范文一:精馏塔塔板负荷性能图数据
精馏塔负荷性能数据
液沫夹带线Vs 液泛线Vs 漏液线Vs 液相负荷上限线液相负荷下限线
Vs Vs
3Ls/(m/s) 精馏段 提馏段 精馏段 提馏段 精馏段 提馏段 精馏提馏精馏段 提馏段
段 段
0.001 1.6863 1.6540 1.7605 1.5860 0.4597 0.4059 0.0082 0.0082 0.00068 0.00068 0.002 1.6107 1.5800 1.7380 1.5325 0.4721 0.4181 0.0082 0.0082 0.00068 0.00068 0.003 1.5473 1.5179 1.7164 1.4823 0.4823 0.4280 0.0082 0.0082 0.00068 0.00068 0.004 1.4907 1.4625 1.6944 1.4318 0.4912 0.4367 0.0082 0.0082 0.00068 0.00068 0.005 1.4387 1.4116 1.6713 1.3795 0.4992 0.4445 0.0082 0.0082 0.00068 0.00068 0.006 1.3900 1.3640 1.6468 1.3242 0.5066 0.4517 0.0082 0.0082 0.00068 0.00068 0.007 1.3440 1.3189 1.6206 1.2649 0.5135 0.4584 0.0082 0.0082 0.00068 0.00068 0.008 1.3002 1.2760 1.5924 1.2006 0.5200 0.4646 0.0082 0.0082 0.00068 0.00068 0.009 1.2581 1.2348 1.5621 1.1301 0.5261 0.4706 0.0082 0.0082 0.00068 0.00068 0.01 1.2176 1.1952 1.5295 1.0519 0.5320 0.4763 0.0082 0.0082 0.00068 0.00068 0.011 1.1784 1.1568 1.4942 0.9640 0.5376 0.4817 0.0082 0.0082 0.00068 0.00068 0.012 1.1404 1.1196 1.4562 0.8633 0.5430 0.4869 0.0082 0.0082 0.00068 0.00068 0.013 1.1034 1.0834 1.4151 0.7442 0.5482 0.4919 0.0082 0.0082 0.00068 0.00068 0.5 0.0082 0.0082 0.00068 0.00068 1 0.0082 0.0082 0.00068 0.00068 1.5 0.0082 0.0082 0.00068 0.00068 2 0.0082 0.0082 0.00068 0.00068
精馏段负荷性能图2.5000
2.0000
1.5000
1.0000
0.5000
0.0000
00.0020.0040.0060.0080.010.0120.014
液沫夹带线Vs液泛线Vs漏液线Vs
液相负荷上限线Vs液相负荷下限线Vs
提馏段负荷性能图2.5000
2.0000
1.5000
1.0000
0.5000
0.0000
00.0020.0040.0060.0080.010.0120.014
液沫夹带线Vs液泛线Vs漏液线Vs
液相负荷上限线Vs液相负荷下限线Vs
筛板塔的工艺设计计算结果汇总表
项目 符号 单位 计算数据 精馏段/提馏段平均压强 P kPa 105.50/114.95 m
精馏段/提馏段平均温度 t ? 87.6/101.96 m
3气相(精馏段/提馏段) V m/s 0.77/0.73 S平均 流量 3液相(精馏段/提馏段) L m/s 0.0019/0.0045 S
实际塔板数 N 块 26
板间距 H m 0.4 T
塔的有效高度 Z m 10.4
塔径 D m 1.2 空塔气速(精馏段/提馏段) u m/s 0.68/0.65
塔板液流形式 单流型
溢流管形式 弓形
堰长 l m 0.792 W
堰高(精馏段/提馏段) h m 0.048/0.039 W溢 流 装 置 溢流堰宽度 W m 0.149 d
管底与受液盘距离 h m 0.042/0.033 O(精馏段/提馏段)
板上清液层高度(精馏段/提馏段) h m 0.06/0.06 L
孔径 d mm 5 O
孔间距 t mm 15
孔数 n 个 4363
2开孔面积 A m 0.85 O
筛孔气速(精馏段/提馏段) u m/s 8.97/8.50 O
塔板压降(精馏段/提馏段) h m液柱 0.0693/0.0646 P
液体在管中停留时间(精馏段/提馏段) τ s 17.26/7.29
降液管内清液层高度(精馏段/提馏段) H m 0.13/0.13 d
雾沫夹带(精馏段/提馏段) e kg液/kg气 0.01/0.01 V
负荷上限 液沫夹带控制
负荷下限 漏液控制
3气相最大负荷(精馏段/提馏段) V m/s / S,max
3气相最小负荷(精馏段/提馏段) V m/s / S,min
操作弹性(精馏段/提馏段) /
苯和甲苯的物理性质
项目 分子式 分子量M 沸点,?, 临界温度t,?, 临界压强P,kPa, CC苯A CH 78.11 80.1 288.5 6833.4 66
甲苯B CH—CH 92.13 110.6 318.57 4107.7 653
苯和甲苯的饱和蒸汽压
0C温度 80.1 85 90 95 100 105 110.6 0,kPa 101.33 116.9 135.5 155.7 179.2 204.2 PA240.0 0,kPa 40.0 46.0 54.0 63.3 74.3 86.0 PB
常压下苯——甲苯的气液平衡数据
温度t? 液相中苯的摩尔分率x 气相中苯的摩尔分率y
110.56 0.00 0.00
109.91 1.00 2.50
108.79 3.00 7.11
107.61 5.00 11.2
105.05 10.0 20.8
102.79 15.0 29.4
100.75 20.0 37.2
98.84 25.0 44.2
97.13 30.0 50.7
95.58 35.0 56.6
94.09 40.0 61.9
92.69 45.0 66.7
91.40 50.0 71.3
90.11 55.0 75.5
80.80 60.0 79.1
87.63 65.0 82.5
86.52 70.0 85.7
85.44 75.0 88.5
84.40 80.0 91.2
83.33 85.0 93.6
82.25 90.0 95.9
81.11 95.0 98.0
80.66 97.0 98.8
苯----甲苯连续精馏过程板式精馏塔示意图
范文二:[精彩]精馏塔负荷性能图
1.
