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关于aspen模拟计算中的默弗里效率
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近来对aspen的板效率进行了简单计算。发现个问题，突然没想明白。大家指点下：对于一相同条件下的精馏塔进行计算时，条件均不变，改变效率值，假设值是渐小的，这样应该是理论板数也是变少的。理论板数变小分离效果应该是不佳。在计算中的结果，塔顶温度确是减少的。也就是塔顶轻组分纯度增加了。这与分离效果变差好像是矛盾的？
大家的看法呢！
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把例子拿上来吧，我做过这样的比较，是符合一般情况的，分离效率是下降的。
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感谢楼上。
可能有虚拟组分的关系。不过塔顶温度会随效率变小而变小。具体，请指点！
[ 本帖最后由 xijun 于
21:13 编辑 ]
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分别取了0.9和0.5做了比较分别为下图的1，2.
可见分离效率确实下降了。
至于“塔顶温度确是减少的。也就是塔顶轻组分纯度增加了”有待进一步验证是否正确。
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LTY你改变效率后，塔的温度变化是什么样的阿？
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在模拟结果中温度高低出现交叉。以下是0.4和0.9的情况。
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原帖由 LTY 于
12:26 发表
在模拟结果中温度高低出现交叉。以下是0.4和0.9的情况。
没有看见有交叉的阿？你的好像也是效率高的塔顶温度高于效率低的。
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我指的交叉是所有塔板，你接着往下看，就出现交叉了，从分离效率讲肯定是下降了，温度的变化在保证模拟准确的情况下，需要进一步研究下各个物质的焓值。
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对于有虚拟组分的炼油分馏塔来说，我和xixun有同样的经验，这个在Hysys和Petro-SIM中都是同样的规律。就是效率低，温度低。同样厂里实际情况就是如此，如果塔分离效率不行了，那么塔顶温度是提不上去的。
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关于“如果塔分离效率不行了，那么塔顶温度是提不上去的。”另，回流变大好像塔顶温度也会变大，当然从分离的物质看，应该是分离程度是变好的。
难道这里，从塔顶温度不能去确定分离精度吗？理论上怎么说阿？
[ 本帖最后由 xijun 于
10:59 编辑 ]
大家帮助分析下原因看看这个是啥，有什么用的？好久不见(没有美女，呵呵)安全漫画（8.18），亮“剑”压缩机装配
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塔板效率经验计算
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你可能喜欢典型的塔板效率经验数据石油化工；塔名称塔板效率(%)；塔名称塔板效率(%)；脱乙烷塔60～65；二甲苯分离塔90～95；高压脱乙烷塔50～60；苯/甲苯/二甲苯分离塔75～85；脱丙烷塔65～75；苯/异丙苯分离塔50～55；脱丁烷塔75～85；吸收塔20～35；脱异丁烷/脱戊烷塔80～90解吸塔(再沸器供热)；乙烷/乙烯分离塔85～90解吸塔(蒸汽汽提)2
典型的塔板效率经验数据 石油化工
塔板效率 (%)
塔板效率 (%)
二甲苯分离塔
高压脱乙烷塔
苯/甲苯/二甲苯分离塔
苯/异丙苯分离塔
脱异丁烷/脱戊烷塔
解吸塔(再沸器供热)
乙烷/乙烯分离塔
解吸塔(蒸汽汽提)
丙烷/丙烯分离塔
气体汽提塔
丁烷/丁烯分离塔
戊烷/戊烯分离塔
化工及其它
塔板效率 (%)
塔板效率 (%)
醋酸乙烯装置
聚乙烯醇装置
