蒸餾裝置的模擬方法

專利名稱：蒸餾裝置的模擬方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種蒸餾裝置的模擬方法。
背景技術(shù)：
一直以來，曾有一種由多個(gè)蒸餾塔構(gòu)成的蒸餾裝置，利用該裝置可以通過蒸餾的方法從含有多種成分的原液中分離出各成分并獲得產(chǎn)品。但是，在這種蒸餾裝置中，若單獨(dú)制造蒸餾塔，會(huì)使蒸餾裝置的占地面積過大。另外，由于在側(cè)塔式的蒸餾裝置中，為調(diào)整各蒸餾塔內(nèi)的壓力必須要控制各蒸餾塔內(nèi)的蒸汽分配，因此很難使每個(gè)蒸餾塔都能穩(wěn)定的運(yùn)轉(zhuǎn)。
于是，又出現(xiàn)了一種在外筒內(nèi)加裝了內(nèi)筒，能夠先讓原液流入內(nèi)筒再進(jìn)行蒸餾的Petryuk(ペトリユ一ク)式的蒸餾塔，并提供了一種安裝了此類蒸餾塔的蒸餾裝置。
這種裝置中必須對(duì)內(nèi)筒進(jìn)行支撐，專門配設(shè)貫通外筒的管道，或者在內(nèi)筒上安裝進(jìn)給噴嘴等，但這些會(huì)使蒸餾塔的結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，增加成本。另外，管道與外筒之間無法完全密封，因此導(dǎo)致蒸餾的效率降低。而且，內(nèi)筒與外筒是同心設(shè)計(jì)，回收部和濃縮部具有環(huán)形體的結(jié)構(gòu)，因此上述回收部與濃縮部中支架的結(jié)構(gòu)會(huì)過于復(fù)雜。
因此，我們將提供一種蒸餾裝置，該裝置僅安裝有一個(gè)內(nèi)部被平板狀的隔板分化開的結(jié)合型蒸餾塔。這里的結(jié)合型蒸餾塔包括第1蒸餾部，該第1蒸餾部具有設(shè)置在塔側(cè)用來進(jìn)給原液的入口管、位于該入口管上方的濃縮部、以及位于入口管下方的回收部；第2蒸餾部，該第2蒸餾部具有與第1蒸餾部的上端相連且位于其上方的濃縮部、以及位于其下方且與第1蒸餾部的濃縮部僅相隔一塊隔板的回收部；第3蒸餾部，該第3蒸餾部具有與第1蒸餾部的下端相連且位于其下端之上并且與第1蒸餾部的回收部僅相隔一塊隔板的濃縮部、以及位于其下端之下的回收部。另外，在上述蒸餾裝置中，原液經(jīng)上述入口管流入塔側(cè)，并且在上述結(jié)合型蒸餾塔的塔頂處可以得到蒸餾液，在塔底可以得到殘液，在塔側(cè)可以得到側(cè)流(サイドカツト)液。
安裝了上述結(jié)合型蒸餾塔的蒸餾裝置中，不僅占地面積可以大大減小，而且能夠穩(wěn)定地運(yùn)行蒸餾塔，在降低蒸餾裝置成本的同時(shí)，還用容易實(shí)現(xiàn)的方法完成了填充物或支架的擺設(shè)，而且提高了蒸餾的效率。
我們希望在制造蒸餾裝置的時(shí)候，進(jìn)行模擬，對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行評(píng)估，并進(jìn)行蒸餾裝置的設(shè)計(jì)，但是至今還沒有提供一種關(guān)于裝有結(jié)合型蒸餾塔的蒸餾裝置的模擬程序。為此，可以考慮使用市場上出售的編入一般蒸餾計(jì)算方法的模擬程序。