精馏段
MATLAB程序:
l=9.78e-4;
v=1.2;
L=0:0.0005:0.01;
Lmin=5.97e-4;
Lmax=7.54e-3;
V=0:0.00001:2;
V1=4.597*sqrt(0.00806+0.11*L.^(2/3)); %漏液线 V2=1.757-10.775*L.^(2/3); %雾沫夹带线 V3=sqrt(3.85-5237.6*L.^2-28.70*L.^(2/3)); %液泛线 V4=(v/l)*L; %操作线
plot(L,V1,L,V2,L,V3,Lmin,V,'k',Lmax,V,'k',L,V4,l,v,'k.','linewidth',1,'markersize',5)
axis([0 0.01 0 2.1])
grid
title('精馏段的塔板负荷性能图')
运行结果:
13. 提馏段
MATLAB程序:
l=2.25e-3;
v=1.22;
L=0:0.0005:0.01;
Lmin=5.97e-4;
Lmax=7.54e-3;
V=0:0.00001:2.5;
V1=5.810*sqrt(0.00628+0.11*L.^(2/3)); %漏液线 V2=2.142-12.588*L.^(2/3); %雾沫夹带线 V3=sqrt(6.28-11963*L.^2-46.38*L.^(2/3)); %液泛线 V4=(v/l)*L; %操作线
plot(L,V1,L,V2,L,V3,Lmin,V,'k',Lmax,V,'k',L,V4,l,v,'k.','linewidth',1,'markersize',5)
axis([0 0.01 0 2.5])
grid
title('提馏段的塔板负荷性能图')
运行结果:
这个是我把边框截掉后的
范文三:绘制精馏塔负荷性能图的电子表格法
第 21 卷 第 3 期 吉 林 化 工 学 院 学 报 Vol . 21 No . 3
2004 年 9 月 Sep . 2004 J OU RNAL O F J ILIN INS TI TU T E O F CHEM ICAL T ECHNOL O GY
() 文章编号 :100722853 20040320039203
绘制精馏塔负荷性能图的电子表格法
1 2 2 3罗传义,时景荣,曹玉波, 瑛
(11 吉林化工学院 化学工程系 ,吉林 吉林 132022 ;21 吉林化工学院 自动化系 ,吉林 吉林 132022 ;3 . 吉林燃料乙醇有 郭 )限责任公司 ,吉林 吉林 132000
摘要 : 给出了绘制精馏塔负荷性能图的电子表格法 ,用该方法直观 、简便 、速度快 ,具有较强的实用性 .
关 键 词 : 程序 ;电子表格 ;绘图 ; VBA
中图分类号 : TP 31111 文献标识码 : A
在化学工程的精馏塔设计实际工作中 ,要遇 对话框 ,选定图表类型中的 X Y 散点图 ,再选定无
数据点平滑线散点图 ?下一步 ,出现?图表向导 4到绘制精馏塔负荷性能图的问题. 通常采用手工
步骤之 2?对话框 .绘制或用绘图软件绘制. 这些方法 ,对于每一个新
?选定?系列?选项卡 ?添加 ,在?名称?、?X的问题 ,都需要重新绘图 ,非常麻烦 ,给设计者带
值??、Y 值?编辑栏输入相应的数据所在单元格的 来诸多的不便. 而采用电子表格 , 利用其图表功
() 绝对引用 见图 1. 再点击?添加?,用同样的方法 能 ,既可用用户语言绘制 ,又可用 VBA 编程绘制.
输入另外的几个系列. 点击?下一步?,出现?图表 ( 绘制出 来 的 图 是 一 个 电 子 图 表 也 可 称 智 能 图
向导 4 步骤之 3?对话框 . ) 表,其本身就是一个应用软件 ,当数据发生变化
时 ,图线的形状 、图线的位置 、文字都自动随着变
化 . 不必再运行程序非常方便 .
本文给出了绘制精馏塔负荷性能图的电子表
格法 ,并给出了绘制精馏塔负荷性能图的用户语
言程序和 WBA 程序. 用该方法直观 、简便 、速度
快 ,具有较强的实用性.
1 用户语言程序
绘制精馏塔负荷性能图与一般的简单绘图有
所不同 ,它需要在同一坐标系绘制 6 条曲线 ,在个
别数据点添加文字标志 、在个别数据点添加标记 图 1 图表向导 4 步骤之 2 () 等 用用户语言完成此功能需要特殊技巧.
