外，饱和液体进料时精馏段和提馏段的塔径相同，无论是设计计算还是实际加工制造这样的精馏塔都比较容易，为此，本次设计中采取泡点进料。
2.3 塔顶冷凝方式塔顶冷凝采用全冷凝器用水冷却。
甲醇和水不反应而且容易冷却，故使用全冷凝器，塔顶出来的气体温度不高冷凝回流液和产品温度不高无需进一步冷却，此分离也是为了得到甲醇故选用全冷凝器。
2.4 回流方式回流方式可分为重力回流和强制回流，对于小型塔冷凝器一般安装在塔顶。
其优点是回流冷凝器无需支撑结构，其缺点是回流控制较难。
需要较高的塔处理或因为不易检修和清理，这种情况下采用强制回流.故本设计采用强制回流。
2.5加热方式加热方式为直接加热和间接加热。
直接加热由塔底进入塔内。
由于重组分是水故省略加热装置。
但在一定的回流比条件下，塔底蒸汽对回流有稀释作用，使理论板数增加，费用增加，间接蒸汽加热器是塔釜液部分汽化维持原来浓度，以减少理论板数。
本设计采用间接蒸汽加热。
2.6工艺流程简介连续精馏装置主要包括精馏塔，蒸馏釜（或再沸器），冷凝器，冷却器，原料预热器及贮槽等．原料液经原料预热器加热至规定温度后，由塔中部加入塔内．蒸馏釜（或再沸器）的溶液受热后部分汽化，产生的蒸汽自塔底经过各层塔上升，与板上回流液接触进行传质，从而使上升蒸汽中易挥发组分的含量逐渐提高，至塔顶引出后进入冷凝器中冷凝成液体，冷凝的液体一部分作为塔顶产品，另一部分由塔顶引入塔内作为回流液，蒸馏釜中排出的液体为塔底的产品。
6.精馏简捷计算
Rm xD − ye xD − ye = ==⇒ Rm = ye − xe Rm + 1 xD − xe
对于多元混合物的精馏计算，必须引入一些新的概念和定 义。
2
精馏
精馏简捷计算
1.关键组分
进料中按分离要求选取的两个组分，（大多 挥发度相邻的两个组分）。它们在塔顶或塔底产 中的 回收率或 含量通常是给定的，因此，对于系 回收率 含量 的分离起着决定性的作用。
Underwood方程的几点说明： 基本假定 ① α＝常数，② 恒摩尔流； 如果塔内α变化不大，α i = 3 α D α F α B ； 如果塔内α变化较大，tα = ( Dt D + Bt B ) / F ， 先算平均温度，再算 α (tα ) 。
13
精馏
精馏简捷计算
θ应介于 αHK < θ < αLK 之间，否则无效。
α L ≈ α LK ,α H ≈ α HK
这时L、H组分也会出现在塔的两端，也是分布组分， 则分布组分采用非清晰分割法， 分布组分 其余非分布组分采用清晰分割法较好。 非分布组分
23
精馏
精馏简捷计算
注意！
清晰分割法与非清晰分割法都是近似估算方法
1.R∞时，NT最少， 全部组分在塔的两端出现，都 是分布组分； 2. Rm时，NT→∞， 非分布组分只在塔的一端出现； 3. R∞时的产品组成与Rm时的产品 组成有些差异； Ropt与R∞的产品组成又有差异。
F
一般恒浓区的浓度和位置均未知，所以多组分Rm的严 格计算至今没有一个通用方法，一般采用近似估算方法。
12
精馏
精馏简捷计算
6.精馏简捷计算
18
精馏
精馏简捷计算
分离要求的表示可有多种形式：
（） （xlk )B ≤ 0.1% 1 (2) （xlk )D ≥ 99.5% (3) （xlk )D ≥ 99.5% (4) (5) (ηlk )D = dlk / flk = 95% (ηlk )D = dlk / flk = 95% （xhk )D ≤ 0.2% （xhk )B ≤ 99.0% （xlk )B ≤ 0.1% (ηhk )B = bhk / fhk = 90% （xhk )B ≥ 90.0%
Underwood方程的几点说明： 基本假定 ① α＝常数，② 恒摩尔流； 如果塔内α变化不大，α i = 3 α D α F α B ； 如果塔内α变化较大，tα = ( Dt D + Bt B ) / F ， 先算平均温度，再算 α (tα ) 。
