基于AspenPlus的甲醇与水筛板板精馏塔设计书.doc

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1、基于AspenPlus的甲醇与水筛板板精馏塔设计书第一章流程确定和说明1.1塔板类型1）精馏塔的塔板类型有三种：泡罩塔板，筛孔塔板，浮阀塔板。筛板塔板具有结构简单，制造方便，造价低等优点；2）本设计采用筛板精馏塔；3）加料方式本精馏塔加料选择泵接加料，结构简单，安装方便，而且可以引入自动控制系统来实时调节流量及流速。1.2进料状况本精馏塔选择泡点进料，常温原料经换热后进料。1.3塔顶冷凝方式甲醇与水不反应，且容易冷凝，故本精馏塔塔顶选择全凝器，可用水冷凝。1.4塔釜加热方式塔釜使用200℃的饱和蒸汽间接加热。1.5回流比该物系属

2、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1.2～2倍，本设计规定回流比取最小回流比的1.5倍。1.6回流方式本设计处理量大，所需塔板数多，塔较高，回流冷凝器不适宜塔顶安装，故采用强制回流。1.7操作压力甲醇-水在常压下相对挥发度较大，因此在常压下也比较容易分离，故本设计采用常压精馏。1.8工艺流程确定如图1是甲醇-水工艺流程草图：图1.甲醇-水分离工艺流程第二章塔板工艺设计2.1精馏塔全塔物料衡算2.1.1设计要求及条件表1.设计要求及条件处理量（万吨/年）XD(质量分数，%)XF(质量分数，%)XW(质量分数，%

3、)R/Rmin4.598.5450.31.52.1.2原料液级塔顶、塔底产品的摩尔分率已知：甲醇的摩尔质量，水的摩尔质量。原料液组成XF(摩尔分数，下同)塔顶组成塔底组成2.1.3原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量2.1.4全塔物料衡算一年以300天，一天以24小时计，计算可得进料流率：全塔物料衡算式：联立代入求解：D=89.82kmol/h，W=188.72kmol/h2.1.5塔顶回收率甲醇回收率：　　　水回收率：2.2利用AspenPlus模拟进行塔工艺计算过程2.2.1常压下甲醇-水气液平衡组成与温度关系利用aspen

4、绘制的甲醇-水体系的T-x-y相图，如图2。依据进料摩尔分数，求得体系的泡点进料温度为77.75℃。图2.常压下甲醇-水气液平衡组成与温度关系图2.2.2甲醇-水精馏塔的简捷计算DSTWU简捷塔模块的任务是从反应混合物中从塔顶分离甲醇。首先用简捷计算方法求出完成指定分离任务需要的最小回流比、最小理论塔板数和进料位置，为严格计算提供初值。图3.甲醇-水分离筛板精馏塔DSTWU简捷塔模块点击Model Library 横条上的“Columns”。选择“DSTWU”模块，拖放到工艺流程图窗口，用物流线与反应器连接，并用物流线连接精馏塔

5、的两出口。为便于阅读，对精馏塔的两出口物流更改名称。点击“Next”按钮，进行化学组分的定义。点击“Find”，在弹出的对话框的“Component name or”栏中填入组分名称“CH4O”然后点击“Find now”然后点击“Add”。以此类推，定义甲醇、水组分。点击“Next”按钮，选择热力学方法。在Global 页的“Property method”下拉框中选上“NRTL-RK”。点击“Next”按钮，点击“OK”，进行流股信息的设置，把题目给定的进料物流信息填入对应栏目中。点击“Next”按钮，出现精馏塔的简捷计算设

6、置窗口。填入R/Rmin为1.5，塔顶、底压力分别是110kPa和130kPa；甲醇和水为轻、重关键组分，塔顶甲醇和水的回收率分别为0.9964和0.0124。至此“DSTWU”B2 模块设置结束，点击“Next”按钮，运行计算程序，显示计算收敛。在“Blocks-Results” 子目录窗口的“Summary”页面，可看到完成指定分离任务，精馏塔简捷计算的结果。可见最小回流比0.9055，最小理论塔板数7.198，回流比1.358时的实际塔板数14，对应的进料位置9；精馏塔的顶、底温度分别为67.05℃和106.85℃。在“B

7、locks-Stream Results” 子目录窗口的“Material”页面，可看到精馏塔进、出口物流各组分的流率、组成和多种物性。塔顶流率2844.767kg/h，甲醇摩尔分数为0.97366，塔底流率为3404.320kg/h，甲醇摩尔分数达0.00167，满足分离要求。2.2.3甲醇-水精馏塔的严格算法由以上简捷计算，取回流比R为1.358，D/F为0.322根据奥康奈公式：，初步估计板效率为45%，得到精馏段板数：8/0.45=17.78，提馏段板数：5/0.45=11.11，总板数：18+12+1=31；第19块塔

8、板为进料板。点击ModelLibrary横条上的“Columns”。选择“Radfrac”模块，拖放到工艺流程图窗口，用物流线连接精馏塔的进、出口。为便于阅读，对精馏塔的进、出口物流更改名称。 图4严格塔模型双击“Radfrac”模块，出现精馏塔严格计算的子目录