醋酸精馏塔
聚醋酸乙烯分离塔(聚合一塔)
醋酸乙烯精馏塔
醋酸乙烯/甲醇分离塔(聚合二塔)
乙醛汽提塔
醋酸乙烯分离塔(聚合三、四塔)
丙酮萃取塔
甲醇回收塔(回收一塔)
甲醇回收塔(回收二、三塔)
在ASPENPLUS模拟软件中，关于塔板效率的问题，模拟软件普遍采用默认值。一般模拟软件在回归计算时候，在采用简捷计算和精确计算的模式时，塔板效率的预设就不同了，在精确计算模式，一般可以人工修改这个值。塔板效率属于经验值，这和软件的内部默认还不一样。例如当建立设计模式精算时，塔板效率是有一个范围的，可是实际中，往往可以突破这个范围。例如，默认的塔板效率最高可能就是100％，而实际中，特定的塔系确有设计为100％以上的情况，主要是看实际的情况而定。
计算塔板效率可以有公式计算：有公式可算，一般可以使用D_B 法和O‘connel法
塔板效率的计算
Murphree效率（实验研究用的比较多，设计计算用的比较少）
实际塔板上物料进出口浓度差与达到平衡时浓度差之比：
全塔效率： 在一定回流比和要求之下，所需理论板数与实际板数之比
1、 Drickaner-Bradford 法
E0=0.17-0.616LOG（u）
2、 O‘connell方法 （用的最多）
E0= 49{ ua}-0.25
u-塔顶底平均温度下进料的黏度 a―轻重关键组分的平均相对挥发度
3、其他方法
AICHE方法（1958）
Winckle方法 （1963）
吸收塔的效率最低，大约只有10-30%；解吸塔和吸收蒸出塔在30-45之间；一般的塔在60―90%之间。由于物系的非理想性，有些情况下效率大于100%,一般按60-90%考虑，也就是说每块实际板相当于一块多理论版。
说明书35、71页有常压塔不同段效率表
丙烯精馏塔板效率
从气体分馏装置丙烯精馏塔模拟数据与实际数据的对比和理论探讨两方面进行了分析，认为丙烯精馏塔板效率高是符合实际的，并对丙烯精馏塔的设计提出了建议。
随着催化裂化装置工艺技术的进步、原料多样化和多产液态烃等新工艺的不断推广应用，液态烃产量不断增加，特别是作为气体分馏装置经济效益核心的丙烯产量更是呈现出大幅上升的趋势。一般气体分馏装置中丙烯精馏塔的实际塔板数较多，回流比较大，对塔板进行较为深入地分析研究，确定合理的设计参数，对节省工程投资和提高经济效益具有非常重要的意义。
1．设计参数的变化趋势
由于丙烯精馏塔的模拟计算与生产实际一直存在较大的差别，为了使模拟计算结果更符合于生产实际，多年来许多工程技术人员对其进行了大量的计算，提出了许多新的计算方法，为确定合理的设计参数提供了良好的借鉴作用。随着计算技术的进步和设计水平的提高，丙烯精馏塔的设计参数也在不断地优化，主要设计参数变化趋势见表1。
从表1中可以看出，生产聚合级丙烯的丙烯精馏塔，设计选取的板效率是不断提高的，丙烯收率也随着丙烷纯度的提高而提高。
2．模拟数据与实际数据的对比
通过对丙烯精馏塔做的大量计算对比分析认为，即使是用同一种软件计算，由于所用热力学方程和其它物性数据计算方法的不同，所得结果往往也存在较大的差别。在丙烯精馏模拟计算方面，笔者也做了一些尝试。在模拟计算中以PRO/lI软件5．0版为计算工具，相平衡参数、焓和汽相密度的计算采用Peng-Robinson方程，液体密度的计算采用Lee-Kesler方程，丙烯一丙烷二元交互作用参数的计算采用PRO/Ⅱ软件中的REGRESS程序计算，其余物性的计算均采用了PRO/lI软件中的常规方程。为了验证计算结果的可靠性，本文以文献，中提供的原料数据和现场运行数据为依据，并将模拟计算结果与文献数据和现场数据进行了对比，其中文献也对文献。中的数据进行了模拟计算，本文一同列出，详见表2～3。
通过与文献数据和现场生产数据的对比，从表3中可以看出采用本文的计算方法，当理论板数与实际板数相等或略多时，模拟数据较文献数据更符合生产实际，并优于文献模拟数据；模拟计算同时也看出，尽管实际生产中为了满足生产或扩能改造的要求，采用了不同的阀型，但对丙烯一丙烷分离来说，塔板效率均可达100％或略高于100％。
3．塔板效率分析
3.1塔板效率
精馏塔在实际运行中，由于气液相传质阻力、混合、雾沫夹带等原因，气液相的组成与平衡状态有所偏离，所
以在确定实际塔板数量时，应考虑塔板效率。系统物性、流体力学、操作条件和塔板结构参数等都对塔板效率有影响，目前塔板效率还不能精确地预测。
