用aspen对苯-甲苯分离浮阀板精馏塔进行辅助设计

/37TOLUE-010.3980781427.434021427.0359433TOLUE-010.3980781427.434021427.0359433MoleFracBENZE-01 0.9772461 0.3884365 0.01198445TOLUE-01 0.02275389 0.6115635 0.98801554第三节塔径的初步计算根据第二章工艺计算结果，对塔径、塔内件等进行设备计算。AspenPlus的“DSTWU模块不能进行设备计算，只能用“Radfrac”模块进行设备计算。1.3.1塔板基本参数的计算Aspenplus不仅能对精微塔的物料衡算进行模拟计算，利用“TraySizing”功能还能对模型进行塔盘以及塔板的流体力学验算进行设计计算。1）塔盘参数的设计该塔从塔顶分出苯微分，因苯的微分流量小，气相负荷小,塔径小，采用单流型浮阀。 在“TraySizing”子目录，再点击“NeW按钮，创建一个塔板模拟对象，点击“OK。

Ob^ctmanagerName Status在“Specification"页面，根据表2-3精微塔的实际塔板数，扣去冷凝器和再沸器两块板，从第2板到第19板计算塔板性质。在下图中，设置塔板间距 0.6096m然后点击运行，观察计算结果。在“Blocks-traySizing”子目录的“Results”页面。可以查看塔盘直径为 1.27米，堰长为0.92米。/Specific曲an车|DesignResults|PraHaTraysisingresultsSectionstartingTraysisingresultsSectionstarting就西式Sectionendingstage:Stage媪fimaximumdiametet.Cdufnridiamefer;Downcomerarea/Columnarea;Sidedowncomervtloci^:SideweirIcn#：T1921.27074385|meterjJ0.10.00503035m/sec,何2333553meterT在“Profiles"页面，列出了各塔板和降液管上的截面积数^Specifications||Design|ResultsProfilesTraysizirhgprofilesStajeDianwter|liiteteii▼|Totalarea|sqpiActiveareaperpaneljwqrn_;JSidedowncomerarea「qm 二21.270743351.26625305,014602440.126825331.101709390.9532B7E9□.762630150.O9532S7641.ODDZIO720.785729190.628503350.07857291p口93412291口,6科3历40H432G17100G8U327160.865728960.61615725"9292530.0616157270.E47553E9D.5&4193610.451350090.05641666gQ.81G10770.523100140.419460110.05231001gQ.TB95Gli20.499£22^30.33169S030.04396225100.766718530.46170212a36936170.04617021110.771950090.4S8024220.374419380.04660242悭Q.7146C4030,40113752□2209103J0.04011379130707&14340.393263030.314810430.03932630j14n111n枳7口4J2AnwriqEManmpprukr\2）塔板的流体力学验算核算“塔径1.2707m”时的压降。点击“Blocks-TrayRating子目录，再点击“NeW按钮，创建一个塔板模拟对象，点击“OK

^/ObjectManargerObtBctroanagerNcwne在“Specs”页面，填入“塔径1.2707m”等数据。然后点击运行，观察计算结果。在“Blocks-B5-trayRating”子目录的“Results”页面，可见塔径 1.2707m时的最大液泛因子0.8001,全塔压降69.4kPa,符合题目要求，同时列出了降液管的相关数据。ResultsProfiles.T闻yratingsummary►Saclion装寓Hrig荆昌英：2JkSectionendingstage:19Columndiafneler：工2707metaMaximumfiloodingfactor:0.8D01J136Stage:2Panel;Sielionprfr^redrop:0.06939253Haf.DowneoffiMfyuK学Maximumbackup/T『西spacing:0.1S449705—S晒第：Locaticn:2——Backup.01124694metesMaximiHnvelocity/Designvelocil:^0.I3088S57Slage:19Location:■1在“Profiles”页面，可看到各板上液泛因子、降液管流速、降液管持液量、压降等数据。