?选定?标题?选项卡 ,在?图表标题?、?数值 例 1 某精馏塔有关设计数据见图 2 . 要求用
( ) ( ) X轴??、数值 Y轴?编辑栏分别输入?负荷性能 Excel 绘制出此精馏塔负荷性能图.
图??、L s??、V s?,点击?下一步?,出现?图表向导 4 使用 Excel 的图表功能 ,结合本例 ,给出用户
步骤之 4?对话框 . 语言的程序如下 :
?选定?作为对象插入?,选定数据所在的工 () 1打开一个 Excel 工作薄 ,在一个工作表中
作表 ,点击?完成?. 立即出现所要绘制的电子图 输入精馏塔负荷性能图的相关数据.
表 .() 2制作图表 ,操作 :() ?再经过简单的编辑 略,结果见图 2 . ?工具 ?图表 ,出现?图表向导 4 步聚之 1?
收稿日期 :2003 - 07 - 20 () 作者简介 :罗传义 1953 - ,男 ,吉林梅河口人 ,吉林化工学院教授 ,主要从事有机合成及 VBA 应用软件开发方面的研究.
吉 林 化 工 学 院 学 报 2004 年 40
图 2 工作表界面
E8?,D10 : E10??, D12 : E12??, D14 : F14?
( 系列 Y = Array ?D5 : G5 ??, D7 , G7 ?, ? D9 : 2 VBA 程序
) E9?,D11?E11??, D13 : E13??, D15 , F15?下面给出绘制精馏塔负荷性能图的 VBA 程 Fo r I = 1 To 6
( )序 : Wit h ActiveChart . SeriesCollectio n I ) ( ( X?Values = Wo r ksheet s 表 名. Range 系 列
( ) )X I Op tio n Base 1
() Sub 负荷性能图 ) ( ( . Range V?aluer = Wo r ksheet s 表名系列 Y
′添加图形( ) )I
) () ( ( 表名 =?heetl?: Wo r ksheet s 表名. SelectN?ame = Wo r ksheet s 表 名. Range 系 列 名( ) Range ?I13?. Select( ) )I
Chart s. Add End Wit h
Set 图 = Active ChartNext I
2 No图 . Chart Type = xl X YScat ter Smoot h 图 . Locatio n Where : = xlLocatio nAsObject ,
Mar kers Name : = 表名
′添加系列’设置图表选项 :标题 , X , Y
Wit h ActiveChart Fo r I = 1 To 6
图 . SeriesCollectio n . New Series ?Has Title = True
Next I Ch?art Title . Characters. Text = ?负荷性能图?
( ( )系列名 = Array ?B4?,?B6?,?B8?,?B10?,Wit h . Axes xlCatego ry ,xl Primary
) ?B12?,?B14?H?as Title = True
( 系列 X = Array ?D4 : G4 ??, D6 : G6 ??, D8 :A?xis Title . Characters. Text = ?L s , X
第 3 期 罗传义 ,等 :绘制精馏塔负荷性图的电子表格法 41
( ) Range ?K20?. Select End Wit h
( )Wit h . Axes xlValue ,xl Primary End Sub
H?as Title = True‘运行程序?负荷性能图?显示结果见图 2 .
A?xis Title . Characters. Text =?V s?’Y
End Wit h 应 用 3
’设置图表区
P?lotArea . Bo rder . LineSt yle = xlNo ne() 1当数据发生变化时 , 图线的形状 、位置 、
P?lotArea . Interio r . Colo r Index = 2文字都自动随着变化. 不必再运行程序. 一般也不
( ) A?xex xlValue. Majo r Gridlines. Delete必再编辑图形 .
() End Wit h 2当编辑图形的大小时 , 文字的大小随着
( ) ( ) ActiveChart . SeriesCollectio n 6 . Point s 2 . 变化. 故编辑基本完成后 ,点击?设置图形?,以统 Select 一部分文字字号.
Wit h Selectio n () 3如果编辑图形后有些乱 , 想恢复开始图
M?ar kerBackgro undColo r Index = 5形 ,则删除现在图形 ,点南昌?恢复图形?按钮 ,立
M?ar ker Fo regro undColo r Index = 3即产生一个新的图形.
M?ar ker St yle = xlCircle
M?ar ker Size = 6结 论 4
H?asDataL abel = True
D?ataL abel . Text =?设计点?() 1本文给出了绘制精馏塔负荷性能图的电
子表格法 ,该方法简便 、实用.End Wit h
’设置图表 Y、X 轴数字格式() 2编制 excel 工作表界面 ,界面本身就是应
( )Set Y = ActiveChart . Axes xlValue 用程序. 用户一般不需要再运行程序 ,仅输入相关
Y. TickL abels. N umber Fo r matLocal =?0 . 0 ?数据即可.
( )Set X = ActiveChart . Axes xlCatego ry
X. TickL abels. N umber Fo r matLocal =?0 . 000参考文献 :
?
1 罗传义 ,时景荣 ,戴传波 1 基于 Excel 的正交试验方 Call 设置图表 ( ) 差分析程序 J 1 计算机工程 , 2002 , 28 11: 240 - End Sub 2421 () Sub 设置图表 罗传义 ,时景荣 1 试验设计与数据处理 M 1 长春 : 2 () ActiveSheet . Chart Object s 1. Activate 吉林人民出版社 ,2002 .