塔板效率一般是根据经验来确定的。常用的经验关联式是基于一些工业装置的数据，分析归纳成为经验式求取塔的效率，适用于一般烃类物系和化学物系的大多数设计。如德里卡默和布罗德福(Drickarner，H．G．和Bradford，J．R．)经验关系曲线、奥康奈尔(0’Connell，H．E．)经验关系曲线等。对于丙烯精馏塔来说，一般塔的操作压力在2.0御a左右，塔顶塔底平均温度在53℃左右，该温度下其进料粘度为0.055～0.065rnPa?S，丙烯一丙烷相对挥发度为1.2。按德里卡默和布罗德福经验关系曲线查得的塔板效率范围为92％～96％。该关系曲线使用说明中认为：“直径大于2133mm的塔，其操作效率可以较高。”因进料粘度与丙烯一丙烷相对挥发度乘积小于0.1，超出奥康奈尔经验关系曲线的使用范围，其经验关系曲线不适用于丙烯精馏塔。文献r90通过大量的模拟计算，推荐丙烯一丙烷分离物系的塔板效率为95％～100％。某厂0.6Mt/a气体分馏装置丙烯精馏塔径为5.2m，共设有181层塔板，塔板效率设计值为85％，1999年10月开车以来运行平稳，计算表明实际塔板效率为95％。该结果与德里卡默和布罗德福经验关系曲线查得的数据是吻合的。文献报道福建炼油化工有限公司气体分馏装置改造中采用ADV浮阀塔盘，设计板效率为101％，标定的塔盘效率为105％。奥康奈尔经验关系曲线的使用范围，其经验关系曲线不适用于丙烯精馏塔。
文献通过大量的模拟计算，推荐丙烯一丙烷分离物系的塔板效率为95％～100％。某厂0.6Mt/a气体分馏装置丙烯精馏塔径为5.2m，共设有181层塔板，塔板效率设计值为85％，1999年10月开车以来运行平稳，计算表明实际塔板效率为95％。该结果与德里卡默和布罗德福经验关系曲线查得的数据是吻合的。文献报道福建炼油化工有限公司气体分馏装置改造中采用ADV浮阀塔盘，设计板效率为101％，标定的塔盘效率为105％。
3．2塔板效率理论分析
丙烯精馏塔板效率经验关系曲线和实际运行结果均可达到95％，文献报道的数据甚至高达100％以上。从物系分析来看，丙烯精馏操作压力高，意味着操作温度高，液相粘度和相对挥发度均较小，均对提高塔板效率有利。随着装置规模日趋大型化，精馏塔直径随之增大，塔内液流长度增加，减少了液流的轴向返混，增加了液体与汽体的接触传质时间，也对提高塔板效率有利。文献。J分析认为：“塔内液体流过塔板时，不起返混作用，故液体进入塔板时含低沸物较多，经过两相汽液接触，离开此塔板时，则含量变低，上升蒸气与进入塔板的液体接触，致使蒸汽离开塔板时的组成，较离开塔板的液体的平衡蒸气组成高”。又认为：“在C2～C4烃类的加压普通精馏时，应用浮阀塔全塔效率经常在100％左右，有时可超过100％，若在加压下进行丙烯一丙烷的分离，则塔板效率超过100％”。
据文献到报道，异丁烷一正丁烷物系，操作压力(表压)由0.028MPa上升到0.165MPa，塔板效率由70％～80％上升至90％～95％；文献…’认为该物系在1.138MPa、塔径为1.3m、采用F1型浮阀时，塔板效率可达122％。
4确定合理的丙烯收率和塔板效率
4．1确定合理的丙烯收率
无论是装置新建还是扩建改造，均应优化整个气体分馏装置的设计，控制好丙烯精馏塔进料中C2、C4的含量，确定合理的丙烯收率。
高纯度丙烷既是环保型车用燃料，也是理想的裂解原料。车用液化石油气标准(SY)中要求，车用丙烷中丙烯含量(体积分数)不高于5％，丁烷及丁烷以上含量(体积分数)不高于2.5％。因此建议无乙烯裂解装置的企业，按车用丙烷标准确定塔底丙烷中丙烯含量；丙烷裂解，乙烯收率高达42％，丙烯收率高达16.2％。有乙烯裂解装置的企业，塔底丙烷可按兼顾裂解原料考虑，适当提高丙烷纯度。如齐鲁分公司胜利炼油厂第一气体分馏装置所产丙烷中几乎不含丙烯HJ，目前供乙烯装置做裂解原料。
4．2确定合理的塔板效率
从以上的模拟计算与实际情况对比和理论分析可知，丙烯精馏塔板效率高是符合传质理论和实际情况的。设计中塔板效率取值过于保守，一是造成整塔高度增加，引起制造、运输、吊装等方面工作量和工作难度的增加，从而造成塔和冷换设备投资增加；二是装置投产后产品质量较设计值“过剩”，从经济效益方面考虑并不合理。
(1)采用PR0/Ⅱ软件，选用正确的热力学方法和丙烯一丙烷二元交互作用参数，模拟计算结果与实际情况符合良好。
(2)通过模拟计算与实际情况的对比和理论分析认为．丙烯精馏塔板效率可达100％甚至100％以上。
(3)气体分馏装置新建和扩建改造，应根据企业实际情况确定合理的丙烯收率和丙烷纯度；丙烯精馏塔的设计
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