化工设计 第四章 设备工艺设计 2015 (二)( ASPEN Plus 设计精馏塔)讲解

5. MultiFrac 6. SCFrac 7. PetroFrac 8. RateFrac 9. BatchFrac
化工设计 2
1 DSTWU——简捷精馏（功能）
用Winn-Underwood-Gilliland 捷算法进
行精馏塔的设计，根据给定的加料条件
和分离要求计算：
功能：
（Winn，Fenske） Nmin
回流比为最小回流比的1.2倍，要求塔顶产品中乙 苯含量不低于99%（w），塔底产品中苯乙烯含量不低 于99.7%（w），用PENG-ROB物性方法。
求:求冷凝器及再沸器的热负荷、塔顶产品及塔底 产品的质量纯度。
化工设计 17
2 Distl——模型参数（1）
在Specification表单中设定以下参数：
化工设计 38
3 RadFrac——压强（2）
冷凝器压力 PN2塔顶压力 全塔压降= 塔底-塔顶
化工设计 39
3 RadFrac——冷凝器（1）
冷凝器设定有两组参数：
1、冷凝器指标（Condenser Specification）
仅仅应用于部分冷凝器。只需指定冷凝温 度（Temperature）和蒸汽分率（Vapor Fraction）两个参数之一。
化工设计 40
3 RadFrac——冷凝器（2）
化工设计 41
3 RadFrac——再沸器（1）
如选用了热虹吸再沸器，则需要进行设置：
1、指定再沸器流量
（Specify reboiler flow rate）
2、指定再沸器出口条件
（ Specify reboiler outlet condition）
理论板数 Number of stages
加料板位置 Feed stage
回流比
Reflux ratio
馏出物/进料摩尔比
Distillate to feed mole
冷凝器类型 Condenser type 冷凝器压强 Condenser pressure 再沸器压强 Reboiler pressure
化工设计 4
应用示例 (1)
例1
简捷法设计乙苯-苯乙烯精馏塔。冷凝器压力为6kPa，再 沸器压力为14kPa，进料量为12500kg/hr，温度45℃，压力 101.325kPa，质量组成为乙苯0.5843，苯乙烯0.415，焦油 0.0007（本题采用正十七烷表示焦油），塔顶为全凝器，回 流比为最小回流比的1.2倍，要求塔顶产品中乙苯含量不低于 99%（w），塔底产品中苯乙烯含量不低于99.7%（w），用 PENG-ROB物性方法。
化工设计 33
3 RadFrac——配置（5操作设定2）
操作设定从十个选项中选择：
6、上升蒸汽比（Boilup Ratio) 7、上升蒸汽/进料比（Boilup to Feed Ratio) 8、馏出物/进料比（Distillate to Feed Ratio) 9、冷凝器热负荷（Condenser Duty) 10、再沸器热负荷（Reboiler Duty)
化工设计 15
2 Distl——连接
Heat (Optional)
Feed
Heat (Optional)
Heat (Optional)
1
Distillate
2
Water (Optional)
N-1 N
Bottoms Heat (Optional)
化工设计 16
应用示例 (2)
简捷法校核乙苯-苯乙烯精馏塔。冷凝器（全凝） 压力为6kPa，再沸器压力为14kPa，实际回流比为5.11， 理论板数为65（包括全凝器和再沸器），进料位置为25， 塔顶产品与进料摩尔流率比（Distillate to feed mole ratio）为0.5853，用PENG-ROB物性方法。
1、釜式再沸器（Kettle） 2、热虹吸式再沸器（Thermosyphon） 3、无再沸器 (None)
化工设计 30
3 RadFrac——配置（4有效相态）
有效相态从四个选项中选择一种： 1、汽-液（Vapor-Liquid） 2、汽-液-液（Vapor-Liquid -Liquid ） 3、汽-液- 冷凝器游离水 （Vapor-Liquid-FreeWaterCondensor） 4、汽-液- 任意塔板游离水 （Vapor-Liquid-FreeWaterAnyStage）
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2 Distl——模型参数（2）
化工设计 19
2 Distl——计算结果（1）
计算给出以下模块信息：
冷凝器热负荷 Condenser duty
再沸器热负荷 Reboiler duty
进料板温度 Feed stage temperature
塔顶温度
Top stage temperature
化工设计 26
应用示例 (3)