ResJlsProlileiView: |PanelA▼TrayratingprofilesSlagtFloodingDouwntornetVeto加/DesignvdDartriMmerbackupBackup¥Tray审明依PleasuredrcpDownc.ometS*扇16|m/$ec二jI.d|meter 二I.d同H20.600131360005029620.03025239011124894a18449705a00576499a02904705存060142300067JI3JD0JI23487血37B770601阅559*00041B2Q5002^1186341495716310.0D70B19J诙4633643OL0913M42OLI4991gB01003532950.0239703650.43237275CL007313200.C4738726□L呷94GH115083()24Q003515071023154466038973J48000750429口口432411600926E2540152005490Q0352C0500225W8570.355346460.007643S&O.05D1556BD.09329E920J53046140LQD354143D.02215341£0.330023770.00774552O.05OS24O20.093S4«e3011539511701003557640102186209030890275010762363005133698009433205Q1547441900035731600?t64365,口0.291267770.QDZ9859E1105174556D.09«75^96015544614D0D35B741D03147275110.29527E330100733953□LC520970B0LCI9貂023201155515620100357347102132786120253077330017577150115336510104327960171141650003S7S5S000963371至此，塔设计的模拟已经完成。第二章塔换热器设计原料预热器设计根据2.7节工艺计算结果，对精储塔的进料前换热器进行设备设计计算，为一步严格计算提供数据。进料换热器简洁模块的模拟：在aspen工作界面选择HEATX莫块，物流交换如下图所示：

H2O-FEEDINHEATXOUTu>H2O-FEEDINHEATXOUTu>HOT图2-1原料进料换热器设计模块1）进行冷凝器的简捷计算。^Selection首先添加换热介质水到计算系统中^SelectionPatrol&jmINoruconveftlicinalDefineconiponertsCpnnpqnentIDCampDrwntnameFqrnrwiaBENZE-01Canvtnlidnal8EN2ENEC6H6TOLUE-OlConverfionalTOLUENEC7H9v/ATEAConvertionalWATER必米1添加进口物流性质。加入塔顶进入冷凝器蒸汽性质。由Streams-Specifications”中填写如下数据：

加入进冷凝器冷冻水性质。冷冻水流量暂时写作 5000kg/h,然后用“Design-spec”功能求取准确值。2）换热器的严格计算在“Blocks-Setup”子目录，有4个页面，只需要填写“Specifications”页面。规定进料物流换热后的温度达到进入精微塔白^温度90.3CoUtilitiesSpccification5jLMTD]PressureDrop|Methods|FilmCoefficientsUtilitiesColcul-ationShortcutFlow■□rranacmentIlotfluid:DetailedFlowColcul-ationShortcutFlow■□rranacmentIlotfluid:DetailedFlowdirection:-Z_jCountercLirrent'ShellScTubeNo.shellsinseries:ShellScTubeNo.shellsinseries:AirCooledPlateTi.-iri：.：IhiIIA

toshortcutExchangerspecificationSpecification:Value:Ewchonacrorca:ConstantUA:I-CdlciJIalHnuiTiliMiof3h^lliETypo:IDesignr.lExuh邮QiTypeHeatexchangeriColdstreamoutlettemperature90.3MinimumAirCooledPlateTi.-iri：.：IhiIIA