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精馏
精馏简捷计算
θ应介于 αHK < θ < αLK 之间，否则无效。
用61座精馏塔的逐板计算结果整理得到，条件是比较宽的。
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精馏
精馏简捷计算
5、进料位置的确定
吉利兰关联式求出的理论板隐含着最佳进料位置的要求。
1）Kirkbride经验式
N R ⎡⎛ x F ,hk = ⎢⎜ N S ⎢⎜ x F ,lk ⎣⎝ ⎞ ⎛ x B ,lk ⎟⋅⎜ ⎟ ⎜x ⎠ ⎝ B ,hk
工艺要求：（回收率）
η D ,C 2 H 6 > 97% η B ,C 3 H 6 > 99%
该如何确定关键组分？
5
精馏
精馏简捷计算
2.芬斯克方程
计算全回流操作时，达到规定分离要求所需的最少理论板
Nm =
xD,lk xB,hk lg( ⋅ ) xD,hk xB,lk lgαlk,hk
精馏塔的设计计算 课件
化工原理
2012年12月25日8时51分
3.2.6.1 逐板计算法
6
计算过程： 第一层塔板上升的蒸 气（组成为y1 ），经 全凝器全部冷凝为饱 和温度下的液体，因 此蒸气与馏出液、回 流液的组成相同，即 y1=xD。
化工原理
2012年12月25日8时51分
3.2.6.1 逐板计算法
7
计算过程： 根据理论塔板的概念， 自第一层板下降的液 体组成x1与y1互成平 衡，则由平衡方程可 知：
化工原理
x1 x2 x3
xn xF
xn 1
xm xW
2012年12月25日8时51分
3.2.6.2 图解法（McCabe-Thiele法）
11
用图解法求理论板数与逐板计算法原理相同，只是用
图线代替方程，以图线的形式求取理论塔板数。 图解法的基本步骤 梯级的含义
化工原理
2012年12月25日8时51分
1.5 x 0.033
（5）由上而下逐板计算所需要的理论塔板数
y1 xD 0.9
x1 y1 0.9 0.79 1 y1 2.47 2.47 1 0.9
y2 0.67 x1 0.3 0.67 0.79 0.3 0.82
3.2.6 精馏设计计算
1
田文德 青岛科技大学化工原理教研室 TEL: 84022026 Email: tianwd@
化工原理
2012年12月25日8时51分
本节主要内容
2
精馏设计计算类型 逐板计算法 图解法 Aspen DISTIL软件介绍
化工原理
2012年12月25日8时51分
精馏计算的两种类型
简单精馏塔严格计算
设计一脱丙烷塔。
已知进料量h kmol /100，原料压力MPa 0.1，温度50℃,组成如下表。
塔操作压力0.817()MPa A ，塔顶设全凝器，塔底设再沸器。
分离要求：塔顶异丁烷含量为0.06，塔底丙烷含量为0.06解：（一）、用简捷法得到如下基本参数（二）LM 法1、初步确定理论级数1）设8=S 、2=n 、6=m （包括塔釜、进料板）、74.1=R 3252.75=D 6748.24=W 逐板计算，结果列表：2）设7=S 、2=n 、5=m （包括塔釜、进料板）、74.1=R 3252.75=D 6748.24=W 逐板计算3）比较进料板液摩尔分数已经接近，可进入第一次循环。
2、第一次循环 1）塔顶塔底量调整1585.035.165.684977.05652.0=+-==∆A d 4004.062.538.42206.01871.0-=+-=∆B d4509.07076.122107.02924.22716.02716.02107.0-=+-=∆C d 0073.09972.4037.00028.00102.00102.00370.0=+-=∆D d归零化，使得∑=∆0d ，i iw d∆-=∆-2）根据调整后的数据进行塔的逐板计算，结果列表，各板的汽液流率和摩尔分数列表 3）温度分布 4）计算各板气液流率 5）计算换热器热负荷 6）计算各板汽体液体流率 7）核算各板气液组成（1）各板汽液流率和温度确定相对挥发度 （2）逐板计算3、采用同样的方法，经过4次循环，结果如下：基本达到要求。