ActiveChart . ChartArea . Fo nt . Size = 12
Excel method of dra wing l oa d characterist ic diagra m of dist illat ion col umn
1 2 2 3L UO Chuan2yi,SH I J ing2ro ng,CAO Yu2bo, GUO Ying (1 . Dep t . of Chemical Engineering ,J ilin Instit ute of Chemical Technology ,J ilin Cit y 132022 ,China ;2 . Dep t . of Auto matio n ,J ilin
)Instit ute of Chemical Technology ,J ilin Cit y 132000 ,China ;3 . J ilin Fuel Alco hol Co . L t d. ,J ilin City 132000 ,China Abstract : Excel met ho d of drawing load characteristic diagram of distillatio n column is given . The met ho d is directly perceived ,co nvenient ,and quick ,and has p ractical value .
Key words : p rogram ; Excel ; drawing ; VBA
范文四:全指标精馏塔全塔负荷性能图分析新方法
全指标精馏塔全塔负荷性能图分析新方法 第32卷第6期
2004年t2月
f匕学L
CIIEMI【L\lEN【jINEERIN~(【:IjIN.\)
,.01.31Nl1.6
DPc.2?4
全指标精馏塔全塔负荷性能图分析新方法
刘艳升,沈复
(石油大学(北京)化工学院,北京j02200)
摘要:针对传统塔板负荷性能图在现代精馏塔分析中存在的问题,提出一种精馏塔全指标全塔负荷性能图
新分析方法.与单指标的全塔负荷性能图相比,全指标全塔负茼性能图用于精馏塔瓶颈分析,不同塔内件
合理匹配分析和最终施工图设计塔内件评价方面更加直观,容易,便于编程 关键词:全塔负荷性能图;精馏塔;塔板负荷性能图
中图分类号:TQ02I,8文献标识码:A文章编号:1005—9954(2004)06-0001-05
Anewfull—parametermethodforperformancediagramanalysis
ofwholedistillationcolumns
LIUYan-sheng,SHENFu
(DepartmentofChemicalEngineering,UniversityofPetroleum(Beijing),Beijing102200,
China)
Abstract:Inviewoftheproblemsexistedinthetraditionaltray—loadperformancediagramusedforcurrentdistil—
lationcolumnanalysis,anewanalyticalmethodfortheperformancediagramoffull—parameterwholedistillation
columnswasputforward.Comparedtothesingle—
parametermethodsforperformancediagramonwholedistillation
column,thisfull—parametermethodsforperformancediagramonwholedistillationcolumnismoreeasilyused
for
thebottleneckinganalysis,analysisofrationalmatchingofdifferentinternalsandtheevaluati
onoftheinternalsof
finalconstruetiondesign. Keywords:performancediagramofwholecolumn;distillationcolumn;tray—loadperformancediagram
板式塔的负荷性能图分析技术可以全面分析塔
板操作性能及其对工艺条件的适应性,在传统的手
工工艺和设备设计计算的时代已被证明是极为
"简便"的,但在当今计算机辅助设计技术飞速发
展的年代,应用中还存在着一些不足.石油大学首
先提出了全塔负荷性能图的概念,开发了单指标和
全指标2种全塔负荷性能图分析技术.
作者首先开发了单指标全塔负荷性能图分析的
新方法J,经过数十座工业精馏塔的设计和应用
表明,该方法不仅可以高效率地实现精馏塔从工艺
条件到最终精馏塔结构的设计,而且用于精馏塔不
同方案对比和初步设计阶段的瓶颈分析极为灵活,
直观和可靠.然而该方法用于精馏塔的瓶颈分析,
同一方案下不同种类塔内件的适宜匹配和施工图阶
段全面地分析精馏塔的操作特性尚不十分方便,为
此又开发了适于编程的全指标全塔负荷性能图分析
技术.本文系统地介绍了全指标全塔负荷性能图分
析方法.依据直角坐标体系,介绍了全指标全塔负
荷性能图的构成方法,提出了进行精馏塔瓶颈分
析,适宜塔内件匹配和设计的新技术路线.
1全指标全塔负荷性能图构造
1.1基础依据
由塔板负荷性能图分析可知,当全塔的工艺条 件和塔板结构确定后,控制塔板操作特性的上,下 限制是确定的,并随着处理量的变化,操作点沿操 作线在控制上限和下限点之间变化,详见图1.在 塔板负荷性能图上反映出的可行操作范围就只有操 作线及其上,下控制限制交点所构成范围,这里所 指的操作限制涉及适宜传质限制和水力学操作极限 作者简介:刘艳升(1963一),男,剐教授,主要研究精馏I_-l,塔板技术等
wsuper@w.bjpeu.edu.ell.
化学工2004年第32卷第6期
2方面.可实现正常水力学操作的.D.线段,可 实现高效传质操作的UD,.线段,但当塔板操作受 降液管液泛控制时,高效传质的可行范围受UD 线段控制.因此,这些线段决定了塔板的操作性 能,是全指标全塔负荷性能图构成的基础. 液流强度/(m?11-m)
D一操作下限;U一操作上限;0一操作点; 下标M一传质限制;下标I一水力学极限 图1在确定工艺和塔板结构下塔板可行的操作范围 Fig.1ThefeasibleoperationzonesfortraysunderVen
traygeometriesandprocessconditions
1.2全塔负荷性能图的构成
与单指标全塔负荷性能图相同,全指标全塔负 荷性能图也是以塔板号(或理论板号)为横坐标, 将全塔各层塔板的可行操作线范围以及操作线上的 操作点,上下操作限制点一起,通过坐标变换,使
其平行于纵坐标,该线段代表相应塔板的操作线, 操作线上的各点的含义与单板负荷性能图完全相 同.
