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1、.(1)(1)流程的确定流程的确定建立如图所示的流程图。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流程的描述:原料在合适的位置进入低压塔 TOWER1TOWER1,塔顶出共沸组,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成,塔底为水出口;塔顶共沸组成经泵加压后进入高压塔 TOWER2TOWER2,塔底为合格的已经产品,塔顶为高压下共沸物,循环回一塔塔底为合格的已经产品,塔顶为高压下共沸物,循环回一塔TOWER1TOWER1。(2)(2)物性方法的选择物性方法的选择根据文献介绍,根据文献介绍, 用用 ASPENASPEN 物性数据库中的物性数据库中的 NRT
2、LNRTL 模型计算得出的乙腈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,故选用水共沸物的汽液平衡数据和实际值基本一致,故选用 NRTLNRTL 模型为本模型为本次模拟的物性方法。次模拟的物性方法。(3)(3)模拟参数模拟参数进料组成为进料组成为 60%60%的乙腈和的乙腈和 40%40%的水的水( (质量分数质量分数),),假定流量为假定流量为 100kg/h100kg/h。分离出的产品:分离出的产品:99.9%99.9%乙腈(质量分数)乙腈(质量分数) 。(4)(4)两塔的压强的确定两塔的压强的确定根据变压精馏的原理可得,根据变压精馏的原理可得, 不同压力下的共沸组成差
3、别越大,不同压力下的共沸组成差别越大, 循环的循环的物流量就越少,物流量就越少,循环量越少,循环量越少,那么能耗就会相应地降低;那么能耗就会相应地降低;但是高压或但是高压或者是真空下操作又会影响我们塔的投资费用。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经过文献调研,吸取他人的工程经验最终选择0.4bar0.4bar 和和 3.5bar3.5bar。作。作为塔的操作压力。为塔的操作压力。.(5)(5)流程的模拟流程的模拟根据变压精馏的原理可得:根据变压精馏的原理可得: 当压力确定时,当压力确定时, 流程中每一股物流的量大流程中每一股物流的量大致是确定的。可
4、以根据公式(书上的公式)计算出。也就是说,塔的致是确定的。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,塔顶采出率和塔底采出率都是定值, 也只有在这个定值下,也只有在这个定值下, 流程才能流程才能够物料守恒而收敛。够物料守恒而收敛。同时由于,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,如果两塔同时给定塔顶采出率或者塔底采出率时, 很难收很难收敛。故选择敛。故选择 TOWER1TOWER1 给定塔顶采出率,给定塔顶采出率,TOWER2TOWER2 给定塔底采出率。给定塔底采出率。所以,所以,先计算出大概的初值,先计算出大概的初值,然后再在附近调试,然
5、后再在附近调试,是流程能够顺利收是流程能够顺利收敛。敛。最终初次收敛时的参数如下图所示:最终初次收敛时的参数如下图所示:TOWER1TOWER1 的初始参数如下图所示:的初始参数如下图所示:.TOWER2TOWER2 初始参数如下图所示初始参数如下图所示: :.(6)(6)流程的优化(这个想一想)流程的优化(这个想一想)根据变压精馏的原理根据变压精馏的原理(1)(1)分离要求对回流比无明显要求,分离要求对回流比无明显要求,0.1,0.010.1,0.01,0.0010.001 都能满足分都能满足分离要求。离要求。 (可能没到那个限度吧?思考(可能没到那个限度吧?思考 inging)(2)(2)
6、鉴于此,将回流比分别定为鉴于此,将回流比分别定为 0.0010.001 和和 0.0050.005;在此回流比下对;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。影响。低压塔的灵敏度分析:低压塔的灵敏度分析:S-1:S-1:进料位置为进料位置为 3 3;最终选择;最终选择 8 8 块板。块板。.S-2S-2:塔板数为:塔板数为 8 8;最终选择;最终选择 3.3.高压塔的灵敏度分析:高压塔的灵敏度分析:S-1:S-1:进料位置为进料位置为 3 3;最终选择;最终选择 1010 块板。块板。.S-2S-2:塔板数为:塔板数为 1010;最终选择;最终选择 3.3.最终优化结果为:最终优化结果为:TOWER1TOWER1.TOWER2TOWER2.