故理论板数为7.。
4-简捷法精馏塔设计计算
➢DSTWU(简捷法精馏设计)
DSTWU模型有四组模型设定参数 （1）塔设定 ( Column specifications) （2）关键组分回收率 （3）压力 ( Pressure)
第8页
4.2 塔Columns模块---简捷蒸馏模块
➢DSTWU(简捷法精馏设计)
DSTWU模型有四组模型设定参数
（1）塔设定 ( Column specifications)
--塔板数 ( Number of stages) --回流比 ( Reflux ratio)
>0, 实际回流比； <-1, 绝对值=实际回流比/最小回流比
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例4-2 简捷法精馏设计计算
7） 生成回流比随理论板数变化表 • 在输入表input 中的calculation options 页面中
选择 • generate table of reflux vs num of theoretical
stages
第38页
例4-2 简捷法精馏设计计算
7） 生成回流比随理论板数变化表 • 在输入表input,中的calculation options 页面中
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4.1 塔Columns模块 ➢进行简捷蒸馏的模型有DSTWU, Distl和
SCFrac
➢进行严格的多级分离的模块有RadFrac,
MultiFrac, PetroFrac, RateFrac
➢用于液-液萃取塔的严格模型有Extract
第3页
4.2 塔Columns模块---简捷蒸馏模块 ➢DSTWU(简捷法精馏设计) ➢Distl（简捷法精馏核算） ➢SCFrac模块
理论塔板简捷计算方法
6.4.6 理论塔板简捷计算方法目标：了解简捷计算法及使用条件（1）最少理论板数a.全回流操作一精馏塔在操作过程中，将塔顶蒸气全部冷凝，其凝液全部返回塔顶作为回流，称此操作为全回流，回流比R为无穷大（R=∞）。
此时通常不进料，塔顶、塔底不采出。
故精馏塔内气、液两相流量相等，L=V，两操作线效率均为1，并与对角线重合，如图6.4.15所示。
塔内无精馏段和提馏段之分，其操作线方程可表示为：（6.4.8）图 6.4.15全回流操作的最小理论塔板由于全回流操作时，使每块理论板分离能力达到最大，完成相同的分离要求，所需理论板数最少，并称其为最小理论板数。
最少理论板数由以下芬斯克方程求得：对双组分精馏，A，B两组分相对挥发度表示为j=1，2… N (6.4.9)由塔内操作线方程式（6.4.8）可得或（6.4.10）将各级相平衡关系相乘：运用式（6.4.10）化简，在各板上的相对挥发度近似取为常数，则通过简化和整理获得Fenske方程：该方程也可用于多组分精馏，其区别是以轻、重关键组分的分离代替双组分的精馏。
芬斯克方程推导6.4.6 理论塔板简捷计算方法（续）（2）简捷计算法将许多不同精馏塔的回流比、最小回流比、理论板数及最小理论板数即R、Rmin、N、Nmin四个参数进行定量的关联。
常见的这种关联如图所示，称为吉利兰图（Gillilad）图，如图6.4.16所示。
图 6.4.16 吉利兰图·计算·由图6.4.16或式（6.4.11）求解Y值，代入下式。
·解得理论板数N及Nmin均含再沸器理论板。
采用简捷法也可估算精馏塔精馏段及提馏段理论塔板数或进料位置。
如果计算精馏段理论塔板数，则求精馏段最少理论板数，由进料组成代替，为精馏段平均相对挥发度，按以上步骤求得精馏段理论板数。
同理，求得提馏段理论板数。
