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甲醇化工展望.pdf

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上传者: gooyue 2010-05-19 评分 5 0 103 14 469 暂无简介 简介 举报

简介:本文档为《甲醇化工展望pdf》,可适用于工程科技领域,主题内容包含第期宋海华等精馏塔开工过程的摸拟个表示物料衡算的常微分方程式、、和,及个表示热量衡算的代数方程式、、和。此外还可写出组份摩尔分数加和方程式由于线性函符等。

第期宋海华等精馏塔开工过程的摸拟个表示物料衡算的常微分方程式、、和,及个表示热量衡算的代数方程式、、和。此外还可写出组份摩尔分数加和方程式由于线性函数中各项的系数大小悬殊,彼此相差可达若干个数量级,所以这是一个刚性较强的微分方程组。由于精馏系统为性质较理想的烃类混合物故可用简单的方法进行数值积分艺,,一‘“‘一’二‘七’上了二,一,介,,,十艺,‘一‘上述的动态物料衡算方程、热量衡算方程和组份摩尔分数加和方程便构成了基于三维非平衡混合池的动态精馏数学模型,这是一常微分一代数方程组,需用数值积分法求解。计算示例设一个精馏塔有块理论塔板或块直径的实际筛板,在开工阶段初始,即二时刻,各层塔板上和塔底在再沸器塔板及塔顶冷凝液贮槽塔板内均具有进料组成的三元混合物,浓度如表所示。表精馏进料组成但积分步长必需很小才能保证数值积分过程稳定。模拟过程中所需要的在各种不同的压力和温度下的各组份的相平衡常数以及汽、液两相混合物的摩尔烩及密度等由状态方程〔’’计算。各组份在一定条件下的汽相点效率由模型〔’。’并利用伪二元方法进行计算。而各层塔板上鼓泡液体的高度,以及汽、液相混合池的持料量则由筛板塔的流体力学方程〔‘’估算。在逐次迭代计算过程中利用组份摩尔分数加和方程作泡点计算校正各混合池的温度,由热量衡算方程式校正各混合池的汽、液相流率。当第人个积分步长的计算结束时求出相邻的两个步长的平均组成偏差£,若其小于容许吴差组元浓度分数万十’广,、飞,‘,‘飞,,,‘’’’一‘’‘了山‘了‘了’二了二孟月二气一反式一一丁烯顺式一一丁烯戊烷然后开始进行开工操作,维持塔釜再沸蒸汽的上升速度不变。通过动态精馏计算可以模拟整个开工阶段精馏操作参数的变化历程。如前所述,可将半块塔板划分为个棍合池,所以对全塔作物料衡算可以写出个描述各混合池动态物料平衡的常微分方程式则表示精馏塔的操作已经达到稳定状态,开工过程结束,计算停止。否则继续进行第十个步长的数值积分计算。最后的计算结果示于表和图至图中。了‘,一,,一,,一,十讨论比较图一可以看到对于模型,计算所得的在开工过程中温度分布达到稳定状态需要的时间大约为一,而在塔内液相混合物组成的分布达到稳态所需要的时间为,二者相差很大,这说明在精馏塔的开工阶段建立稳态的汽、液相组成的分布的过程要比温度缓慢得多。石油化工年第卷表精馏塔开工过程的模拟计算结果塔顶产品沈组成分数塔底产品流时间“提度温度组成分数写一‘二名一名艺二。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。一。。。。。。‘,‘二卜卜口,︸呀尸塔顶产品反式一一丁烯肠杀佘汤世、侧说暇工戊烧气」︺、仓仓浮余长世、侧说辉性产品︺尸﹂,‘仓一端以﹃簇时间图开工过程中组元的浓度的变化为平衡级动态模型为非平衡级动态模型为一维活塞沈动态模型为一维涡流扩散动态模型为带滞止区的二维涡流扩散动态模型为三维平衡混合池动态模型。以下各图相同塔顶产品次碍〔妇义幻时问才、乙乙尸之义叹内负式一一丁烯图开工过程中组无的浓度的空化需要的时间也不一样,如表所示。从表可以看到由模型计算的精馏开工过程的时间最短,因为模型没有考虑精馏塔内的复杂的流体力学特性和非平衡的传质过程,只反映块理论塔板上汽、液相浓度的变化情况,所以由它模拟的精塔开工过程能够比较迅速地达到稳定的操作状态。模型考虑了精馏塔板上汽、液两相间非平衡的传质,所以完成相同的分离任务需要块实际塔板,由于塔板数增加使得建立塔内稳态的轴向浓度分布需要较多的时间,这种由于传质过程的非平衡性对开工时间造成的影响称为非平衡效应。由模型到模型都考虑到了塔板上液相和汽相的流体力学特性,它们对塔板上汽、液两相流动和混合特性刻尔长睡一色长军白一护︸安一心今助今同幻时司图开工过程中组元的浓度的变化由图一还可以看到利用模型一对同一精馏塔的开工过程所得到的塔顶、塔底产品流组成的动态响应曲线不同,达到稳定状态第期宋海华等精馏塔开工过程的模拟钊网产品刃降豁迎竺‘,飞’沙石脚扔粼叉艾图巾义心时间图开工过程中温度的变化的描述逐渐由简单到复杂,由粗糙到精细,利用它们对精馏塔的开工过程进行模拟计算得到的为了建立各层塔板上的稳态浓度分布所需要的时间也逐渐加长,其中由模型计算的开工时间最长。与模型和模型相比,这类模型都考虑了在精馏塔的开工阶段克服塔板上依相和汽相流动的惯性逐渐建立起稳定状态的温度、浓度和流率分布的过程,此过程对精馏开工时间所产生的影响称为惯性效应。由表可知当模拟精馏塔的开工时,惯性效应的作用要比非平衡效应的作用大得多,所以为了准确地模拟精馏开工过程必须充分地考虑惯性效应的影响。在上述的类模型中,三维非平衡混合池模型能够最真实地描述精馏塔内各种复杂的非理想的流动和混合性质,以及汽、液两相间非平衡传质的特点,因此可以相信它更适合于表精馏塔开工过程所需要的时间动态精馏模型开工过程时间数值积分步数。。对精馏塔的开工、停车、以及其他动态精馏过程进行模拟计算。实际上,在生产现场我们观察到对于一个块塔板的精馏塔,在顺利情况下的开工时间大约为个多小时,这与由模型计算的结果也比较接近。必须考虑精馏塔内的非平衡效应和惯性效应,其中惯性效应的作用更为显著。三维非平衡混合池模型能够充分地考虑这两个效应,尤其能够更真实地描述惯性效应对动态精馏过程产生的影响,所以相信它能够更适合于模拟精馏塔的开工等动态过程。结论本文建立了三维非平衡混合池动态精馏模型,并且以一个实际精馏塔为例计算了开工过程的动态响应。若采用较小的积分步长,通过数值积分可以求得稳定的收敛结果。在精馏开工过程中,温度和浓度等精馏过程参数由最初的均匀分布逐渐变化到最后的稳态分布。一般情况下温度的动态响应时间较短,而汽、液相组成达到稳定状态的分布所需要的时间要长得多。为了准确地模拟精馏塔的开工过程符号说明馏出夜流率,厂液体涡流扩散系数,二。汽体祸流扩散系数,。。点效率‘混合池的汽相流率,汽相混合物的焙,液相混合物的烩,。汽相混合池高度,液相混合池高度,相平衡常数

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