按照分析考虑的操作限制范围的不同,本文构 思了狭义和广义2种全塔负荷性能图形式.前者图 形中仅涉及精馏塔的控制限制,主要为传质限制, 上限:
下限:
而后者在狭义负茼性能图的基础上,也涉及水力学 极限.前者将所有塔板的传质控制上限,操作点, 控制下限用折线连接;而后者则将所有塔板的水力 学操作上极限和下极限分别用虚折线连接,传质限 制用实折线连接,操作点用实折线连接,以区分不 同的操作限制属性,籍此构成最终的全指标全塔负 荷性能图.
除塔板受降液管液泛极限控制时,其操作上限 为水力学极限,而非雾沫夹带控制以外,狭义全塔 负荷性能图反映各塔板的控制限制全部为传质限 制,因此更适于进行传质效果分析.广义的全塔负 荷性能图反映的影响因素最全面,不仅可以进行适 宜操作区分析,而且也可以进行全面的超限制分 析,上下限制的控制点较多,对于汽液负荷变化较 大,塔板数较多的精馏塔分析略显凌乱,视觉效果 较差,是进行精馏塔全面的瓶颈分析和塔内件优化 匹配所必需的;而狭义的全塔负荷性能图构成的图 形较为清晰,更适用于施工图阶段新塔设计结果的 检验和对比不同的设计方案,但不能进行超限制情 况的分析.为了拓展狭义全塔负荷性能图的应用范 围,建议分别采用水力学极限和传质操作限制2幅
图形相配合来判断,也可以采用单板负荷性能图辅 助来诊断.
1.3全塔负荷性能图的实现
按照上述分析和全塔负荷性能图的构成思路, 全塔负荷性能图的实现方法多种多样.本文推荐采 用平面直角坐标系,将所有塔板的操作点转换为 (N,0)坐标为基准,,v表示塔板号,因此操作上 限位于直角坐标体系的第一象限,】,坐标取值为 正;操作下限位于第四象限,】,坐标取值为负,坐 标变换如方程(1).
=
(_而
=
(丽
(1)
yD一(专而
l【=一(
式中yD和Yv分别表示全塔负荷性能图纵坐标的 上,下限;,Y分别表示塔板负荷性能图的横坐 _
标和纵坐标,下标0表示操作点;下标u和d分别 表示操作上限和下限,涉及适宜传质上,下限和水
刘~-Jl-等全{旨fJ】粥塔tL-frr贝性f池分所新方法 力学上,下极限2方面.
按照本文推荐的全塔负荷性能实现的思路, 图2—3分别示出了包含10层塔饭的狭义和』义全 塔负荷性能图举例.为了清楚地说明全塔负荷性能 图中操作点和操作限制问关系,在图中分别绘制了
2层超限制塔板——第5板和第8板.
(1l23456789l0l1
理论(或买际)板号
图2狭义的全塔负荷性能图构成
Fig.2holecolumnperformancediagraminspecialopinions
对第5板的分析结果表明,操作点低于传质下 限,操作上限受水力学极限控制,这说明该塔板处 于泄漏状态,并且操作上限受降液管液泛控制 (只有降液管液泛极限具有低于传质上限的可能). 对于实际精馏塔,同时出现上述限制情况极为少见 (只有在塔板间距低,或塔板液气比极大,或降液 管出口I司隙极小,或塔板的操作弹性极小的情况可 能出现),对比全塔其他塔板的操作情况,最大的 可能是降液管出口间隙极低所引起的,但该塔板是 否处于水力学振动泄漏区,在狭义负荷性能图中难 以判断,但在广义全塔负荷性能图中却易于判断. 对第8板的分析结果表明,操作点高于传质上 限,则表明该塔板的雾沫夹带已经超过了10%, 是否超过了水力学上极限在狭义负荷性能图中难以 确定,但在广义全塔负荷性能图中却易于判断. 图3广义的全塔负荷性能图构成
Fig.3'holecolumnperformancediagramintI1]','ersa]opil~i【l 由图3可以看出,第5板操作未处F振动泄漏 区,第8饭操作也未达到喷射液泛,第5扳和第8 板为该精塔的瓶颈.经过适当的塔结构调整,可 以消除该瓶颈.由于其他塔板完全处于正常的高效 传质区域,因此该塔基本可以实现正常的水力学流 动操作,但传质效果稍差.
1.4不同方案和不同塔内件形式对比的实现
采用全塔负荷性能图分析方法极易对比不同塔 内件.不同处理量的瓶颈限制问题.当精馏塔进料 条件确定和产品要求规定后,塔内气液负荷与进料 量呈比例变化.若假定设汁考虑处理量上,下限分 别为设计点的n倍和倍,则可写出操作上限 和下限在全塔负荷性能图中的坐标:
I,(n一1)?:+,__,1,
:一
(j)
式中的l,和l,分别表示全塔负荷性能图最大和 最小处理能力的操作点的纵坐标,分别处于第一和 第四象限.
