熱泵精餾模擬細(xì)節(jié)和策略

1、熱泵模擬細(xì)節(jié)和策略在ASPENPLUS中直接搭建完整的流程進(jìn)行模擬一般難以收斂，建議先完成常規(guī)精餾的 模擬，再利用其數(shù)據(jù)進(jìn)行熱泵精餾模擬。 以塔頂氣相壓縮式熱泵為例，分三步進(jìn)行熱泵精餾模擬：第一步，利用常規(guī)工藝模擬的數(shù)據(jù)，進(jìn)行無(wú)塔模擬熱泵部分的模擬（如圖1 ）。此步驟無(wú)精餾塔的模擬，物流 3為常規(guī)精餾塔第1塊塔板（在 ASPEN中為冷凝器）的氣相進(jìn)料， 物流10為精餾塔最后一塊塔板（在ASPEN中為再沸器），這兩股物流的數(shù)據(jù)直接由常規(guī)精餾塔模擬結(jié)果的“ Profile ”獲取。壓縮機(jī)和換熱器的模擬都很常規(guī)，但ASPE N中的換熱器并不能模擬釜式再沸器的效果，釜液換熱后并不能將氣液相分開，所以附

2、加一個(gè)絕熱閃蒸器， 將物流11氣液相分開，液相出料，氣相返回精餾塔。分離器S1實(shí)現(xiàn)回流。當(dāng)這一步的模擬按工藝設(shè)計(jì)要求收斂后（一般是壓縮機(jī)出口壓力不夠?qū)е聯(lián)Q熱器H2換熱量達(dá)不到要求，模擬出錯(cuò)），進(jìn)入下一步。圖1塔頂氣相壓縮式熱泵精餾模擬步驟一第二步，增加塔體進(jìn)行模擬（如圖2）。在第一步基礎(chǔ)上，增加塔體（RadFrac模塊中無(wú)冷凝器和再沸器的塔單元），根據(jù)原工藝輸入進(jìn)料數(shù)據(jù)和塔的操作數(shù)據(jù)，同時(shí)物流9作為回流液返回塔的第一塊塔板，物流12作為再沸蒸氣返回塔的最后一塊塔板。此步驟先不將塔頂蒸氣14作為熱泵蒸氣輸入（物流 3），也不將釜液物流15作為換熱器的冷液輸入（物流 10），進(jìn)行模擬（一般容易收斂

3、）。檢查塔和產(chǎn)品出料的數(shù)據(jù)是否跟常規(guī)模擬的一致，同時(shí)檢 查物流3和物流14是否一致，物流10與物料15是否一致?；亓饕篠1圖2塔頂氣相壓縮式熱泵精餾模擬步驟二第三步，完整的熱泵精餾模擬（如圖3）。在步驟二的基礎(chǔ)上，將物流 3接到精餾塔塔頂（刪除物流14），作為精餾塔第1塊塔板蒸氣出料，模擬收斂后再將物流10接到精餾塔塔底（刪除物流15），作為精餾塔最后一塊塔板液相出料。此處應(yīng)注意，保留物流3和物流10原本在步驟二中的輸入數(shù)據(jù)（In put），這些數(shù)據(jù)在迭代時(shí)將作為初值進(jìn)行計(jì)算，保留這兩股物流的數(shù)據(jù)讓流程更容易收斂。此流程需要規(guī)定撕裂物流（Tear）,可以設(shè)置塔頂蒸氣物流（物流3）和釜液物流（物

4、流14）作為撕裂物流（模擬時(shí)也試過(guò)只設(shè)定釜液物流為撕裂物 流，收斂也成功）。當(dāng)收斂失敗時(shí)，可把迭代次數(shù)由30次提高到100次（Convergence>>Methos»Wegstein），再不行的話可嘗試把迭代方法由Wegstein改為Newton （Convergence>>DefaultsDefaults Methos >>Tears»Newton），般都能收斂。如果頂蒸氣物流 （物流 3） 和釜液物流（物流14）模擬計(jì)算的值與輸入的值相差較大，需重新檢查流程；如果相差不大，建議把撕裂物流的模擬結(jié)果（Results）輸入到In put中

5、，下次模擬時(shí)能更快收斂。檢查整個(gè)流程，確認(rèn)無(wú)誤后完整的塔頂氣相壓縮開式熱泵精餾模擬就完成了，可進(jìn)一步改變操作參數(shù)來(lái)優(yōu)化熱泵精餾。回流液C14再沸蒸氣10釜液塔頂蒸氣5塔頂岀料塔釜岀料圖3塔頂氣相壓縮式熱泵精餾模擬步驟三|+R>eactcnsEz”匝）ConvergenceComv Opt EC CcrvTearCcnerge -T sadTolefanceTiacsState variaolKStreamID1.C001Prsfsui# & snrihalpjJ3DdODlPresuie & erthalpii圖4撕裂物流的設(shè)置對(duì)于另外兩種比較常見的熱泵模擬，釜液節(jié)流開式（圖5）和閉式（圖6），方法跟塔頂氣相壓縮開式的差不多，撕裂物流和迭代方法仍然是關(guān)鍵。釜液節(jié)流開式也是冷凝器與再沸器是同一個(gè)換熱器，策略一樣。閉式熱泵精餾因?yàn)槠錈岜霉べ|(zhì)（中、高溫下可選擇水）不與 塔內(nèi)物料進(jìn)行交換，模擬就更簡(jiǎn)單了。 在閉式熱泵模擬中，只要能滿足冷凝器和再沸器的熱 負(fù)荷精餾操作就能進(jìn)行， 此處就沒必要再進(jìn)行精餾塔的模擬，但要注意的是，物流1（ In put）和物流