分离工程大作业__乙腈与水变压精馏模拟过程

(1) 流程的确定

■a

Q——水出n 」------------------

低压塔髙压塔

建立如图所示的流程图。

流程的描述：原料在合适的位置进入低压塔TOWER 1塔顶出共沸组成，塔底为水出口；塔顶共沸组成经泵加压后进入高压塔TOWER2

塔底为合格的已经产品，塔顶为高压下共沸物，循环回一塔TOWER1 (2)物性方法的选择

根据文献介绍，用ASPEN物性数据库中的NRTL模型计算得出的乙腈- 水共沸物的汽液平衡数据和实际值基本一致，故选用NRTL模型为本次模拟的物性方法。

(3)模拟参数

进料组成为60%的乙腈和40%勺水(质量分数)，假定流量为100kg/h。

分离出的产品：99.9%乙腈(质量分数)。

(4)两塔的压强的确定

根据变压精馏的原理可得，不同压力下的共沸组成差别越大，循环的物流量就越少，循环量越少，那么能耗就会相应地降低；但是高压或者是真空下操作又会影响我们塔的投资费用。

经过文献调研，吸取他人的工程经验最终选择0.4bar和3.5bar。作为塔的操作压力。

(5) 流程的模拟

根据变压精馏的原理可得：当压力确定时，流程中每一股物流的量大致是确定的。可以根据公式(书上的公式)计算出。也就是说，塔的塔顶采出率和塔底采出率都是定值，也只有在这个定值下，流程才能够物料守恒而收敛。

同时由于，如果两塔同时给定塔顶采出率或者塔底采出率时，很难收敛。故选择TOWER给定塔顶采出率，TOWEF给定塔底采出率。

所以，先计算出大概的初值，然后再在附近调试，是流程能够顺利收敛。最终初次收敛时的参数如下图所示：

TOWEF的初始参数如下图所示：

^/ConFiguration Y Condenser Thermnsiphon Config | yReboiler] ?-Ph自进 |

Free water refluK ratio：Feed basis.

[bar 3

V Configuration | ^Streams yPressure] Condenser |Thermosiphon Config. | yReboilef] 3Phase |

View:(Top 7 B attorn

T op stage / Condenser pressure Stage 1 / Condenser pressure:

TOWERS始参数如下图所示

N umber of stages:

Condenser:

Valid phases: 匚 onverge-

nce

Operating specifications

Reflux ratio Mole

2

▼

Bottoms tale Mass ▼eo kg/hf ▼

Y Configuration J Streams ^Pressure| ^/Condenser T hermosiphon L onfig B d R eboier 3-Phase1

Feed streams

Namt Stags 匚onventiori

卜

4Above-Stage

Product streams

Name Stags Phase Basis Flowi Units Flow ratio Feed specs

51Liquid

knwIZhr Feed basis

C2H3N

10Liquid Feed basis

Calculation type: R eboiler:

Cohfiguration Streams ^Pressure yCondensei Thermosiphon Config ^Reboiler^ i --hase

T op $hge / Condenser pressure S tage 1 / Condenser prej$ur&:

Stage 2 pressure [optional)

• Stage 2 pressure:

bar

l 匚onden^er pre^^ure drop ：

|N/$qm

r rsssuio □rop rot rest or column [□piionaij * Stage prtiture drop ； 0J068

bar

▼

C Columfi pressure diop

|N/sqm

T -

(6) 流程的优化(这个想一想) 根据变压精馏的原理

(1) 分离要求对回流比无明显要求，0.1,0.01 , 0.001都能满足分

离要求。(可能没到那个限度吧？思考ing )

⑵ 鉴于此，将回流比分别定为 0.001和0.005 ;在此回流比下对

塔板数进行灵敏度分析，观察塔板数和进料位置对产品纯度的 影响。

低压塔的灵敏度分析：

S-1:进料位置为3;最终选择8块板

View:

| T op / Bottom

bar :

S-2 :塔板数为8;最终选择3.

高压塔的灵敏度分析：

S-1:进料位置为3;最终选择10块板

S-2 :塔板数为10;最终选择3.

最终优化结果为:

TOWER1

'/匚onfiguratior)

Streams */Pressure ^Condenser y Reboiler | 3內空亡

Free water reflux ratra: Feed ba

J ConFiguralion

beams ^Pressure | ■y Condenser

r hermosiphon Cotnftg.

』R

3Pha®e |

T0WER2

Calculation type:

Number cif stages: Condenser Reboiler Valid phases ： Convergence: