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塔板数 120 80 60
回流比 9.17 5.02 1.845
馏分进料比 0.684 0.43 0.725
进料板 50 49 36
压力/kPa 101.325 101.325 101.325
将P2泵的进出口压力变化设为0.2kPa，即完成全流程模拟所有参数的设置。单击“运行”按钮，开始进行模拟。
3.2 物料衡算
物料衡算是化工生产过程中，用以确定物料比例和物料转变定量关系的计算过程，对物料平衡进行计算称为物料衡算，是化工工艺计算中最基本、最重要的内容之一[6]。在化工生产过程中，要了解和监控生产操作过程，改进和优化工艺路线，确定原料的添加量和主副产品的产量，降低生产过程中的损耗，核算生产带来的经济效益等都需要对生产过程进行物料衡算。
在本项目中，要新设计一套生产装置，就要通过物料衡算确定设备的负荷与参数。本项目要求设计一年产60万吨对二甲苯的芳烃联合装置中分馏工段，根据其他工段的出料组成和以上全流程模拟的参数设置，需要先确定进口物料的总流量。AspenPlus软件的Design Specs模块可以方便的确定在进料中对二甲苯量达60万吨/年时总进料物流的质量流量。打开Simulation|Flowsheeting Options|Design Specs选项卡，新建一项名为FEED。如图3.4所示，在Define选项卡中设置因变量PX，即物流中对二甲苯含量，单位为kg/h。如图3.5，在Spec选项卡中设置需收敛的因变量，目标值及容差。按年开车时间8000小时计算，PX流量需达到75000kg/h，因此目标值定为75000，容差为1。因变量设为PX，代表物流中对二甲苯含量。如图3.6，在Vary选项卡中，可设置自变量为FEED物流的总质量流量。自变量变化范围可取的宽一些，以保证所要求的值包含在该范围之内。
图3.4 Define选项卡的设置
图3.5 Spec选项卡的设置
图3.6 Vary选项卡的设置
经过计算，可知FEED物流总质量流量为388606kg/h时物流中对二甲苯流量为75000.1kg/h，可以满足要求。
确定以上参数后，可以进行流程模拟。AspenPlus软件在计算之后将给出各个物流的组成情况。经过整理，可给出物料衡算表如表3.3所示。
表3.3 物料衡算表
FEED MIX-X OX C9 C10
甲苯 424.4191 424.4191 0 0 0
邻二甲苯 51021.14 2225.283 48309.96 485.8966 0.000682869
间二甲苯 168725 168634 91.82342 0.0172351 1.40E-09
对二甲苯 75000.06 74987.01 13.04884 0.00161391 1.02E-10
乙苯 19004.2 19004.14 0.063972 1.47E-06 2.73E-14
C9芳烃 52671.47 2.83E-09 21.42336 52109.55 540.4883
C10芳烃 21759.31 1.81E-15 3.78E-13 41.66859 21717.64
4 精馏塔的设计
4.1 概述
塔设备是化学工程中最常用的气液传质设备[7]。本设计中，使用的塔设备均为精馏塔，液体混合物在塔内进行精馏操作，利用液体混合物中各组分挥发度不同的特性而实现分离的目的[8]。塔内的气液两相在塔板上或填料中进行传质传热，经过多次部分汽化和部分冷凝，使易挥发组分在气相中的纯度不断提高，难挥发组分在液相中的纯度不断提高，最终分别在塔顶和塔底获得较纯的产品。