奥秘课堂 | 化工过程模拟实训

本次的习题是塔单元模拟，考察了精馏塔的设计与严格计算。奥秘仿真提供了简捷设计塔和精馏塔等模块，支持简捷精馏设计与严格两相精馏计算。题目如图所示，甲醇与水的精馏是化工分离中常见的单元操作，两者可通过普通精馏实现高效分离。在给定的工艺条件下，简捷法计算甲醇水精馏塔的塔板数、回流比、进料位置等参数，并根据这些参数实现精馏工艺的严格计算。

首先，在组分界面，根据分子式搜索添加甲醇和水，物性方法选择NRTL-RK，该方法内置了甲醇与水的二元交互作用参数，适合该体系的计算。

进入模拟界面，添加简捷塔，并连接进出口物质流，根据题目条件配置进口物质流温度、压力、摩尔流量等参数。

由于甲醇的沸点较低，相对挥发度大于1，是轻关键组分，水是重关键组分，然后分别输入回收率、回流比、操作压力等参数，回流比为负表示是最小回流比的多少倍。

运行后查看简捷设计结果，包括最小回流比、最小塔板数、冷凝器和再沸器负荷等，在塔顶和塔底的物质流中查看产品流量和组成等结果。

添加精馏塔，同样配置进口物质流参数，精馏塔的塔板数、回流比根据简捷塔的实际塔板数与实际回流比填写，塔底物流率为简捷塔塔底物质流摩尔流量，进料塔板为简捷塔的最佳进料塔板。

完成配置后运行计算，查看严格精馏的结果。在模块结果界面比较严格法与简捷法的热负荷，严格法的热负荷更高。

在流股结果界面比较组分的回收率，简捷法的回收率较高，精馏塔内的气相分布曲线在精馏塔结果中查看。由于简捷法是精馏过程的初步计算，在相平衡模型、流动模型等方面采用了简化处理，例如恒摩尔流、相对挥发度为常数等，使得结果精度较低。