在各種模擬程序中，有一種用來模擬帶有由主塔和側(cè)塔組成的復(fù)合塔的蒸餾裝置的模擬程序。這種模擬程序是通過單一蒸餾計(jì)算模式的適當(dāng)組合而產(chǎn)生的，在該程序中輸入涉及主塔及側(cè)塔的各種數(shù)據(jù)，并通過使模擬作業(yè)完備化，就可以取得在主塔塔頂?shù)玫降恼麴s液、在主塔塔底得到的殘液、以及在側(cè)塔塔側(cè)得到的側(cè)流液的這三種液體之間的流量平衡，也就是模擬結(jié)果。
但是，傳統(tǒng)的模擬方法并不是針對(duì)帶有結(jié)合型蒸餾塔的蒸餾裝置而開發(fā)的。
本發(fā)明的目的正是在于解決傳統(tǒng)模擬程序中存在的問題，并且，提供一種在模擬帶有結(jié)合型蒸餾塔的蒸餾裝置時(shí)，能夠提高模擬作業(yè)的收斂性(收束性)的蒸餾裝置的模擬方法。
另外，把從結(jié)合型蒸餾塔的塔頂流下的液體分配到第1室和第2室時(shí)所使用的液體分配比率作為各液體流量的液體分配比率輸入，該各液體流量是為了從主塔塔頂流下的液體被分成從主塔內(nèi)的進(jìn)給方流下的液體和經(jīng)過上述第1液體通路后被送入側(cè)塔，并沿側(cè)塔內(nèi)的側(cè)流方流下的液體而被設(shè)定；對(duì)應(yīng)上述液體分配比率計(jì)算出蒸汽分配比率，蒸汽分配比率用于將從結(jié)合型蒸餾塔的塔底升上來的蒸汽分配到第1室和第2室中；為了將從塔底升上來的蒸汽分成沿主塔內(nèi)的進(jìn)給方上升的蒸汽和經(jīng)由上述第2蒸汽通路后進(jìn)入側(cè)塔并沿側(cè)塔內(nèi)的側(cè)流方上升的蒸汽，把輸入計(jì)算出的蒸汽分配比率作為合適的蒸汽流量的蒸汽分配比率輸入；進(jìn)行模擬作業(yè)。
在這里，由于結(jié)合型蒸餾塔的液體分配比率和蒸汽分配比率被轉(zhuǎn)換成主塔和側(cè)塔的液體分配比率和蒸汽分配比率，所以可以提高模擬工作的收斂性。
本發(fā)明中的其它蒸餾裝置的模擬方法中，使用具有復(fù)合塔的蒸餾裝置的模擬程序，對(duì)具有結(jié)合型蒸餾塔的蒸餾裝置進(jìn)行模擬，該結(jié)合型蒸餾塔為塔主體內(nèi)部被隔板分為第1室與第2室，原液在塔側(cè)處被供給，蒸餾液在塔頂處被排出，殘液在塔底處被排出，側(cè)流液從塔側(cè)被排出；該復(fù)合塔為設(shè)于主塔上方的第1位置與側(cè)塔塔頂是通過第1液體通路和第1蒸汽通路連接，設(shè)于主塔下方的第2位置與側(cè)塔塔底是通過第2液體通路和第2蒸汽通路被連接，原液在在主塔的塔側(cè)被供給，蒸餾液從主塔的塔頂處排出，殘液在主塔塔底排出，側(cè)流液在側(cè)塔的塔側(cè)被排出。
另外，把從結(jié)合型蒸餾塔的塔頂流下的液體被分配到第1室和第2室時(shí)所使用的液體分配比率作為各液體流量的液體分配比率，各液體流量是為了從主塔塔頂流下的液體被分成從主塔內(nèi)的進(jìn)給方流下的液體和經(jīng)由上述第1液體通路后被送入側(cè)塔內(nèi)并沿側(cè)塔內(nèi)的側(cè)流方流下的液體而被設(shè)定；計(jì)算出上述結(jié)合型蒸餾塔的第1室及第2室各自的等效直徑，輸入計(jì)算出的各等效直徑，讓它成為主塔和側(cè)塔的各自塔徑，進(jìn)行模擬作業(yè)。