按照方程(2)可计算出最高设计点与最低设 计点在全塔负荷性能图中的位置,举例如图4.由 图可以看出,该塔无原则瓶颈,操作的最低下限为 设计点的60%左右,操作上限高于l20%的最高设 计点,表明该塔在l20%设计点条件下操作仍然具 有相当的余度,该塔的设计完全满足60%一l20% 的设计要求.对于更高的操作上限要求,一旦分析 结果表明不能满足,则表明该塔的塔径小,需要相 应地增加塔径,或采用处理能力更高的塔板型式. 操作点
?-!?,;,一,,?;
理冬(式实蓐1板_u'
图4应用全指标全塔负荷性能图进行精馏塔操作弹性的分析
Fig.4Distillationturndownratioanalysisbythe
wholecolumnperfommlmediao'mn
对于匹配混合型塔内件的精馏塔,如常规错流 塔板,穿流塔板,MD塔板和填料等,采用全塔负
一一
殳
矗一
r.......P.......r...-...L,..........-..Lr..
L
化学]桦2004午31茔第6期
荷性能也易于实现全塔瓶颈分析.但由r目前对 于穿流塔板,MD塔板的单板负荷性能图的构成方 法尚未见报道,郭绪强'报道的填料塔的负荷性 能图是按照填料段来构成的,不便于进行全塔负荷 性能图的分析.
综上所述,采用直角坐标的全塔负荷性能图的 分析方法,可以直接发现精馏塔的瓶颈,并且极易 分析精馏塔的最大和最小处理能力,是一种极为直 观,简单的精馏塔瓶颈分析方法.
1.5坐标变换问题
由方程(1)可知,全指标全塔负荷性能图的 纵坐标为塔板负荷性能图纵,横坐标平方和的0.5 次方.由于板式塔负荷性能图的纵,横坐标单位上 不一致,并且不同操作体系和操作压力下,坐标值 (汽液体积负荷比)的范围差异也较大,因此全指 标负荷性能图纵坐标的单位和数值范围随着塔板负 荷性能图所选坐标单位和数值范围而不同,因此应 用目前所开发的全指标全塔负荷性能图难以达到定 量分析的地步,但进行精馏塔的整体定性分析是完 全可行的
2全指标全塔负荷性能图的数学表达
基于塔板负荷性能图的数学表达式,全指标全
塔负荷性能图也可以按数学表达式表示. 狭义的全指标全塔负荷性能图可由方程(3) 计算:
V
APDwc=U(AsoRTnPoc) 1
{Yo=0,&见式(1)}(3)
上式中,Aw表示全指标的全塔负荷性能图, AoR表示塔板的适宜操作区,P.表示工艺条件的 集合,?指塔板号.
当操作上限受适宜传质限制控制时,Yo? [,]表示精馏塔可以实现高效操作,是所有 设计所期望的;Yo岳[,]表示不正常操作. 当操作上限受水力学极限控制时,Yo?[,Y) 表示精馏塔可以实现高效操作,岳[Yi,Y) 表示不正常操作.
广义的全指标全塔负荷性能图由方程(4)表 示:
AIc=U[({f?UA?",)nP]
l
{Yo=0,Yv&见式(1),
Y饥&Ir,JL见式(1)}(4) 式中,1J?,表示传质操作限制集合,表示 塔饭水力学极限的集合,'和】'分别表示全塔 负荷性能图的传质下限和上限,】川.和分别表示 全塔负荷性能图的水力学下极限和上极限. 当操作上限受适宜传质限制控制时,? [y川,?I]表示精馏塔可以实现高效操作,是所 有设计所期望的;?(】,,,,),或(】'?,
Y)表示精馏塔可以实现正常的水力学操作,但 是否能够满足产品质量要求要视精馏塔的实际情况 而定;Yo岳(Y)表示精馏塔不能实现正常 的水力学操作.当精馏塔的操作上限受降液管液泛 控制时,Yo?[1,.,n,]表示精馏塔可以实现高 效操作,是所有设计所期望的;Yo?(..,) 表示精馏塔可以实现正常的水力学操作,但是否能 够满足产品质量要求要视精馏塔的实际情况而定; Yo岳(,l,叽)表示精馏塔不能实现正常的水力 学操作
3全塔负荷性能图应用实例
某油品润滑油减压分馏塔,塔内装填了41层 V4浮阀塔板,塔顶有1.2111的金属矩鞍环(按2 个理论级考虑).该塔存在着产品分割效果较差, 产品质量不合格的问题,为此应用全塔负荷性能图 进行了该塔的瓶颈分析.图5示出了改造前的全塔 负荷性能图.在图中,塔底汽提段4层塔板未标 注,因此,塔顶填料段的板号为1—2层,精馏段 37层塔板的编号分别为3—39层.
王常授作塔段
非正常操作
!编近Gl-【sch液泛'}
??
i』iii』』i;;;6?;{{塑?0
39342924l9149432I 塔顿号t包争填科段1
图5改造前某减压塔的全塔负荷性能图 Fig.5Wholecolumllperformancediagramof
somevacLILImtowerbeforetherevamping
由图中可以看出,该塔进料以上25—39层塔 板,受最小液量控制.塔板操作于喷溅状态,雾沫 夹带较大.而塔顶3—8层板接近Glitsch液泛上 限,雾沫夹带较高.塔顶填料段的上限完全满足要 科.一
?a
468O?
