資源描述：
《aspen認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)——苯甲苯精餾分離》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。
1、認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)課后作業(yè)作業(yè)2苯-甲苯精餾分離（分字班）2011011743分1黃浩問(wèn)題敘述：常壓連續(xù)精餾塔，飽和液體加料，料液為苯-甲苯混合液，100kmol/h，其中，苯含量0.44(摩爾分?jǐn)?shù),下同)，分離要求：-塔頂出料含苯0.98以上-塔底出料含苯0.02以下應(yīng)用AspenPlus的RadFrac模型，設(shè)計(jì)一個(gè)滿足上述要求的精餾塔。要求：1.使用靈敏度分析功能，分別研究題中進(jìn)料位置NF、塔頂采出量D對(duì)塔底熱負(fù)荷、塔頂產(chǎn)品濃度的影響規(guī)律。2.能否找出一套參數(shù)（NT,NF,R,D），滿足塔頂和塔底產(chǎn)品的濃度要求，總塔板數(shù)盡可能少，再沸器的
2、熱負(fù)荷盡可能低。解答過(guò)程：繪制流程圖如下：使用參數(shù)：物料F：100kmol/hr混合液，其中苯的摩爾分?jǐn)?shù)為0.44，壓力為1atm，飽和液體精餾塔：塔板數(shù)NT=20，預(yù)設(shè)進(jìn)料位置NF=10，塔頂回流比R=2，預(yù)設(shè)塔頂采出量D=44kmol/hr在預(yù)設(shè)參數(shù)下，所得結(jié)果為：認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)課后作業(yè)MoleFracBDFC6H60.012767050.983751020.44C7H80.987232950.016248970.56reboilerheatduty0.99290266Gcal/hr可見(jiàn)，預(yù)設(shè)參數(shù)合理，產(chǎn)品純度可以達(dá)到要求。第一小問(wèn)：使
3、用靈敏度分析，可得：（一）在塔頂采出量D=44kmol/hr時(shí)，進(jìn)料位置NF對(duì)塔底熱負(fù)荷的影響圖：由上圖可見(jiàn)，在當(dāng)前參數(shù)NT、R和D的條件下，只要進(jìn)料位置不在頂層，NF≠1，則塔底熱負(fù)荷基本一致。這是由于在物料參數(shù)確定的情況下，塔底再沸量是確定值，進(jìn)料位置影響的只是再沸物料中二者的比例，又因?yàn)楸脚c甲苯的熱化學(xué)性質(zhì)十分相似，無(wú)論二者的比例是多少，熱負(fù)荷都是基本不變的。當(dāng)然，如果F物料直接進(jìn)入塔頂，那便失去了精餾過(guò)程，熱負(fù)荷自然很低，因此NF=1時(shí)的情況是例外的。（二）在塔頂采出量D=44kmol/hr時(shí)，進(jìn)料位置NF對(duì)塔頂產(chǎn)品濃度的影響
4、圖：認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)課后作業(yè)由上圖可見(jiàn)，在當(dāng)前參數(shù)NT、R和D的條件下，隨進(jìn)料位置的下移，塔頂產(chǎn)品濃度先增加后減小，在NF≈10時(shí)有極大值。這是因?yàn)椋S著進(jìn)料位置的下移，組分的冷凝、再沸次數(shù)增加，使得塔頂物系點(diǎn)不斷下移，向純的易揮發(fā)組分靠攏。然而，該精餾裝置的塔頂、塔底采出量都已固定，如果進(jìn)料位置過(guò)低，那么在塔底產(chǎn)物中，難揮發(fā)組分的就不可能有很高的純度，因而塔頂?shù)碾y揮發(fā)組分必然較多，致使純度下降。（三）在進(jìn)料位置NF=10時(shí)，塔頂采出量D對(duì)塔底熱負(fù)荷的影響圖（三）、（四）兩圖D的范圍取[40,50]kmol/hr。因?yàn)樵赱0,40]和[50,
5、100]區(qū)間內(nèi)，圖像沒(méi)有單調(diào)性的變化，故略去：塔底熱負(fù)荷由上圖可見(jiàn)，在當(dāng)前參數(shù)NT、R和NF的條件下，塔底熱負(fù)荷與塔頂采出量D成正系數(shù)的線性關(guān)系（其實(shí)也是正比例關(guān)系），塔底熱負(fù)荷隨D的增加而增大。顯而易見(jiàn)，塔頂采出量越大，就需要更多的熱量使塔底物料蒸發(fā)沸騰，以補(bǔ)充塔頂物料，熱負(fù)荷自然增加，同時(shí)，由于苯和甲苯的相似性，二者的相對(duì)比例在此處仍然起不到根本性的影響作用。（四）在進(jìn)料位置NF=10時(shí)，塔頂采出量D對(duì)塔頂產(chǎn)品濃度的影響圖：認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)課后作業(yè)由上圖可見(jiàn)，在當(dāng)前參數(shù)NT、R和NF的條件下，當(dāng)D≤44kmol/hr時(shí)，塔頂產(chǎn)品濃度基本保
6、持恒定，與D基本無(wú)關(guān)，但當(dāng)D≥44kmol/hr時(shí)，隨D的增加，塔頂產(chǎn)品濃度迅速下降。這是因?yàn)?，苯的初始流量即?4kmol/hr，當(dāng)塔頂采出量小于它時(shí)，因?yàn)镹T、R和NF都比較合適，冷凝再沸充分，因而能夠保持較高的塔頂純度，但當(dāng)塔頂采出量大于它時(shí)，即使其他參數(shù)合適，也一定會(huì)有大于該差額的甲苯進(jìn)入塔頂，純度自然迅速下降。（五）輸出NF和D分別對(duì)塔底熱負(fù)荷和塔頂產(chǎn)品純度的兩個(gè)交互式的作用圖其實(shí)可以輸出2*2=4個(gè)交互圖，但另兩個(gè)圖像較亂，而且也沒(méi)有其他新的結(jié)論得出，因而略去：該圖說(shuō)明，無(wú)論D如何變化，塔頂熱負(fù)荷與NF的關(guān)系總是相似的，都
7、與圖一類似，而且D的增加對(duì)Q的影響是均勻的（這又與上面圖三的結(jié)論相契合）該圖的總體特征雖然都與圖二類似，但我們不難發(fā)現(xiàn)，D的增加會(huì)使得塔頂產(chǎn)品純度的極大值變小、極大值點(diǎn)左移。即D越大，最優(yōu)進(jìn)料位置就越往上這可以用極限法來(lái)證明，但更深層次的原因可能要用到《化工原理》的知識(shí)，在此我并不能給出合理解釋，但同時(shí)，塔頂最高純度也會(huì)下降（這與上面的圖四的結(jié)論相契合）得出結(jié)論：認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)課后作業(yè)1.當(dāng)其他參數(shù)固定時(shí)，塔底熱負(fù)荷基本不隨NF而變化（NF=1時(shí)除外），但隨NF的增加，塔頂產(chǎn)品純度先增加后減小，存在一個(gè)極大值。2.當(dāng)其他參數(shù)固定時(shí)，塔底熱負(fù)
8、荷與塔頂采出量D呈線性關(guān)系，而且隨D的增加，塔頂產(chǎn)品濃度先維持不變后迅速減小，轉(zhuǎn)折點(diǎn)即為原物料中相應(yīng)輕組分的分流量。第二小問(wèn)：這一小問(wèn)是一個(gè)約束優(yōu)化問(wèn)題，兩個(gè)約束條件是塔頂和塔底產(chǎn)品的濃度要求——塔頂出料含苯0.98以上