在這里，結(jié)合型蒸餾塔的液體分配比率及各等效直徑被轉(zhuǎn)換成主塔和側(cè)塔的液體分配比率和各塔徑，因此可以提高模擬工作的收斂性。
此外，本發(fā)明中的其它蒸餾裝置的模擬方法中，使用具有復(fù)合塔的蒸餾裝置的模擬程序，對(duì)具有結(jié)合型蒸餾塔的蒸餾裝置進(jìn)行模擬，該結(jié)合型蒸餾塔為塔主體內(nèi)部被隔板分為第1室與第2室，原液在塔側(cè)被供給，蒸餾液在塔頂處被排出，殘液在塔底處被排出，側(cè)流液從塔側(cè)被排出；該復(fù)合塔為設(shè)于主塔上方的第1位置與側(cè)塔塔頂是通過第1液體通路和第1蒸汽通路被連接，設(shè)于主塔下方的第2位置與側(cè)塔塔底之間是通過第2液體通路和第2蒸汽通路被連接，原液在主塔的塔側(cè)處被供給，蒸餾液在主塔的塔頂處被排出，殘液在主塔塔底被排出，側(cè)流液在側(cè)塔的塔側(cè)被排出。
另外，把從結(jié)合型蒸餾塔的塔頂流下的液體被分配到第1室和第2室時(shí)所使用的液體分配比率作為各液體流量的液體分配比率，各液體流量是為了從主塔塔頂流下的液體被分成從主塔內(nèi)的進(jìn)給方流下的液體和經(jīng)由上述第1液體通路后被送入流入側(cè)塔內(nèi)并沿側(cè)塔內(nèi)的側(cè)流方流下的液體而設(shè)定；對(duì)應(yīng)上述液體分配比率計(jì)算出蒸汽分配比率，蒸汽分配比率用于將從結(jié)合型蒸餾塔的塔底升上來的蒸汽分配到第1室和第2室中；為了將從塔底升上來的蒸汽分成沿主塔內(nèi)的進(jìn)給方上升的蒸汽和經(jīng)由上述第2蒸汽通路被送入側(cè)塔并沿側(cè)塔內(nèi)的側(cè)流方上升的蒸汽，把計(jì)算出的蒸汽分配比率作為合適的蒸汽流量的蒸汽分配比率來輸入，計(jì)算出上述結(jié)合型蒸餾塔的第1室與第2室各自的等效直徑，輸入計(jì)算出的各等效直徑，使其分別作為主塔和側(cè)塔各自的塔徑，進(jìn)行模擬作業(yè)。
對(duì)于本發(fā)明其它蒸餾裝置的模擬方法，還要在上文所述的各種模擬方法中的任意一種的基礎(chǔ)上，計(jì)算出上述結(jié)合型蒸餾塔的第1室與第2室內(nèi)的壓力損失差；把計(jì)算出的壓力損失差作為上述主塔及側(cè)塔中的壓力損失差輸入；輸入該壓力損失差的目標(biāo)值；輸入從上述結(jié)合型蒸餾塔的塔底升上來的并被送入第2室的蒸汽的流量，使之作為經(jīng)由第2蒸汽通路從主塔送入側(cè)塔的蒸汽流量；同時(shí)，在上述模擬作業(yè)中，為使上述壓力損失差達(dá)到目標(biāo)值而計(jì)算出上述蒸汽的流量。
附圖的簡單說明

圖1表示按照本發(fā)明中的模擬方法來模擬的蒸餾裝置中的結(jié)合型蒸餾塔的概念圖。
圖2表示按照本發(fā)明所述的模擬方法來模擬的蒸餾裝置的概念圖。
圖3表示本發(fā)明實(shí)施例所述的模擬方法中使用的模擬程序的對(duì)象，即蒸餾裝置的示意圖。
圖4是本發(fā)明實(shí)施例中涉及的模擬方法的工作原理流程圖。
發(fā)明的最優(yōu)實(shí)施例下面，參考附圖對(duì)本發(fā)明中的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。
