基于matlab的精馏塔作业模拟仿真
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目录
一、理论基础
二、核心程序
三、测试结果
一、理论基础
原料物性表如下:
表3-1原料物理性质表 |
||||||
组分 |
质量流率 |
质量分数 |
摩尔流率 |
摩尔分数 |
分子量 |
常压沸点 |
丙烷 |
472.938 |
7.567 |
10.727 |
11.565 |
44.04 |
-41.85 |
异丁烷 |
213.938 |
3.423 |
3.681 |
3.969 |
58.12 |
-11.57 |
正丁烷 |
819.500 |
13.112 |
14.100 |
15.203 |
58.12 |
-0.35 |
异戊烷 |
1655.500 |
26.488 |
22.945 |
24.740 |
72.15 |
27.002 |
正戊烷 |
2420.188 |
38.723 |
33.544 |
36.167 |
72.15 |
36.224 |
异己烷 |
415.000 |
6.640 |
4.816 |
5.192 |
86.18 |
68.1 |
正己烷 |
252.938 |
4.047 |
2.935 |
3.165 |
86.18 |
68.7 |
合计 |
6250.000 |
100.000 |
92.747 |
100.000 |
表5-1 气相临界参数表 |
|||||||
Tc |
Pc |
Tcm |
Pcm |
Trm |
Prm |
Z |
|
精馏段 |
369.82 |
4.25 |
138.94 |
1.60 |
0.83 |
0.22 |
0.85 |
407.13 |
3.65 |
52.49 |
0.47 |
||||
425.16 |
3.80 |
208.91 |
1.87 |
||||
460.39 |
3.38 |
1.85 |
0.01 |
||||
合计 |
402.19 |
3.95 |
|||||
提馏段 |
425.16 |
3.80 |
0.47 |
0.00 |
0.84 |
0.27 |
0.81 |
460.39 |
3.38 |
163.73 |
1.20 |
||||
469.60 |
3.37 |
245.38 |
1.76 |
||||
507.35 |
2.97 |
38.06 |
0.22 |
||||
433.75 |
3.20 |
19.83 |
0.15 |
||||
合计 |
467.47 |
3.34 |
第1步:确定回流罐压力Tb
塔顶冷凝器采用水作冷剂入口温度在25-30℃之间,可以估算出回流罐温度Tb为45℃。这个部分直接将Tb作为参数进行设置。
对应代码:
第2步:回流罐压力
由温度Tb查图可得各组分在该温度下的饱和蒸汽压,再根据泡点方程P=∑Pis*Xi可求得回流罐压力:
其中Pi和Xi的数据是已知数据,论文中数据有缺失,请自行补齐。
对应代码:
第3步:确定塔顶压力Pd、塔顶温度Td
Pd由公式Pd=Pb+△P计算得到,其中管线阻力△P=0.015MPa
Td则有安托万方程编程迭代:
对应代码:
第4步:确定塔釜压力Pw、塔釜温度Tw
填料塔取经验值精馏段压降0.007MPa,P进=Pd+△P =0.879MPa,Pw=P进+△P=0.886MPa.
即根据公式可得:
对应代码:
第5步:计算最小理论板数Nm
计算最小理论板数Nm
其中D的XL,XH数据为《表3-2T101清晰分割物料平衡表》中的塔顶馏出液的摩尔分数的最大值和最小值,W的XL,XH为《表3-2T101清晰分割物料平衡表》中的塔底馏出液的摩尔分数的最大值和最小值。
对应代码:
第6步:计算最小回流比
这里通过取q为计算得到,然后计算得到Rm。
对应代码:
第7步:实际回流比R和理论板数N,(R+1)N~R/Rm曲线
根据数据,绘制(R+1)N~R/Rm曲线,从而确定实际回流比R和理论板数N。
对应代码:
第8步:计算N精,N提
对应代码:
二、核心程序
clc;
clear;
close all;
warning off;%调用初始化参数
parameters;%model
[Pb,Pd,Pj,Pw,Tb,Td,Tj,Tw,Rm,Rs,Nm,Ns,Nj,Nt,Np]=func_models();fprintf('******************T-301******************\n\n');
% 回流罐P(MPa)
fprintf('回流罐P = %4.4f\n\n',Pb);
% 塔顶P(MPa)
fprintf('塔顶P = %4.4f\n\n',Pd);
% 进料P(MPa)
fprintf('进料P = %4.4f\n\n',Pj);
% 塔釜P(MPa)
fprintf('塔釜P = %4.4f\n\n',Pw);% 回流罐T(℃)
fprintf('回流罐T = %4.4f\n\n',Tb);
% 塔顶T(℃)
fprintf('塔顶T = %4.4f\n\n',Td);
% 进料T(℃)
fprintf('进料T = %4.4f\n\n',Tj);
% 塔釜T(℃)
fprintf('塔釜T = %4.4f\n\n',Tw);% Rmin
fprintf('Rmin = %4.4f\n\n',Rm);
% R
fprintf('R = %4.4f\n\n',Rs);
% Nmin
fprintf('Nmin = %4.4f\n\n',Nm);
% N
fprintf('N = %4.4f\n\n',Ns);
% N精
fprintf('N精 = %4.4f\n\n',Nj);
% N提
fprintf('N提 = %4.4f\n\n',Nt);
% N实际
fprintf('N实际 = %4.4f\n\n',Np);
三、测试结果
代码仿真结果如下所示:
T201的模型数据反复验算了一下,你提供的数据出路太大,没法验算,对于T301,我们得到如下的仿真结果:
A16-11
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