2OO"
上限点穗作点下限点
刘艳升等全指精确j蒋伞塔贝筒性能分忻新订法 求,但操作处于最小喷淋密度线以下,表明塔顶填 料段的液相负荷偏低,不过对于以换热为日的塔顶 填料段操作来讲,该填料段基本可以满足生产要 求,无需改造.
鉴于当前塔板的开孔率为9.58%,通过适宜 增大塔板开孔率的方式,可望降低雾沫夹带,但生 产仍靠近操作上限,为此更换了石油大学(北京) 开发的高性能SuperV4型浮阀塔板,并将25—39 板的出口堰改为50mm高的齿型堰.改造后的全 塔负荷性能图详见图6.
图6改造后某减压塔的全塔负荷性能图 Fig.6Wholeco|utahperformancediagramof
.~omevacuumtower'aftertherevamping
由图6可以看出,改造后的塔板操作点基本处 于上下限制之间,并且远离操作上限,大幅度降低 了塔内的雾沫夹带,使得全塔无明显局部瓶颈,从 而大大改善了产品的分割效果,达到了生产要求. 全塔负荷性能图在该案例中的应用表明该方法
是最为直观,有效,可靠的精馏塔瓶颈分析方法, 可以全面地进行精馏塔操作效果的分析和考察,同 时也可以进行适宜塔内件类型匹配的分析,刖于没 汁方案的综合评价和现场精黯塔的操作分断是十分 有效的,也适用于施工图阶段的精船塔操作效果的 评价.
4结论
本文首次提出了全指}示的全塔负荷性能图的分 析方法,将精馏塔的图形分析方法由单板分析的概 念提升到全塔分析的高度.全指标全塔负荷性能图 构成的基础是常规塔板负荷性能图,利用塔板负荷 性能图的有效操作控制范围是一条直线的特性,将 精馏塔所有塔板的适宜操作范围进行合理的坐标变 换,有机地结合在一张图形中,通过该图形就可以 清楚地反映出全塔的操作瓶颈和限制,从而形成了 基于全塔的精馏塔瓶颈分析新理念.利用全塔负荷 性能图也用于精馏塔的不同类型塔内件的匹配和设 计,避免设计问题,是一种极具推广价值的精馏塔 新的分析方法论,本文也首次提出了全指标全塔负 荷性能图的数学表达,用于编程实现.
参考文献:
[1]刘艳升.板式塔的操作分析:I.关于精馏塔操作 限制的新认识[J]炼油设计与技术,2004,34 (7):28—34.
[2]刘艳升.板式塔的操作分析:?.单指标全塔负荷 性能图分析新方法[J].炼油设计与技术,2004, 34(8):26—30.
[3]郭绪强,张连生,沈复填料床层的负荷性能图及 其绘制[J].化学工程,1998,26(1):15一l7
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《化学工程》信息报导
《化学工程》期刊新近被俄罗斯《文摘杂志》(AJofVINITI),美国《剑桥科学文摘》
(CSA)收录为
文献源期刊.
《化学工程》编辑部
范文五:绘制精馏塔负荷性能图的电子表格法
第21卷 第3期 2004年9月
吉 林 化 工 学 院 学 报Vol. 21No. 3Sep. 2004
JOURNAL OF J IL IN INSTITU TE OF CHEMICAL TECHNOLOGY
文章编号:100722853(2004) 0320039203
绘制精馏塔负荷性能图的电子表格法
罗传义1, 时景荣2, 曹玉波2, 郭 瑛3
(11吉林化工学院化学工程系, 吉林吉林132022;21吉林化工学院自动化系, 吉林吉林132022;3. 吉林燃料乙醇有
限责任公司, 吉林吉林132000)
摘要:给出了绘制精馏塔负荷性能图的电子表格法, 用该方法直观、简便、速度快, 具有较强的实用性. 关 键 词:程序; 电子表格; 绘图;VBA 中图分类号:TP 31111 文献标识码:A
在化学工程的精馏塔设计实际工作中, 要遇到绘制精馏塔负荷性能图的问题. 通常采用手工绘制或用绘图软件绘制. 这些方法, 对于每一个新的问题, 都需要重新绘图, 非常麻烦, 给设计者带来诸多的不便. 而采用电子表格, 能, 既可用用户语言绘制, 又可用. 表) , , 时, 、文字都自动随着变化. 不必再运行程序非常方便.
本文给出了绘制精馏塔负荷性能图的电子表格法, 并给出了绘制精馏塔负荷性能图的用户语言程序和WBA 程序. 用该方法直观、简便、速度快, 具有较强的实用性.
对话框, 选定图表类型中的XY 散点图, 再选定无
数据点平滑线散点图→下一步, “图表向导4步骤之2”.
、“X
1. 再点击“添加”, 用同样的方法. 点击“下一步”, 出现“图表向导4步骤之3”对话框.
1 用户语言程序
绘制精馏塔负荷性能图与一般的简单绘图有所不同, 它需要在同一坐标系绘制6条曲线, 在个别数据点添加文字标志、在个别数据点添加标记
等(用用户语言完成此功能需要特殊技巧) .
例1 某精馏塔有关设计数据见图2. 要求用Excel 绘制出此精馏塔负荷性能图.