例6.4.26.4.7 几种蒸馏操作方式的讨论目标：介绍几种不同操作的精馏过程在精馏过程中，常常有加热、进料方式不同，根据要求，其采出方式也有所区别，对此，分别讨论如下：（1）直接蒸气加热一般精馏是间接加热，主要是为避免对物料污染。
精馏塔的设计计算-2019
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泡点或接近泡点才送E入v塔a中lu，at这io主n要o是nl由y.于此时塔的操作比较 ted容w易ith控A制s，p不os致e受.S季li节de气s温f的or影.响N。ET 3.5 Client Profile 5.2
此C外o，py在ri泡gh点t进2料01时9，-2精0馏1段9 与As提p馏o段se的P塔t径y 相Lt同d，. 为设
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三、化工原理课程设计的步骤
本设计按以下几个阶段进行：
1、根据设计任务和工艺要求，确定设计方案。根据给定任务，
对精馏装置的流程、E操v作al条ua件ti、on塔板on类ly型. 等进行论述。 ted with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2
◇ 工艺流程及设计E方v案a说lu明a；tion only. ted w◇it设h计A条sp件o及se主.S要l物id性es参f数o表r .；NET 3.5 Client Profile 5.2
◇ 工C艺o设p计yr计ig算ht；2019-2019 Aspose Pty Ltd.
◇ 设计结果汇总表； ◇ 辅助设备的设计及选型； ◇ 设计评述及设计者对本设计有关问题的讨论； ◇参考资料。 （2） 工艺流程图及主体设备装配图；
计和制造上提供了方便。
4、加热方式的选择 ◇加热方式：蒸馏釜的加热方式通常采用间接蒸汽加热，设
精馏塔的计算.doc
本次设计的一部分是设计苯酐轻组分塔，塔型选用F1浮阀塔，进料为两组分进料连续型精馏。
苯酐为重组分，顺酐为轻组分，从塔顶蒸除去，所以该塔又称为顺酐塔。
5.1 确定操作条件顺酐为挥发组分，所以根据第3章物料衡算得摩尔份率：进料： 794.0074.43239072.5x F ==塔顶： D x =0.8502塔底： w x =0.002该设计根据工厂实际经验及相关文献给出实际回流比R=2（R=1.3R min ），及以下操作条件： 塔顶压力：10.0kPa ；塔底压力：30.0kPa ； 塔顶温度：117.02℃； 塔底温度：237.02℃； 进料温度：225℃； 塔板效率：E T =0.5 5.2 基础数据整理 （1）精馏段：图5-1 精馏段物流图平均温度：()01.17122502.11721=+℃平均压力：()=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯+⨯⨯-⨯333100.107519.75100.10100.30213103.015⨯pa 根据第3章物料衡算，列出精馏段物料流率表如下：标准状况下的体积： V 0=2512.779.42234.7880=⨯Nm 3/h操作状况下的体积： V 1=63610101.01003.1510101.027301.1712732512.779⨯+⨯⨯⨯+⨯=1103.2112 Nm 3/h气体负荷： V n =3064.036001103.2112= m 3/s气体密度： =n ρ0903.32112.11033409.2240= kg/m 3液体负荷： L n =9470.036003409.2240= m 3/s171.01℃时 苯酐的密度为1455kg/m 3（2）提馏段：图5-2 提馏段物料图平均温度：()01.23122502.23721=+℃ 入料压力：()Pa k 9.147519751030=-⨯-平均压力：()=+0.309.142122.5kPa 