第9講 分離單元仿真設(shè)計(jì)(三)

SimulationDesignofSeparationProcesses分離單元的仿真設(shè)計(jì) 三 CAPD基礎(chǔ)第九講 塔設(shè)備單元模型 分類 DSTWUDistlRadFracExtract 塔設(shè)備 Columns 單元共有9種模塊 MultiFracSCFracPetroFracRateFracBatchFrac RadFrac 塔板設(shè)計(jì) 塔板設(shè)計(jì) Traysizing 計(jì)算給定板間距下的塔徑 可將塔分成多個(gè)塔段分別設(shè)計(jì)合適的塔板 在Specification表單中輸入該塔段 Trayedsection 的起始塔板 Startingstage 和結(jié)束塔板 Endingstage 序號(hào) 塔板類型 Traytype 塔板流型程數(shù) Numberofpasses 以及板間距 Trayspacing 等幾何結(jié)構(gòu) Geometry 參數(shù) RadFrac 塔板設(shè)計(jì) 2 RadFrac 塔板設(shè)計(jì) 2 塔板類型提供了五種塔板供選用 1 泡罩塔板 BubbleCap 2 篩板 Sieve 3 浮閥塔板 GlistchBallast 4 彈性浮閥塔板 KochFlexitray 5 條形浮閥塔板 NutterFloatValve RadFrac 塔板設(shè)計(jì) 3 RadFrac 塔板設(shè)計(jì) 4 結(jié)果 Results 表單中給出計(jì)算得到的塔內(nèi)徑 Columndiameter 對應(yīng)最大塔內(nèi)徑的塔板序號(hào) Stagewithmaximumdiameter 降液管截面積 塔截面積 Downcomerarea Columnarea 側(cè)降液管流速 Sidedowncomervelocity 側(cè)堰長 Sideweirlength RadFrac 塔板設(shè)計(jì) 5 RadFrac 塔板設(shè)計(jì) 6 剖形 Profiles 表單中給出每一塊塔板對應(yīng)的塔內(nèi)徑 Diameter 塔板總面積 Totalarea 塔板有效區(qū)面積 Activearea 側(cè)降液管截面積 Sidedowncomerarea RadFrac 塔板設(shè)計(jì) 7 RadFrac 塔板核算 塔板核算 Trayrating 計(jì)算給定結(jié)構(gòu)參數(shù)的塔板的負(fù)荷情況 可供選用的塔板類型與 塔板設(shè)計(jì) 中相同 塔板設(shè)計(jì) 與 塔板核算 配合使用 可以完成塔板選型和工藝參數(shù)設(shè)計(jì) RadFrac 塔板核算 2 塔板核算 的輸入?yún)?shù)除了從 塔板設(shè)計(jì) 帶來的之外 還應(yīng)補(bǔ)充塔盤厚度 Deckthickness 和溢流堰高度 Weirheights 多流型塔板應(yīng)對每一種塔盤都輸入堰高 RadFrac 塔板核算 3 RadFrac 塔板核算 4 在塔板布置 Layout 表單中輸入 浮閥的類型 Valvetype 材質(zhì) Material 厚度 Thickness 有效區(qū)浮閥數(shù)目 Numberofvalvestoactivearea 篩孔直徑 Holediameter 和開孔率 Sieveholeareatoactiveareafraction RadFrac 塔板核算 5 RadFrac 塔板核算 6 RadFrac 塔板核算 7 在降液管 Downcomer 表單中輸入 降液管底隙 Clearance 頂部寬度 Widthattop 底部寬度 Widthatbottom 直段高度 Straightheight RadFrac 塔板核算 8 RadFrac 塔板核算 9 塔板核算結(jié)果在結(jié)果 Results 表單中列出 有三個(gè)參數(shù)應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注 1 最大液泛因子 Maximumfloodingfactor 應(yīng)該小于0 8 2 塔段壓降 Sectionpressuredrop 3 最大降液管液位 板間距 Maximumbackup Trayspacing 應(yīng)該在0 25 0 5之間 RadFrac 塔板核算 10 RadFrac 應(yīng)用示例 5 在示例 4 的基礎(chǔ)上進(jìn)行塔板設(shè)計(jì)和塔板核算 分別選用浮閥塔板和彈性浮閥塔板計(jì)算后對比結(jié)果 RadFrac 填料設(shè)計(jì) 填料設(shè)計(jì) Packsizing 計(jì)算選用某種填料時(shí)的塔內(nèi)徑 在Specification表單中輸入填料類型 Type 生產(chǎn)廠商 Vendor 材料 Material 板材厚度 Sheetthickness 尺寸 Size 等板高度 Heightequivalenttoatheoriticalplate 等參數(shù) RadFrac 填料設(shè)計(jì) 2 RadFrac 填料設(shè)計(jì) 3 填料類型共有53種填料供選用 以下是5種典型的散堆填料 1 拉西環(huán) RASCHIG 2 鮑爾環(huán) PALL 3 階梯環(huán) CMR 4 矩鞍環(huán) INTX 5 超級環(huán) SUPERRING RadFrac 填料設(shè)計(jì) 4 填料類型共有53種填料供選用 以下是5種典型的規(guī)整填料 1 帶孔板波填料 MELLAPAK 2 帶孔網(wǎng)波填料 CY 3 帶縫板波填料 RALU PAK 4 陶瓷板波填料 KERAPAK 5 格柵規(guī)整填料 FLEXIGRID RadFrac 填料設(shè)計(jì) 5 RadFrac 填料設(shè)計(jì) 6 結(jié)果 Results 