在例7.1简捷设计的基础上，对乙苯-苯乙烯精馏塔进行严格 校核和设计计算。进料条件、冷凝器形式、冷凝器压力、再沸器 压力、产品纯度要求与例7.1相同，塔顶压力6.7kPa，再沸器采用 釜式再沸器，物性方法采用PENG-ROB。求:
（1）根据例7.1的设计结果，利用RadFrac模块计算塔顶及 塔底产品的质量纯度；
(2) 计算等板高度 ( Calculate HETP )
化工设计 11
1 DSTWU——简捷精馏（计算选项2）
“生成回流比——理论板数关系表”对选取 合理的理论板数很有参考价值。在实际回流比对 理论板数栏目中输入我们想分析的理论板数的
最小值(Initial number of stages) 最大值(Final number of stages) 增量值(Increment size for number of stages) 计算完成后的结果中会包括回流比剖形 (Reflux ratio profile), 据此可以绘制回流比—— 理论板数曲线。
（Underwood）
Rmin
（Gilliland）
R+N（操作）
化工设计 3
1 DSTWU——简捷精馏（连接）
Heat (Optional)
Feed
Heat (Optional)
Heat (Optional)
1
Distillate2Water (Op Nhomakorabeaional)
N-1 N
Bottoms Heat (Optional)
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3 RadFrac——配置（2冷凝器）
冷凝器配置从四个选项中选择一种： 1、全凝器（Total） 2、部分冷凝-汽相馏出物（Partial-Vapor） 3、部分冷凝-汽相和液相馏出物
（Partial-Vapor-Liquid）
4、无冷凝器 (None)
化工设计 29
3 RadFrac——配置（3再沸器） 再沸器配置从三个选项中选择一种：
化工设计 31
3 RadFrac——配置（4收敛方法）
收敛方法从六个选项中选择一种： 1、标准方法（Standard） 2、石油/宽沸程（Petroleum/Wide-Boiling） 3、强非理想液相（Strongly Non-ideal Liquid） 4、共沸体系（Azeotropic） 5、深度冷冻体系（Cryogenic） 6、用户定义（Custom）
（2）求满足产品纯度要求所需的回流比和塔顶产品流率以 及冷凝器和再沸器的热负荷；
（3）在满足产品纯度的基础上，绘制塔内温度分布曲线、 塔内液相质量组成分布曲线；
（4）在满足产品纯度的基础上，分析进料位置和总理论板 数变化对再沸器热负荷的影响；
化工设计 27
3 RadFrac——配置（1）
配置表单包含以下项目： 1、塔板数（Number of Stages） 2、冷凝器（Condenser） 3、再沸器（Reboiler） 4、有效相态（Valid Phase） 5、收敛方法 （Convergence) 6、操作设定 （Operation Specifications)
求: Rmin、NTmin、R、N、NF以及FD / FF(塔顶产品与进料摩尔流率 比），NT--R (生成回流比随理论板数变化表并作图）。
化工设计 5
基本参数输入
化工设计 6
1 DSTWU——简捷精馏（参数1）
DSTWU模型有四组模型设定参数： 1.1 塔设定（Column specifications） 1.2 关键组分回收率（Key component recoveries） 1.3 压力（Pressure ） 1.4 冷凝器设定（Condenser specifications）
3、同时指定流量和出口条件
流出物/进料的比值
等板高度
化工设计 9
1 DSTWU——简捷精馏（结果2）
求: Rmin、R、NT、N、NF以及FD / FF、NT--R。
化工设计 10
1 DSTWU——简捷精馏（计算选项1）
DSTWU模型有两个计算选项：
(1) 生成回流比——理论板数关系表 ( Generate table of reflux ratio vs. number of theoretical stages )
化工设计 32
3 RadFrac——配置（5操作设定1）
操作设定从十个选项中选择： 1、回流比（Reflux Ratio） 2、回流速率（Reflux Rate） 3、馏出物速率（Distillate Rate) 4、塔底物速率（Bottoms Rate) 5、上升蒸汽速率（Boilup Rate)
化工设计 34
3 RadFrac——配置（6）
化工设计 35
3 RadFrac——流股（1）
在流股表单中设置以下参数： 1、进料流股（Feed Streams）