根据第3章物料衡算列出提馏段内回流如下图：表5-2 提馏段内回流标准状况下的体积：='0V 4054.4974.222056.22=⨯Nm 3/h 操作状态下的体积：='1V 63610101.0105.2210101.027301.2312734054.497⨯+⨯⨯⨯+⨯ =751.0162 Nm 3/h气体负荷：V m =2086.03600751.0162=m 3/s气体密度 m ρ=7022.110162.7518788.5420=kg/m 3查得进料状态顺酐与苯酐混合物在温度225℃下，含顺酐 5.41(wt)%,密度1546kg/m 3。
Aspen简捷法精馏塔设计计算解析
第 9页
5 塔Columns模块---简捷蒸馏模块
SCFrac (简捷法多塔蒸馏)
对每个塔段必需规定产品压力和基于进料流率
的产品流率或分率，对所有产品，除馏出物外 必须规定蒸汽与产品的比值。
计算中由于进行蒸汽计算，所以水必须被定义
为一个组分。所以水都与塔顶产品一起离开。
该模型不能处理固体，游离水计算可在冷凝器
5 简捷法精馏塔设计计算
1
第 1页
5 塔Columns模块
塔设备是化工生产中应用最为广泛的操作设备 之一，通常在其中进行蒸馏（精馏）、吸收和 萃取单元操作。吸收和蒸馏实际都是气液相平 衡的单元操作，只是蒸馏过程的热量平衡相对 更为复杂。
对塔设备可分为三大类：简捷法计算的蒸馏塔 、严格法计算的蒸馏塔和液-液萃取塔三类。
第 6页
5 塔Columns模块---简捷蒸馏模块
Distl（简捷法精馏核算）
Distl模型可以模拟一个带有一股进料和两种 产品的多级多组分的蒸馏塔，塔可带有分凝 器或全凝器。模型假定恒摩尔流和恒相对挥 发度。用Edimister法进行产品组成。
第 7页
5 塔Columns模块---简捷蒸馏模块
中完成。
第10页
5 塔Columns模块---简捷蒸馏模块
SCFrac (简捷法多塔蒸馏)
SCFrac估算：
产品组成和流率
每一段的级数
每一段的热或冷负荷
该模型不能处理固体，游离水计算可在冷凝器 中完成。
第11页
例5-1 简捷法精馏设计计算
• 利用精馏方法对附表中进料流 股进行分离，其压强为445830 Pa， 处于饱和液体状态。规定 该分离操作的轻、重关键组分 分别为N-Butane和I-Pentane， 塔顶产品中轻、重关键组分的 回收率（recovery）分别为0.99 08和0.0112，并规定操作采用 回流比为最小回流比的1.8倍。 体系热力学性质计算采用“SR K”模型方程。 试确定：该条件下的最小回流 比、理论板数、最小理论板数 及适宜的进料位置。 组分 Propane I-Butane N-Butane I-Pentane 流量 / kmol/s 0.0006 0.0013 0.0038 0.0025
精馏塔的设计计算课件
第6页，幻灯片共70页
3、塔板设计：
◇设计塔板各主要工艺尺寸
溢流装置、塔板布置、筛孔或浮阀的设计及排列（图）； ◇进行流体力学校核计算； ◇画出塔的负荷性能图。 4、管路及附属设备的设计与选型，如冷凝器、泵等。 5、抄写说明书。
6、绘制精馏装置工艺流程图和精馏塔装配图。
第27页，幻灯片共70页
② 降液管形式和底隙 降液管：弓形、圆形。 降液管截面积：一般Ad/AT = 0.06 ~ 0.12 ，由lw /D确定(图11-16) Ad/AT 过大，气液两相接触传质区小，生产能力和板效率将较低；
Ad/AT 过小，易产生气泡夹带，引起降液管液泛。 底隙 hb ：应小于hw ，通常在 30 ~ 40 mm。 液体流经底隙的流速ub =Ls/ (lwhb)， 一般ub = 0.07—0.25m/s。
提馏段平均温度：
tm=( tW+ tF)/2 ＝(92+108)/2＝100 ℃
110
100 90 80
0
第13页，幻灯片共70页
p=101.3kPa
t-y t-x
