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1、计算机与左用化母,第年卷第期为月日叮双效精馏结构的运行成本核算与比较范会芳,包宗宏‘南京工业大学化学化工学院,江苏,南京,洲刃摘要应用商业模拟软件模拟计算甲醇水溶液分离体系的单塔精馏和三种双效精馏,并以全年运行总成本费用最低为目标,。,。函数对模拟结果核算成本从节能和成本两方面考虑双效精馏比单塔精馏具有明显的优势对所研究的甲醇水分离体系,双效顺流精馏是最佳的精馏结构,全年总成本比单塔精馏约节约。关键词双效精馏模拟模拟软件中图分类号卯‘·文献标识码文章编号刃一一··山’,,,以刃,,勺砂胖一声卿,瓜浦别幼初,一浦,,心即面衍一,,,引言研究体系,世界精馏是
2、石油化工行业重要的分离操作单元上约甲醉水双效精馏流程的互。,。溶液体混合物的分离都是用精馏操作的同时精三种精馏结构的简易流程图如图所示现以图馏过,,,。程又是一个非常耗能的单元操作过程据悉精馏过程双效并流精馏为例对双效精馏流程作一简述进料流率为。使用的能量约占世界上能量消耗的川的饱和甲醇水溶液向高压塔和低压塔同时进料,多效精馏是利用高压塔顶蒸汽的潜热给低压塔的再沸高压塔的操作压力,低压塔常压操作。高压塔顶蒸,、器提供热量的热集成精馏系统是充分利用能源增大能汽通过换热器与低压塔的釜液换热,使高压塔顶蒸汽的源利用率的有效方法之一。与,。单塔相比多效精馏可以大
3、大冷凝潜热作为低压塔釜液的汽化热源两塔塔顶和塔底产。、、,提高能量的利用率近年来随着能源紧张和人们环境意识品的采出流率分别为和通过调节两塔进料,多。工业上广泛使用。的增强效精馏在化工行业逐渐受重视流率的大小维持系统热平衡的是双效精馏,。按,实际节能率大约在左右照进料方此过程的优点是使高压塔顶的热量回收利用节省高压,,。向与操作压力梯度方向是否一致双效精馏可分为三类双塔顶冷凝器的冷却水而且节省一个换热器的设备投资,双效顺流高压塔进料,效并流分流进料和双效逆流低作为成本核算和流程比较的基础设进料状况是饱和’〕。,、,压塔进料液体流率组成摩尔分率以下同的本文,
4、用商业流程模拟软甲醇和的水。设分离要求是塔顶产品中甲醇的含量大以甲醇水二元分离体系为例件模拟计算,于,。和优化三类双效精馏并核算成本和塔底甲醇的含量小于比较模拟结果。通过定量比较三类双效精馏的经济成本,找计算模型选择,对实际生产,出了它们之间的成本差别和工程设计有一定的精馏塔的设计是一个复杂的过程实际工程设计中通过指导作用。建立严格的物料衡算方程、汽液相平衡方程、组分收稿日期该巧供修回日期二一一作者简介范会芳一,女,河南人,硕士研究生,化学工程专业,导师包宗宏联系人,一”肠口阅什葬机与盛用化李珍,‘》留‘洛卜··一侧盯时欣‘祀拓加双效并流梢馏双效顺流精馏
5、双效逆流精馏,姐唱介以,。场如一一一一高压塔抵压塔换热器甲醉水混合物进料流率高低压塔塔顶产品流率高低压塔塔底产品流率‘任脱咖眠·图甲醇水体系双效精馏流程简图,·一’·一归一方程及热量衡算方程,即方程来设换热器热负荷为总传热系数按计。,。计算△为平均传热温差℃,,本文选择·各设备成本的估算采用费用关系式闹并采用以内外法为基础的模型迭代求解,。。一,包括仪万年的衍通胀指数〔修正原山方程模型可模拟所有多级汽液平衡操作普、、、、、,通精馏吸收再沸吸收汽提再沸汽提萃取精馏和共沸精费用关系式中成本的单位是美元本文以汇率换算。,。馏等该模型既适用于常规的两相和三相精馏
6、体系也可用成人民币于窄沸程和宽沸程体系及非理想液相的体系。,以人民币元为成本单位川用骊指数修正后模拟计算中涉及的热力学性质的塔体的成本采用式估算,塔盘及塔内件的成本采用式以及由热力学性质决定,,,换。的其他物性如焙和相平衡关系的计算由热力学方程推算估算热器的成本采用式估算二,‘计算结果的准确性取决于物系热力学方程的准确性。因此,晰护橄二,”,,精确的精馏计算,关键在于选择一适宜的热力学模型。考虑刀到甲醉·水体系液相为极性非理想溶液,且高压塔在加压条,,,件下运行,气相亦需作为非理想气体考虑。因此,本文选择式中为塔成本为塔径为塔盘,模型计算气相的逸度系数、
7、密度、烙、嫡和及塔内件的成本尸为塔的有效高度塔高减去塔的额外高自由能采用活度系数模度,为换热器成本。型计算液相活度系。,能耗成本计算方法数和自由能采用如可模型计算液相的熔,。,双和嫡采用模型计算液相密度由于压力升高效蒸馏的高压塔釜温度较单塔精馏,而且不同流程的双效精馏塔釜温度也有较大差别,从而高目标函数需要不同级别的公用燕汽。显然,由于公用燕汽温度的升高而使其成本升高,因此在计算能耗成本时要考虑到由于热品以全年运行总成本包括设备成本和运行能耗成本费。,比较,位不同而引起的公用工程成本的差别公用工程的价格与用最低为目标函数三种精馏流程的优劣最佳的精馏,。当
8、地的能源供应情况密切相关能源富足的地方公用工程的流程应使全年运行总成本最低,。。