表單中給出計(jì)算塔內(nèi)徑 Columndiameter 最大負(fù)荷分率 Maximumfractionalcapacity 最大負(fù)荷因子 Maximumcapacityfractor 塔段壓降 Sectionpressuredrop 比表面積 Surfacearea 等參數(shù) RadFrac 填料核算 填料核算 Packrating 計(jì)算給定結(jié)構(gòu)參數(shù)的填料的負(fù)荷情況 可供選用的填料類型與 填料設(shè)計(jì) 中相同 填料設(shè)計(jì) 與 填料核算 配合使用 可以完成填料選型和工藝參數(shù)設(shè)計(jì) RadFrac 填料核算 2 RadFrac 應(yīng)用示例 6 在示例 2 的基礎(chǔ)上進(jìn)行填料設(shè)計(jì)和填料核算 分別選用MELLPAK和RALU PAK計(jì)算后對比結(jié)果 RadFrac 吸收計(jì)算 RadFrac模塊用于吸收計(jì)算時(shí) 1 在Configuration表單中將冷凝器和再沸器類型選為 None 2 在Streams表單中將塔底氣體進(jìn)料板位置設(shè)為塔板總數(shù)加1 并將加料規(guī)則 Convention 設(shè)為 Above Stage RadFrac 吸收計(jì)算 2 RadFrac 吸收計(jì)算 3 RadFrac 吸收計(jì)算 4 在收斂 Convergence 項(xiàng)目中將1 基本 Basic 表單里的算法 algorithm 設(shè)置為 Standard 并將最大迭代次數(shù) maximumiterations 設(shè)置為200 2 將高級 Advance 表單里的第一欄吸收器 Absorber 設(shè)置為 yes RadFrac 吸收計(jì)算 5 RadFrac 吸收計(jì)算 6 摩爾組成為CO2 12 N2 23 和H2 65 的混合氣體 F 1000kg hr P 2 9MPa T 20 C 用甲醇 F 60t hr P 2 9MPa T 40 C 吸收脫除CO2 吸收塔有30塊理論板 在2 8MPa下操作 求出塔氣體中的CO2濃度 RadFrac 吸收示例 1 在吸收示例 1 的基礎(chǔ)上求使出塔氣體中的CO2濃度達(dá)到0 5 所需的吸收劑 甲醇 用量 RadFrac 吸收示例 2 在吸收示例 2 的基礎(chǔ)上求使出塔氣體中的CO2濃度達(dá)到0 5 所需的吸收劑 甲醇 用量與理論板數(shù)的關(guān)系 RadFrac 吸收示例 3 選用10塊理論板 求使出塔氣體中的CO2濃度達(dá)到0 5 所需的吸收劑 甲醇 用量以及采用典型塔板和填料時(shí)的塔徑 RadFrac 吸收示例 4 RadFrac 脫吸計(jì)算 脫吸是吸收的逆過程 脫吸計(jì)算與吸收計(jì)算的模型參數(shù)設(shè)置相同 只是物料初始組成不同 將吸收示例 4 所得到的吸收富液減壓到0 15MPa進(jìn)行閃蒸 低壓液體再進(jìn)入脫吸塔在0 12MPa下用氮?dú)膺M(jìn)行氣提脫吸 要求出塔貧液中的CO2濃度達(dá)到0 1 求合理的理論板數(shù) 所需氮?dú)饬髁?采用不同塔板和填料時(shí)的脫吸塔尺寸 壓降和負(fù)荷情況 RadFrac 脫吸示例 1 Extract 連續(xù)萃取塔 Extract模塊用逐級計(jì)算法精確計(jì)算連續(xù)逆流萃取過程的操作結(jié)果 Extract 連續(xù)萃取塔 2 Extract 連接 Extract模塊的連接圖如下 1 塔設(shè)定 Specs 表單1 塔板數(shù) Numberofstages 2 熱狀態(tài)選項(xiàng) Thermaloptions 1 絕熱 Adiabatic 2 指定溫度剖形 Specifytemperature 3 指定熱負(fù)荷剖形 Specifyheatduty Extract 模型參數(shù) Extract模塊有四組基本模型參數(shù) Extract 模型參數(shù) 2 2 關(guān)鍵組分 Keycomponents 表單 1 第一液相 1stliquidphase 即比重較大的液相 從塔底出料 2 第二液相 2ndliquidphase 即比重較小的液相 從塔頂出料 Extract 模型參數(shù) 3 Extract 模型參數(shù) 4 Extract 模型參數(shù) 5 3 物流 Streams 表單塔頂和塔底必須各有一股進(jìn)料和出料物流 如果還有側(cè)線物流 則在此表單中設(shè)置側(cè)線進(jìn)料物流的加料板位置和側(cè)線出料物流的出料板位置和流量 Extract 模型參數(shù) 6 Extract 模型參數(shù) 7 4 壓強(qiáng) Pressure 表單設(shè)置塔內(nèi)的壓強(qiáng)剖形 至少指定一塊板的壓強(qiáng) 未指定板的壓強(qiáng)通過內(nèi)插或外推決定 Extract 模型參數(shù) 8 Extract 級效率 1 選項(xiàng) Options 表單選擇使用通用級效率 Specifystageefficiencies 還是為每一個(gè)組分分別指定級效率 Specifyefficienciesforindividualcomponents Extract模塊采用級效率來處理兩液相組成未達(dá)到平衡的真實(shí)過程 缺省的級效率為1 平衡級 Extract 級效率 2 Extract 級效率 3 2 級 Stages 表單輸入每一塊板上的通用板效率 3 組分 Components 表單輸入每一個(gè)組分在每一塊板上的組分板效率 Extract 級效率 4 Extract 物性方法 1 選項(xiàng) Options 表單首先選擇下列三類方法之一 1 用給定的物性方法 活度系數(shù)法或狀態(tài)方程法 2 KLL溫度關(guān)聯(lián)式 3 用戶子程序 Extract模塊提供三類方法求取液