x (y) 1.0
2、平均摩尔质量
（1）由塔顶、塔底、进料处的浓度计算平均摩尔质量； （2）计算精馏段平均摩尔质量MVm (精)、 MLm (精)； （3）计算提馏段平均摩尔质量MVm (提)、 MLm (提)。
第19页，幻灯片共70页
一、精馏塔的结构设计
1、塔的有效高度和板间距
已知：实际塔板数 NP ； 选取塔板间距 HT；
有效塔高： ZHT Np
塔体高度＝有效高＋顶部空间＋底部空间＋塔裙座高度 选取塔板间距 HT ：
简捷法精馏塔设计计算
例5-2 简捷法精馏设计计算
6） DSTWU结果查看
第35页
例5-2 简捷法精馏设计计算
6） DSTWU结果查看
• 最小回流比为1.32
• 实际回流比为1.8 • 最小理论板数为12.8
• 实际塔板数为23.7
• 进料板位置为第12块板
• 再沸器所需的热量为753.31kJ/sec
• 冷凝器所需的热量为688.95kJ/sec
第28页
例5-2 简捷法精馏设计计算
1） 流程图绘制
第29页
例5-2 简捷法精馏设计计算
2）全局参数设置
进入setup/specification进行全局变量（global 设置。这里
•
工程单位：MET
• Run Type： Flowsheet
• 报告要求显示流股的摩尔分率。
第30页
例5-2 简捷法精馏设计计算
• 冷凝器所需的冷量量为87897.2cal/sec
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例5-2 简捷法精馏设计计算
例2 设计一精馏塔。泡点 进料，进料组成、塔顶 产品要求见表。操作压 力为4.4atm。要求塔顶 采用全凝器，回流比为 1.8。热力学计算采用物 性方法PENG-ROB。采 用DSTWU模块设计满 足上述分离要求的精馏 塔。
•
工程单位：自定义 us-1（以MET为基础）
• Run Type： Flowsheet
• 报告要求显示流股的摩尔分率。
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例5-1 简捷法精馏设计计算
3） 组分输入
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例5-1 简捷法精馏设计计算
4） 进料流股参数设置
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例5-1 简捷法精馏设计计算
5） DSTWU模型设置
塔的简捷法和严格法计算
3、简化计算说明
（1） 须根据公用工程条件确定操作压力，即塔
顶冷凝器须采用冷却水冷却，故塔顶上升气相温 度应不低于40℃；塔釜再沸器采用蒸气加热，进 再沸器物料温度不得高于128℃。操作压力可以采 用简化法试算，即先假设一操作压力，若温度未 满足要求则调整压力，直至温度要求满足为止。
（2） 采用简化法，求理论塔板数和回流比
塔的简化法和严格法计算
1、工艺条件
有一泡点物料， F=100kgmol/hr；物料组分
和组成如下： 进料组分和组成 组分 C2H6 C3H8 C4H10 C5H12 组成（mol%） 1 79 12 8
2、设计要求
试设计蒸馏塔，将C3 和C4 分离；塔顶物料要求butane 浓
简化法与严格法比较
从上述两种方法的计算结果可以看出以下问题： （1） 进料板位置两种方法存在较大差异 简化法求出进料板位置为15板；严格法通过灵敏度分析求得
最佳进料板位置为20板； （2） 回流比及热负荷的不同 简化法与严格法计算所得回流比和热负荷均存在一定差别， 若进行进料板位置优化后，可以获得较大的节能效果。