图1 图表向导4步骤之2
③选定“标题”选项卡, 在“图表标题”、“数值
(X ) 轴”“、数值(Y ) 轴”编辑栏分别输入“负荷性能图”“、Ls ”“、Vs ”, 点击“下一步”, 出现“图表向导4步骤之4”对话框.
④选定“作为对象插入”, 选定数据所在的工作表, 点击“完成”. 立即出现所要绘制的电子图表.
⑤再经过简单的编辑(略) , 结果见图2.
使用Excel 的图表功能, 结合本例, 给出用户语言的程序如下:
(1) 打开一个Excel 工作薄, 在一个工作表中输入精馏塔负荷性能图的相关数据.
(2) 制作图表, 操作:
①工具→图表, 出现“图表向导4步聚之1”
收稿日期:2003-07-20
作者简介:罗传义(1953-) , 男, 吉林梅河口人, 吉林化工学院教授, 主要从事有机合成及VBA 应用软件开发方面的研究.
40
吉 林 化 工 学 院 学 报2004年
图2 工作表界面
E8”,D10:E10”“, D12:E12”“, D14:F14”
2 VBA 程序
下面给出绘制精馏塔负荷性能图的VBA 程序:
Option Base 1Sub 负荷性能图()
(D5:G5”系列Y =Array ““, D7, G7”“, D9:
) E9”,D11”E11”“, D13:E13”“, D15,F15”
For I =1To 6
With ActiveChart. SeriesCollection (I )
?XValues =Worksheets (表名) . Range (系列
X (I ) )
?Valuer =Worksheets (表名) . Range (系列Y (I ) )
′添加图形
表名=“heetl ”:Worksheets(表名) . Select
(I13”) . Select Range “Charts. Add
Set 图=Active Chart
?Name =Worksheets (表名) . Range (系列名(I ) )
End With Next I
图. Chart Type =xlXYScatter Smooth No 2Markers
图. Location Where :=xlLocationAsObject , Name :=表名
′
添加系列For I =1To 6
’设置图表选项:标题,X , Y With ActiveChart
图. SeriesCollection. NewSeries Next I
(B4”系列名=Array “, “B6”, “B8”, “B10”, ) “B12”, “B14”
(D4:G4”系列X =Array ““, D6:G6”“, D8:
?HasTitle =True
?Chart Title. Characters. Text =”负荷性能图”
With. Axes (xlCategory ,xlPrimary ) ?HasTitle =True
?AxisTitle. Characters. Text =”Ls ,X
第3期罗传义, 等:绘制精馏塔负荷性图的电子表格法 41
End With
With. Axes (xlValue ,xlPrimary )
(K20”) . Select Range “End Sub
?HasTitle =True
?AxisTitle. Characters. Text =“Vs ”’Y End With
’设置图表区?PlotArea. Border. LineStyle =xlNone ?PlotArea. Interior. Color Index =2?Axex (xlValue ) . Major Gridlines. Delete End With
ActiveChart. SeriesCollection (6) . Points (2) . Select
With Selection
‘运行程序“负荷性能图”显示结果见图2.
3 应 用
(1) 当数据发生变化时, 图线的形状、位置、
文字都自动随着变化. 不必再运行程序. 一般也不必再编辑图形.
(2) 当编辑图形的大小时, 文字的大小随着变化. 故编辑基本完成后, 点击“设置图形”, 以统一部分文字字号.
(3) 如果编辑图形后有些乱, 想恢复开始图形, 则删除现在图形, 点南昌“恢复图形”按钮, 立即产生一个新的图形.
?MarkerBackgroundColor Index =5?MarkerForegroundColor Index =3?MarkerStyle =xlCircle ?MarkerSize =6?HasDataLabel =True ?DataLabel. Text =“设计点End With
’Set Y =(xlValue ) Y. TickLabels. NumberFormatLocal =“0. 0”Set X =ActiveChart. Axes (xlCategory ) X. TickLabels. NumberFormatLocal =“0. 000
41) 子表格法, 该方法简便、实用.
(2) 编制excel 工作表界面, 界面本身就是应用程序. 用户一般不需要再运行程序, 仅输入相关数据即可.
参考文献:
[1] 罗传义, 时景荣, 戴传波1基于Excel 的正交试验方
”
Call 设置图表End Sub Sub 设置图表()
ActiveSheet. ChartObjects (1) . Activate ActiveChart. ChartArea. Font. Size =12
差分析程序[J]1计算机工程,2002,28(11) :240-2421
[2] 罗传义, 时景荣1试验设计与数据处理[M ]1长春:
吉林人民出版社,2002.
Excel method of dra wing load characteristic diagram of distillation column
L UO Chuan 2yi 1,SHI Jing 2rong 2,CAO Yu 2bo 2, GUO Y ing 3
(1. Dept. of Chemical Engineering ,Jilin Institute of Chemical Technology ,Jilin City 132022,China ;2. Dept. of Automation ,Jilin Institute of Chemical Technology ,Jilin City 132000,China ;3. Jilin Fuel Alcohol Co. Ltd. ,Jilin City 132000,China )
Abstract :Excel method of drawing load characteristic diagram of distillation column is given. The method is directly perceived ,convenient ,and quick ,and has practical value. K ey w ords :program ; Excel ;drawing ;VBA
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