熱泵精餾模擬細(xì)節(jié)和策略_第1頁
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文檔簡介

1、熱泵模擬細(xì)節(jié)和策略在ASPENPLUS中直接搭建完整的流程進(jìn)行模擬一般難以收斂,建議先完成常規(guī)精餾的 模擬,再利用其數(shù)據(jù)進(jìn)行熱泵精餾模擬。 以塔頂氣相壓縮式熱泵為例,分三步進(jìn)行熱泵精餾模擬:第一步,利用常規(guī)工藝模擬的數(shù)據(jù),進(jìn)行無塔模擬熱泵部分的模擬(如圖1 )。此步驟無精餾塔的模擬,物流 3為常規(guī)精餾塔第1塊塔板(在 ASPEN中為冷凝器)的氣相進(jìn)料, 物流10為精餾塔最后一塊塔板(在ASPEN中為再沸器),這兩股物流的數(shù)據(jù)直接由常規(guī)精餾塔模擬結(jié)果的“ Profile ”獲取。壓縮機(jī)和換熱器的模擬都很常規(guī),但ASPE N中的換熱器并不能模擬釜式再沸器的效果,釜液換熱后并不能將氣液相分開,所以附

2、加一個絕熱閃蒸器, 將物流11氣液相分開,液相出料,氣相返回精餾塔。分離器S1實現(xiàn)回流。當(dāng)這一步的模擬按工藝設(shè)計要求收斂后(一般是壓縮機(jī)出口壓力不夠?qū)е聯(lián)Q熱器H2換熱量達(dá)不到要求,模擬出錯),進(jìn)入下一步。圖1塔頂氣相壓縮式熱泵精餾模擬步驟一第二步,增加塔體進(jìn)行模擬(如圖2)。在第一步基礎(chǔ)上,增加塔體(RadFrac模塊中無冷凝器和再沸器的塔單元),根據(jù)原工藝輸入進(jìn)料數(shù)據(jù)和塔的操作數(shù)據(jù),同時物流9作為回流液返回塔的第一塊塔板,物流12作為再沸蒸氣返回塔的最后一塊塔板。此步驟先不將塔頂蒸氣14作為熱泵蒸氣輸入(物流 3),也不將釜液物流15作為換熱器的冷液輸入(物流 10),進(jìn)行模擬(一般容易收斂

3、)。檢查塔和產(chǎn)品出料的數(shù)據(jù)是否跟常規(guī)模擬的一致,同時檢 查物流3和物流14是否一致,物流10與物料15是否一致?;亓饕篠1圖2塔頂氣相壓縮式熱泵精餾模擬步驟二第三步,完整的熱泵精餾模擬(如圖3)。在步驟二的基礎(chǔ)上,將物流 3接到精餾塔塔頂(刪除物流14),作為精餾塔第1塊塔板蒸氣出料,模擬收斂后再將物流10接到精餾塔塔底(刪除物流15),作為精餾塔最后一塊塔板液相出料。此處應(yīng)注意,保留物流3和物流10原本在步驟二中的輸入數(shù)據(jù)(In put),這些數(shù)據(jù)在迭代時將作為初值進(jìn)行計算,保留這兩股物流的數(shù)據(jù)讓流程更容易收斂。此流程需要規(guī)定撕裂物流(Tear),可以設(shè)置塔頂蒸氣物流(物流3)和釜液物流(物

4、流14)作為撕裂物流(模擬時也試過只設(shè)定釜液物流為撕裂物 流,收斂也成功)。當(dāng)收斂失敗時,可把迭代次數(shù)由30次提高到100次(Convergence>>Methos»Wegstein),再不行的話可嘗試把迭代方法由Wegstein改為Newton (Convergence>>DefaultsDefaults Methos >>Tears»Newton),般都能收斂。如果頂蒸氣物流 (物流 3) 和釜液物流(物流14)模擬計算的值與輸入的值相差較大,需重新檢查流程;如果相差不大,建議把撕裂物流的模擬結(jié)果(Results)輸入到In put中

5、,下次模擬時能更快收斂。檢查整個流程,確認(rèn)無誤后完整的塔頂氣相壓縮開式熱泵精餾模擬就完成了,可進(jìn)一步改變操作參數(shù)來優(yōu)化熱泵精餾。回流液C14再沸蒸氣10釜液塔頂蒸氣5塔頂岀料塔釜岀料圖3塔頂氣相壓縮式熱泵精餾模擬步驟三|+R>eactcnsEz”匝)ConvergenceComv Opt EC CcrvTearCcnerge -T sadTolefanceTiacsState variaolKStreamID1.C001Prsfsui# & snrihalpjJ3DdODlPresuie & erthalpii圖4撕裂物流的設(shè)置對于另外兩種比較常見的熱泵模擬,釜液節(jié)流開式(圖5)和閉式(圖6),方法跟塔頂氣相壓縮開式的差不多,撕裂物流和迭代方法仍然是關(guān)鍵。釜液節(jié)流開式也是冷凝器與再沸器是同一個換熱器,策略一樣。閉式熱泵精餾因為其熱泵工質(zhì)(中、高溫下可選擇水)不與 塔內(nèi)物料進(jìn)行交換,模擬就更簡單了。 在閉式熱泵模擬中,只要能滿足冷凝器和再沸器的熱 負(fù)荷精餾操作就能進(jìn)行, 此處就沒必要再進(jìn)行精餾塔的模擬,但要注意的是,物流1( In put)和物流

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