分离工程 华东-8MoNiJiSuan,-考研试题文档资料系列.ppt

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1、分离过程模拟计算分离过程模拟计算 design optimize operate第七节第七节 复杂精馏塔的计算复杂精馏塔的计算 分分 离离 工工 程程 华东理工大学化工学院分离工程教学组华东理工大学化工学院分离工程教学组 2007年年11月月分离过程模拟计算分离过程模拟计算 design optimize operate分离工程分离工程第八章 化工过程流程模拟分离过程模拟计算分离过程模拟计算 design optimize operate8.18.1概概 述述1.1.1.1.化工流程模拟系统的用途化工流程模拟系统的用途化工流程模拟系统的用途化工流程模拟系统的用途 SimsciSimsci PR

2、O/II PRO/II流程模拟程序，广泛地应用于化学过程的严格流程模拟程序，广泛地应用于化学过程的严格 的质量和能量平衡的质量和能量平衡 单元设备（如换热器、精馏塔）的尺寸计算单元设备（如换热器、精馏塔）的尺寸计算 实验数据的回归处理实验数据的回归处理 化工流程的优化计算化工流程的优化计算 提高工艺设计效率提高工艺设计效率 减少在线测试费用和停工期减少在线测试费用和停工期 对完整工艺提供设计和操作评估对完整工艺提供设计和操作评估 自动调节单元之间的连接使间歇工艺与连续工艺的完美结合自动调节单元之间的连接使间歇工艺与连续工艺的完美结合分离过程模拟计算分离过程模拟计算 design optimiz

3、e operate2.2.2.2.著名的化工流程模拟系统：著名的化工流程模拟系统：著名的化工流程模拟系统：著名的化工流程模拟系统：1 1、PRO II PRO II SimSciSimSci公司公司 2 2、Aspen Plus Aspen TechAspen Plus Aspen Tech公司公司 3 3、ChemCad ChemCadChemCad ChemCad公司公司3.3.3.3.使用使用使用使用PRO IIPRO IIPRO IIPRO II软件应具备的基础知识软件应具备的基础知识软件应具备的基础知识软件应具备的基础知识 化工热力学化工热力学 平衡级分离过程的数学平衡级分离过程的数

4、学模型模型 化工过程流程模拟化工过程流程模拟分离过程模拟计算分离过程模拟计算 design optimize operate4.4.Pro IIPro II软件的主要配套文件软件的主要配套文件软件的主要配套文件软件的主要配套文件 Users Guide Components and Thermodynamic Data Input Manual Refernce Manual：unit module、mathematical model of flow path and solve Keywords Manual Pro II Casebook分离过程模拟计算分离过程模拟计算 design o

5、ptimize operate8.28.2基本操作基本操作（Pro IIPro II）1.1.1.1.启动启动启动启动Pro IIPro IIPro IIPro II打开开始菜单，点击程序中打开开始菜单，点击程序中SIMSCISIMSCI下的下的PRO/IIPRO/II从桌面的快捷方式图标直接点击进入从桌面的快捷方式图标直接点击进入从菜单中选择新建一个文件或打开一个原有的文件进从菜单中选择新建一个文件或打开一个原有的文件进行编辑运行行编辑运行可以使用命令或自代的功能按钮来进行化工设计可以使用命令或自代的功能按钮来进行化工设计熟悉菜单命令可以加快设计速度熟悉菜单命令可以加快设计速度分离过程模拟计

6、算分离过程模拟计算 design optimize operate主窗口界面主窗口界面主窗口界面主窗口界面分离过程模拟计算分离过程模拟计算 design optimize operate2.2.2.2.主要操作按钮主要操作按钮主要操作按钮主要操作按钮单位制选择单位制选择 1 1、英制（缺省）、英制（缺省）2 2、米制、米制 3 3、国际单位制、国际单位制 打开打开PDF选择选择模块和物流模块和物流运行模拟流程运行模拟流程分离过程模拟计算分离过程模拟计算 design optimize operate3.3.组分规定组分规定 (有三种组分规定的方式有三种组分规定的方式)1 1、数据库组分的选择、

7、数据库组分的选择 数据库组分：数据库组分：17501750种，可提供种，可提供MwMw，TcTc，PcPc，VcVc，w w，NBPNBP，HfHf，GfGf等物性数据等物性数据 组分选择途径：组分选择途径：Most Commonly UsedMost Commonly Used，HydrocarbonHydrocarbon，AcidsAcids，AlcoholsAlcohols，EstersEsters，All ComponentsAll Components 组分选择方法：组分选择方法：组分名，分子式，数据库组分名组分名，分子式，数据库组分名 2 2、利用、利用UNIFACUNIFAC模型

