间歇精馏塔概述信息间歇精馏单元操作模拟一个宽范围的精馏塔实际操作过程间歇精馏装置可以在真实的间歇模拟模式下运行,进料填加到沉淀釜中先期蒸馏,在不同的时间从贮料塔取出产品,或在半间歇模式下在蒸馏期间进料可以被填入,并在一定的时间间隔下从精馏塔或贮料塔中提取产品间歇精馏计算也可以是整体的进入稳态过程模拟装置构造自动为持续流动的物流提供隐含的贮料罐,这些物流随时间变化进入间歇装置同时由于循环操作,也考虑所有产品流(如在不同时间从贮料罐或在蒸馏时从精馏塔提出物流)的隐含罐持续流动物流产品来自被间歇循环时间分离的产品热力学系统间歇精馏的热力学系统的选择可以针对整个装置,也可以针对某一层塔板间歇精馏也允许使用电解质热力学方法详细信息有关间歇精馏单元操作的详细信息,见PRO/II Add-On Modules User’s Guide蒸馏器概述信息精馏塔单元操作可以用来模拟任何蒸馏和液-液抽提过程液-液抽提装置在本章的“液-液抽提精馏”部分进行叙述一个精馏塔至少应包括一个平衡级或理论塔板塔板应考虑与从每一塔板进入较高层塔板的蒸汽的连接问题在精馏塔模拟中塔板的数量是不被限制的蒸馏器可以模拟气/液、气/液/水或气/液/液平衡过程。
进料和产品精馏塔进料和产品是在PFT 主窗口建流程时输入的在精馏塔主数据输入窗口单击Column Feed and Product…按钮,打开Column Feed and Product 窗口在此窗口中可以添加和改变进料塔板数一个精馏塔的进料数是不限的用单选按钮选择进料闪蒸方式:Vapor and Liquid to be on the feed tray:此项为缺省Flash the feed adiabatically,vapor onto the tray above and liquid onto the tray.对于此选项,当进料塔板为精馏塔的最底层塔板时,蒸气被放在进料塔板上对于产品来说,产品类型、相数、塔板数的流量都在此窗口中输入一个蒸馏塔的产品数量是不限制的,产品从精馏塔的任何一层被提出产品类型包括:塔顶、塔底、固定抽取率、总抽取相和假想组分每一个精馏塔必须有一个从一号塔板流出的顶层产品以及从最高号塔板流出的底层产品Sure,Inside-Out(IO)和Enhanced (IO)算法可以有一个出自顶层(冷凝器)的倾析水产品Sure 算法也可以从任何塔板提取水对于气/液/液平衡过程,从精馏塔的任何层可以提取液相。
你必须为所有固定流量提取的产品提供摩尔流量、质量和液体体积单位还必须为顶层和底层产品提供估计值对全部提取的产品提供的流量均为估计值为了更好地收敛,顶部或底层流量应尽可能地精确你必须用Performance Specification(运行说明)顶部和底层产品设置所需的流量虚拟产物虚拟产物用于设置与精馏塔内部物流相符的物流,使之能用于流程计算在Column Feedand Product 窗口单击Pseudoproducts 按钮,出现Clumn Pseudoproduct 窗口,在此窗口中定义假想组分下列假想组分的类型是有效的: 网状塔板液体和气体流动 全抽出塔板液体和气体流动 循环回流液体和气体旁流 热虹吸再沸器进料和出料热虹吸再沸器物流只限于Inside-Out 算法精馏塔算法在精馏塔主数据输入窗口下拉表框中, 选择计算方法可用的算法为:Inside-out,Sure,Chemdist,Liquid-Liquid,EnhanceIO,和Electrolytic关于精馏塔法的详细信息可参看帮助Inside-out:此法对许多蒸馏问题是一个首选算法,尤其是对碳氢化合物系统,这是因为其估算的速度和不灵敏性。
Sure:此算法用在精馏塔中多层塔板存在水的情况下Chemdist:用于非常不理想系统和VLLE 过程Liquid-Liquid:用于液-液抽提装置,见本章“液-液抽提精馏塔”的描述Enhance IO:此算法扩展了缺省的Inside-Out 算法并允许零流量、水倾析出任何塔板、全抽出塔板和循环回流Electrolytic:用于模拟非理想化的包括离子类的水电解蒸馏器参考PRO/II Add-OnModules’ Guide反应精馏塔中的反应能用Chemdist 或Liquit-Liquit 算法进行模拟,这些算法可以在精馏塔窗口Algorithm(算法)下拉表中找到在Column 窗口单击Reactions…按钮,出现Column-ReactSelection 窗口,在此窗口中输入相关数据在Column-React Selection 窗口你可以选择和修改精馏塔反应数据,指定阶梯式反应值,标明非压缩性组分,选择非活性催化剂,为用户添加的子程序或动力学程序作数据说明这里的反应数据的选择被限定对反应蒸馏和液-液抽提的模拟精馏塔反应的选择选择Include Reactions in Column Calculation 检查框,调整在反应数据定义的反应设置。