TOTAL FEED R/R-MIN M/M-MIN REFLUX DUTY, M*KCAL/HR TRAYS TRAY RATIO CONDENSER REBOILER ----- ---- ------- ------- ------ ---------- ---------40 16.29 1.100 2.521 1.078 -5.221E-01 5.531E-01 37 15.34 1.150 2.369 1.127 -5.344E-01 5.654E-01 36 14.71 1.200 2.269 1.176 -5.468E-01 5.777E-01 34 14.15 1.250 2.180 1.225 -5.591E-01 5.900E-01 33 13.66 1.300 2.101 1.274 -5.714E-01 6.023E-01 个工况的计算结果，供用户选择。可取操作压力16kg/cm2，理论板36块，进 料位置15块，回流比1.176，作为严格计算的条件
用DSTWU简捷法设计一个精馏塔
用DSTWU简捷法设计一个精馏塔。
进料为40%（质量百分比）的苯和60%的甲苯混合物，处理量为50t/h，饱和液体进料，进料压力为130kPa，冷凝压力为110kPa，再沸器压力为130kPa，质量回收率为：苯99%，甲苯0.5%（均在塔顶的回收率），实际回流比取最小回流比的1.2倍，物性方法NRTL-RK。
请完成：
（1）计算精馏塔的理论板数、进料位置、塔顶馏出量与进料量比（塔顶采出比）；
（2）绘制回流比与理论板数关系曲线。
（3）运用灵敏度分析方法，分析并绘制回流比与理论板数关系曲线，其中回流比变化范围1.926-2.756，step 为0.1。
（4）用严格法核算简捷法得到的设计结果是否达到分离要求。
（质量回收率为：苯99%，甲苯0.5%（均在塔顶的回收率））
（5）通过使用（设计规定：Design Specs）调整回流比和塔顶采出比，达到分离要求。
（6）计算达到上述分离要求的填料仅留他的塔径（填料选择250Y 型，HETP=0.5m）
（7）如果使用板式精馏塔，假定实际板的Murphree效率为70%，再沸器效率为90%，请计算达到上述分离要求的实际塔板数，并
计算最佳进料位置（采用灵敏度分析或NQ-Curves工具）以及
实际回流比、塔顶采出比等。
（8）计算上述板式塔的塔径（选择筛板塔）。
Aspen简捷法精馏塔设计计算
例5-1 简捷法精馏设计计算
• 利用精馏方法对附表中进料流 股进行分离，其压强为445830 ， 处于饱和液体状态。规定该
分离操作的轻、重关键组分分
别为和，塔顶产品中轻、重关 键组分的回收率（）分别为0.9 908和0.0112，并规定操作采用 回流比为最小回流比的1.8倍。 体系热力学性质计算采用“” 模型方程。
• 灵敏度分析定义方法：
•
(模型分析工具）
• (灵敏度分析）
• 灵敏度分析对象管理器
例5-3 灵敏度分析
例5-3 以例5-2为基础，由灵敏度分析工具，考 察回流比的变化对实际塔板数的影响。 灵敏度分析定义方法： 1）定义目标变量 2）定义自变量 3）规定表格
例5-3 灵敏度分析
例5-3 灵敏度分析
1）定义因变量（ ）
例5-3 灵敏度分析
1）定义因变量（ ）
例5-3 灵敏度分析
2）定义自变量()回流比（）自1.4-10，步长为0.5变化
例5-3 灵敏度分析
3）规定表格()规定需要软件计算的变量列表
例5-3 灵敏度分析
5 塔模块简捷蒸馏模块
➢（简捷法精馏核算）
➢ 模型可以模拟一个带有一股进料和两
种产品的多级多组分的蒸馏塔，塔可带有 分凝器或全凝器。模型假定恒摩尔流和恒 相对挥发度。用法进行产品组成。
5 塔模块简捷蒸馏模块
➢（简捷法精馏核算） ➢模型必需规定： ➢理论板数 ➢回流比 ➢塔顶产品流率 ➢其他相关的塔设备参数等 ➢可规定一个部分的或全部冷凝器。
例5-1 简捷法精馏设计计算
3） 组分输入
例5-1 简捷法精馏设计计算
4） 进料流股参数设置
例5-1 简捷法精馏设计计算
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