8、搭建非数据库组分，用基团贡献法估计各种物性。模型搭建非数据库组分，用基团贡献法估计各种物性。3 3、用户定义非数据库组分，并输入各种物性数据、用户定义非数据库组分，并输入各种物性数据分离过程模拟计算分离过程模拟计算 design optimize operate4.4.4.4.热力学方法选择热力学方法选择热力学方法选择热力学方法选择 选择计算焓、汽液、液液平衡的热力学模型选择计算焓、汽液、液液平衡的热力学模型 Pro IIPro II提供的热力学模型提供的热力学模型 1 1、状态方程：、状态方程：共共1414种，包括种，包括SRKSRK，PRPR，BWRSBWRS及各种修正形式及各种修正形式

9、2 2、活度系数方程：、活度系数方程：共共1212种，包括种，包括NRTLNRTL，UNIQUACUNIQUAC，WilsonWilson，VanLearVanLear，MargulesMargules，UNIFACUNIFAC及各种修正形式及各种修正形式 分离过程模拟计算分离过程模拟计算 design optimize operate热力学方法的选择依据热力学方法的选择依据热力学方法的选择依据热力学方法的选择依据 经验经验:理想系统理想系统状态方程状态方程 高压非理想系统高压非理想系统状态方程（需输入二元作用参数）状态方程（需输入二元作用参数）低压非理想系统低压非理想系统活度系数方程（需输入

10、二元作用参数）活度系数方程（需输入二元作用参数）与实验数据比较与实验数据比较 二元作用参数需由用户输入，二元作用参数的来源查文献、手册，二元作用参数需由用户输入，二元作用参数的来源查文献、手册，如如:J.GmehlingJ.Gmehling：Data Collection of Data Collection of VaporLiquidVaporLiquid Equilibrium Equilibrium 由用户自己的实验数据回归由用户自己的实验数据回归:可利用可利用Pro IIPro II的的Data RegressData Regress功能功能 利用利用FillFill功能由功能由UN

11、IFACUNIFAC模型或其它模型估算模型或其它模型估算分离过程模拟计算分离过程模拟计算 design optimize operate1Check Units of MeasureSimulation in Seven Steps4Select ThermoSupply Stream Data5Provide Process Conditions6Run&View Results78.38.3用用ProIIProII软件创建模拟流程程序软件创建模拟流程程序2Build FlowsheetDefine Components3分离过程模拟计算分离过程模拟计算 design optimize op

12、erate点击点击点击点击OKOKOKOK打开主窗口打开主窗口打开主窗口打开主窗口分离过程模拟计算分离过程模拟计算 design optimize operate点击点击点击点击 打开打开打开打开PDFPDF选择模块和物流选择模块和物流选择模块和物流选择模块和物流分离过程模拟计算分离过程模拟计算 design optimize operate点击点击 选择单位制选择单位制分离过程模拟计算分离过程模拟计算 design optimize operate单位制选择单位制选择单位制选择单位制选择 1 1、英制（缺省）、英制（缺省）2 2、米制、米制 3 3、国际单位制、国际单位制分离过程模拟计算分离

13、过程模拟计算 design optimize operate用用用用PDFPDF建立模拟流程建立模拟流程建立模拟流程建立模拟流程分离过程模拟计算分离过程模拟计算 design optimize operate点击组成按钮点击组成按钮点击组成按钮点击组成按钮 定义组分定义组分定义组分定义组分分离过程模拟计算分离过程模拟计算 design optimize operateSelect From ListSelect From List分离过程模拟计算分离过程模拟计算 design optimize operate点击点击 选择热力学方法选择热力学方法分离过程模拟计算分离过程模拟计算 design

14、optimize operate点击物流线定义组分、流量、状态点击物流线定义组分、流量、状态.分离过程模拟计算分离过程模拟计算 design optimize operate点击各点击各点击各点击各设备选择算法设备选择算法设备选择算法设备选择算法、输入工况条件、输入工况条件、输入工况条件、输入工况条件例例例例:精馏塔精馏塔分离过程模拟计算分离过程模拟计算 design optimize operatePressure Profile分离过程模拟计算分离过程模拟计算 design optimize operateFeeds and Products分离过程模拟计算分离过程模拟计算 design

15、optimize operateInitiadInitiad Estimates Estimates分离过程模拟计算分离过程模拟计算 design optimize operatePerformance Specitications分离过程模拟计算分离过程模拟计算 design optimize operate分离过程模拟计算分离过程模拟计算 design optimize operate点击点击 运行运行模拟流程模拟流程分离过程模拟计算分离过程模拟计算 design optimize operate模拟结果模拟结果分离过程模拟计算分离过程模拟计算 design optimize operat

16、e生成模拟结果生成模拟结果生成模拟结果生成模拟结果分离过程模拟计算分离过程模拟计算 design optimize operate将计算结果转换成将计算结果转换成EXCELEXCEL分离过程模拟计算分离过程模拟计算 design optimize operate分离过程模拟计算分离过程模拟计算 design optimize operate分离过程模拟计算分离过程模拟计算 design optimize operate将计算结果转换成将计算结果转换成EXCELEXCEL 点击菜单选项点击菜单选项:ToolsTools 选择选择:SpreadsheetSpreadsheet 有三个可供选择的选项