所有经Input/Reaction Data 定义的反应数据对精馏塔都是有效的反应数据可以在反应数据设置下拉表中进行选择,并且指定局部设置名称及描述然而,个别反应数据能够在反应定义窗口中单击Modify Data 按钮后进行调整你也能够为单独的塔板(或连续几个)选择反应设置,在Column Reaction 的下拉表中选择,并输入起始塔板号和结束塔板号注意:虽然能够调整精馏塔中局部反应数据,但起初在Reaction Data 部分设置的反应数据保持不变反应值用户可以在Reaction Selection 窗口中选择Column-Tray dffective Reaction Volumes 窗口,为每一步的反应、为气-液两相指定有效值为反应提供一个塔板数及其各自的值的表格这些表上的内容用于计算动态反应的流量非挥发催化剂能够选择没有挥发催化反应的组分,从Column-Reaction Selection 窗口选择进入Column-Non-Volatile Catalyst for Boiling Pot 窗口中指定的数量作为总量或分量非压缩性从Column-Reaction Selection 窗口选择Column-Non-Condensing Components 按钮进入Column-Non-Condensing Components 窗口,选定非压缩组分。
子程序/程序数据从Column-Reaction Selection 窗口单击Subroutine/Procedure Data 按钮,进入Column-userSubroutine and Procedure Data 窗口,你能够以整数、实数和补充数据的形式,指定做为用户添加的子程序和动态程序的数据参看本章“反应数据的程序数据”中有关这些模块数据需求的详细信息修改数据(反应数据)所有关于反应(在一个指定反应设置中)的数据都可以被修改,除反应化学算法之外这些算法可以在Column-Reaction Selection 窗口中通过单击Modify Data 按钮出现的Column-Reaction Selection 窗口中找到用户添加的子程序、程序和动态幂律表达式的反应的计算方法可以被修改对Kintetic,Equilibrium 或Conversion(动态、平衡或变化)其反应类型也可以被改变通过Enter Data 按钮出现的Addionnal Data 窗口中数据输入域的所有反应类型都可以被改变三种反应类型输入数据全部指令,详细内容请看本章的“反应数据”部分计算的相态在精馏塔数据输入主窗口的下拉表中,选择适当的相系统。
所有蒸馏算法缺省的气/液相系统Sure 和chemdist 算法也支持气/液/液系统另外,Sure 和Enhance IO 算法支持气/液/水三相系统,允许水在精馏塔的任何一层塔板中塔板数在精馏塔主数据输入窗口中输入模拟的塔板数每一个精馏塔至少应有两层塔板迭代次数在精馏塔数据输入主窗口的数据输入域,输入迭代次数迭代次数符合IO算法检测的外部循环数和其它算法检测的数当这些迭代次数都执行完毕,则出现不收敛的标记,精馏塔方程满足不了给定的误差IO 算法的缺省值是15 次,Sure 算法的缺省值是10 次,Chemdist 算法的缺省值是20压力分布图在精馏塔模拟中,必须定义每一层塔板的压力所有定义的塔板压力都将被计算在精馏塔数据输入主窗口单击Pressure Profile 按钮,出现Column Pressure profile 窗口,在此窗口中定义塔板压力在此窗口中,可以提供整个塔的压力,也可以选择单选按钮,逐层提供压力整个塔提供压力的方式,要求提供顶层压力和每层的压降或塔的总压降每层塔板的压降和整个塔的压降的缺省值为零所有塔板的压力来自提供压降的线性方程个别塔板压力由塔板的形式决定当提供的个别塔板压力表时,需要注意的是它必须包含顶层和底层的塔板。
由提供值的线性插值法来确定损失的压力这个方法对不规则压力分布的精馏塔定义压力分布很有用处,如炼油真空装置冷凝器冷凝器是一层塔板上的一个散热器在精馏塔主数据输入窗口单击Condenser...按钮,将出现定义冷凝器的Column Condenser 窗口从精馏塔冷凝器中出来的顶部产品与回流罐出来的产品一致所有类型冷凝器的压力都在此窗口提供选择冷凝器类型,按下与下列选项相应的单选按钮即可:Partial:这是一个平衡阶段冷凝器它可以有一个纯液体产品或纯气体产品,也可以不是纯液体产品(如果存在的话)被定义为从一层塔板“Fixed rate liquid draw( 固定流量液体抽取)”冷凝器温度是平衡气体的露点可以在精馏塔/冷凝器窗口提供一个可选的冷凝器温度估计值也可以提供冷凝器压力和负荷Bubble Temperature:二号塔板气体被冷却至液相泡点,一部分产品回流到二号塔板,其余部分作为顶部流出产品被提取在Column Condenser 窗口为冷凝器温度提供一个可选的估计值也可以提供冷凝器压力和负荷Subcooled,Fixed Temperature:二号塔板的气体被冷却到泡点以下,这个温度是由此窗口定义的过冷的温度。
PRO/II 确定产品是过冷的,这标志着一个不收敛的条件与一个相应的诊断信息过冷的液体产品被指定为从精馏塔顶部流出的产品也可以提供冷凝器压力和负荷Subcooled,Fixed Temperature Drop:除深冷到产品泡点以下的程度不同外,这个冷凝器的深冷类型与上述相同,并有一个顶部流出的过冷产品如果需要,可以在此窗口定义准凝器的负荷和压力如果指定负荷为一个特殊参数,为任何冷凝器提供的负荷都作为估计值精馏塔再沸器在精馏塔主数据输入窗口单击Reboiler...按钮,进入Column Reboiler 窗口,在此窗口中用单选按钮选择再沸器类型缺省的是Kettle(传统的)再沸器,它与精馏塔底部塔板的负荷及平衡液体提取的底部产品相符对于IO 算法而言,还有另外两个可用的再器类型: 无隔。