toshortcutExchangerspecificationSpecification:Value:Ewchonacrorca:ConstantUA:I-CdlciJIalHnuiTiliMiof3h^lliETypo:IDesignr.lExuh邮QiTypeHeatexchangeriColdstreamoutlettemperature90.3Minimumteinperatureapproach:模拟计算运行弁查看结果。在“Blocks-ThermalResults子目录有5个页面。在“Summry页面可看到两流体进、出口的性质参数，其中高温蒸汽出口温度变为 98.1CSummaryBalance；Exdiarig^rDetail?|Prs$Drop/l|aekicities|Zones|UtityUitsge|Heatsresulh屈日 OutletHoistream:HOTHZOTemperatuce:120c 二5aK32993CPressure:20715bar 工2.071ebar 二Vaporfradicn;0；QCold帛t噌前：FEEDfNTempsratirB：25匚 二J9D.3C 二RtssurB-:1bdi 二1bdr 二VapdlflJCliWi：0l0-Heatduty|Q.12009954|God拈「三]在“ExchangerDetails”页面，可看到热负荷139.68KWA需要的换热面积125.66m2、传热系数 624.03kcal/hr-sqm-k、传热温差42.5C等数据。Summ)aiy-BalanceExchang&rDetailsPtesDropA/elocitiesIZones|UtilityUsageExchangedetailsU&cdAtedhe时duty：139.675769kWRequffedexchangerarea:4.52767635sqmActualexchangerarea:125.663706wcpPefcentover(under)design2675.45691U(Dirty);624033541kcWhf噂qmKAveiAgeU[Clean)：624.033541kcal/b-sqm-KUIA;784.839419calZsec-KLMTD(CoriEcted):42,5067641cLMTDcorrectionfactor:O.BB239S30Thermaleffectivgn®?：?：O.6B6a608BNumbeioftransferunits.1.535091SSNiMnberofshellsinseries：1Numberofshellsinparallel:1由上述结果给出热负荷139.7KW需要换热面积125.66m2、总传热系数624.03kcal/m2.k、传热温差等42.5C等数据，选择浮头式换热器。冷凝器的选择根据aspen对精储塔的严格计算，可知冷凝器负荷为-471.28KW,总传热系数取K=700kcal/(m3h：Cb2926kJ/(m3hC)出料液温度80.15C(饱和气”80.15C他和液)冷却水25c-■35c逆流操作&1=55.15C,&2=45.15C,则二tmt二tmt-「立2ln』町=50C根据冷凝器负荷为-471.28KW,得：Q=1703840kJh传热面积:116m2Q传热面积:116m2A二——Ktm

取安全系数1.04,则所需传热面积A=192.9X1.04=120.64m2选择BESX(Y900-1.6-200-4.5./19-4REB(b)浮头式换热器。再沸器的选择根据aspen的模拟结果可知，再沸器热负荷为 482.18KW选用120c饱和水蒸气，总传热系数取K=700kcal/(m3h，C)=2926kJ/(m3h.℃)出料液温度105.2C(饱和气H1062C(饱和液)水蒸气温度120c■120C逆流操作&i'=13.8C,&2‛=14.8C,则△tmJ"：%=14.3C再沸器热负荷为482.18KW,根据全塔热量衡算得：再沸器热负荷为482.18KW,根据全塔热量衡算得：Q=1743247.3kJh传热面积:旦=口32^=44.66.2传热面积:Ktm 292614.3取安全系数1.04,则所需传热面积A=44.66父1.04=46.44m2选择BESX(Y600-1.6-90-6/25-2REa(b浮头式换热器。

第三章塔总体高度计算利用aspen的模拟自此已经结束，综合模拟数据，现在对塔的总体高度进行计算，遵循下式计算：H=n-of-np-1HtDfHfDpHpHdHbHiH2塔顶封头本设计采用椭圆形封头，由公称直径DN=200Qmm,内表面积A=4.5873m2,容积V=1.17m32。9则封头高度H1=h1+h2=500+40=540mm。塔顶空间设计中去塔顶间距Ha=2Ht=2父0.44=0.88m,考虑到需要安装除沫器，所以选取塔顶空间 1.2m。塔底空间塔底空间高度HB是指从塔底最下一层塔板到塔底封头的底边处的距离，取釜液停留时间为 5min,取塔底液面至最下一层塔板之间距离为1.5m。则:Hb塔釜贮液量-封头容积塔横街面积tLsHb塔釜贮液量-封头容积塔横街面积tLs60-V“L50.008560-1.17291.5二- 1.5= 1.5=1.86mAt3.8人孔人孔是安装或检修人员进出塔的唯一通道，人孔的设置应便于人进出任何一层塔板。由于设置人孔处塔间距离大，且人孔设备过多会使制造时塔体的弯曲度难以达到要求，对 D之1000m的板式塔，为安装、检修的需要，一般每隔6〜8塔板设一人孔，本塔中共有18块塔板，需设置3个人孔，每个人孔直径为600mm本塔分别在第2、10、18块板处（从上往下数）开设一个人孔，即可。人孔深入塔内部应与塔内壁修平，其边缘需倒棱和磨圆。进料板处板间距考虑在进口出安装防冲设施，取进料板处板间距 HF=800mm裙座塔底常用裙座支撑，本设计采用圆筒形裙座。由于裙座内径＞800mm故裙座壁厚取16mm基础环内径： Dbi=1270216-0.2-0.6103=1232mm基础环外径： Dbo=1270216-0.2-