17、分别可生成三个有三个可供选择的选项分别可生成三个ExcelExcel文件文件 注意：注意：1.1.生成生成ExcelExcel文件时应选择文件时应选择“启用宏启用宏”2.2.如果不能如果不能“启用宏启用宏”，可降低，可降低Excel Excel 的的安全级别安全级别（选择工具（选择工具/选项选项/安全安全 性性/宏安全宏安全/级别选择级别选择“中中”），然后再），然后再 启用宏。启用宏。3.3.或者把计算结果复制粘贴到或者把计算结果复制粘贴到ExcelExcel文文 档档,但不能用但不能用ExcelExcel进行数据分析。进行数据分析。分离过程模拟计算分离过程模拟计算 design optim

18、ize operate将图形转换成将图形转换成AutoCADAutoCAD 点击菜单选项点击菜单选项:FileFile 选择选择:ExportExport 选择选择:1.:1.“Flowsheet to AutoCAD DXFFlowsheet to AutoCAD DXF”，即可即可 生成生成AutoCADAutoCAD文件文件.2.2.“Flowsheet DrawingFlowsheet Drawing”,然后粘贴到然后粘贴到 WordWord文件文件.分离过程模拟计算分离过程模拟计算 design optimize operate进料压力进料压力 P=1583.8kPa 进料温度进料温

19、度 T=473k塔顶压力塔顶压力 P=1565.0kPa 板压降板压降 P=1.5kpa回流比回流比 R=0.6753 热力学方法：热力学方法：NRTL计算计算计算计算8.48.4应用实例应用实例 某一精馏塔分离氨、丙酮、水的混和物某一精馏塔分离氨、丙酮、水的混和物,塔顶氨的含量塔顶氨的含量99.95%（mol),塔釜水的塔釜水的含量含量99%（mol),丙酮采用侧线出料，求：丙酮采用侧线出料，求：所需理论板数。所需理论板数。组组 成成 氨氨 丙酮丙酮 水水进料量进料量kmol/h 3702.8 17.930 126.55 3702.8 17.930 126.55原料组成如下：原料组成如下：原

20、料组成如下：原料组成如下：分离过程模拟计算分离过程模拟计算 design optimize operate计算结果计算结果计算结果计算结果:分离过程模拟计算分离过程模拟计算 design optimize operate分离工程分离工程Pro/Pro/习题习题1.1.某脱乙烷塔操作压力某脱乙烷塔操作压力2.626MPa2.626MPa，塔顶塔底组成分别为：塔顶塔底组成分别为：组分组分CHCH4 4C C2 2H H4 4C C2 2H H6 6C C3 3H H6 6C C3 3H H8 8C C4 4H H1010C C5 5H H1212X Xwiwi0.0020.0020.0020.00

21、20.680.680.0330.0330.1960.1960.0870.087X XDiDi0.00390.00390.86510.86510.12840.12840.00260.00261 1）计算塔釜温度和塔顶分凝器的温度。）计算塔釜温度和塔顶分凝器的温度。2 2）适当改变塔的操作压力（比如）适当改变塔的操作压力（比如2.52.5MPaMPa、2.7MPa2.7MPa），），塔顶塔底温度将发生塔顶塔底温度将发生怎样的变化？怎样的变化？思考：思考：该体系应选用什么热力学方法进行计算？压力变化引起该体系应选用什么热力学方法进行计算？压力变化引起 的温度变化对共用工程（冷、热换热）要求有何影响？

22、的温度变化对共用工程（冷、热换热）要求有何影响？3 3）又该塔釜液经节流后进入脱丙烷塔，脱丙烷塔的操作压力为）又该塔釜液经节流后进入脱丙烷塔，脱丙烷塔的操作压力为0.9170.917MPaMPa。求：求：脱丙烷塔进料的温度、汽化率和汽、液相组成。脱丙烷塔进料的温度、汽化率和汽、液相组成。分离过程模拟计算分离过程模拟计算 design optimize operate2.2.用用Pro/Pro/计算习题计算习题1 1。（选择热力学方法）（选择热力学方法）3.3.用用Pro/Pro/计算习题计算习题5 5。计算步骤：计算步骤：选择组成选择组成:输入输入:F F、Z Zfifi 、T TF F=泡点

23、、泡点、D D或或B B、R R20 20、N NT T97 97、N NF F62 62、P PD D1.3MPa 1.3MPa、P P0 0 选择热力学方法选择热力学方法:状态方程状态方程 SRKSRK 算法：算法：insideinsideoutout 初值估算方法：初值估算方法：conventional conventional 问题问题:1.1.用严格法计算用严格法计算X Xijij,Y,Yijij,N,NT T,N,NF F,R,T,R,Tj j 2.2.合适的进料板位置合适的进料板位置NFNF 3.3.优化优化 R R 使能耗使能耗 Q QN N 最小最小分离过程模拟计算分离过程模拟计算 design optimize operate本章结束本章结束