圖1表示按照本發(fā)明所述的模擬方法來模擬的蒸餾裝置中的結(jié)合型蒸餾塔的概念圖，圖2表示按照本發(fā)明所述的模擬方法來模擬的蒸餾裝置的概念圖。
圖中的10是結(jié)合型蒸餾塔，該結(jié)合型蒸餾塔10從上到下依次由第1段11、第2段12、第3段13、第4段14、第5段15、第6段16、第7段17、第8段18以及第9段19所組成。
對(duì)于該結(jié)合型蒸餾塔10的塔體，上述第4段14、第5段15以及第6段16分別被平板狀的隔板22～24分隔成為第1室14A～16A與第2室14B～16B，并且第1室14A～16A與第2室14B～16B相互鄰接。另外，上述第1室14A～16A形成第1蒸餾部25，上述第1段11、第2段12、第3段13以及第2室14B形成第2蒸餾部26，第2室15B、16B、第7段17、第8段以及第9段19形成第3蒸餾部27。
此外，選用絕熱材料來制作分隔板22～24，或?qū)⒎指舭?2～24的內(nèi)部抽成真空，就可以將分隔板22～24設(shè)計(jì)成絕熱結(jié)構(gòu)。這樣，可以減小第1室14A與第2室14B之間、第1室15A與第2室15B之間，以及第1室16A與第2室16B之間的熱傳遞，提高蒸餾的效率。
在結(jié)合型蒸餾塔10的大致中央位置處設(shè)置有第5段15，塔的旁邊分別形成有與第1室15A連通的進(jìn)給噴嘴41和與第2室15B連通的側(cè)流噴嘴42。在結(jié)合型蒸餾塔10的塔頂處設(shè)置有第1段11，該第1段11上設(shè)有與冷凝器81相連的蒸汽出口43和回流液入口44。在結(jié)合型蒸餾塔10的塔底處設(shè)置有第9段19，該第9段19上設(shè)有與蒸發(fā)器82連接的殘液出口45及蒸汽出口46。另外，蒸餾裝置是由結(jié)合型蒸餾塔10、冷凝器81、蒸發(fā)器82等構(gòu)成。
在前述第1蒸餾部25內(nèi)，濃縮部AR1是由設(shè)置在進(jìn)給噴嘴41上方的第1室14A形成，回收部AR2是由設(shè)在進(jìn)給噴嘴41下方的第1室16A形成。在前述第2蒸餾部26內(nèi)，濃縮部AR3是由設(shè)在上述第1蒸餾部25上端的第2段12形成，回收部AR4是由第2室14B形成。進(jìn)而，在前述第3蒸餾部27內(nèi)，濃縮部AR5是由第2室16B形成，回收部AR6是由設(shè)置在前述第1蒸餾部25下方的第8段18形成。
這樣，第1蒸餾部25的上端就與第2蒸餾部26的大致中央位置處相連接起來，第1蒸餾部25的下端就與第3蒸餾部27的大致中央位置處相連接起來。
具有上述結(jié)構(gòu)的結(jié)合型蒸餾塔10中，含有成分A～C的原液M是通過上述進(jìn)給噴嘴41進(jìn)入。在這里，成分A比成分B的沸點(diǎn)低，成分B比成分C沸點(diǎn)低。在上述回收部AR2中，經(jīng)進(jìn)給噴嘴41進(jìn)入的原液M下降，使處于上方富含大量A和B成分的蒸汽隨著不斷下降產(chǎn)生出含有大量B和C成分的液體，富含成分B和C的液體從第1蒸餾部25下端進(jìn)入第3蒸餾部27。
該富含B和C成分的液體在第3蒸餾部27內(nèi)被加熱并轉(zhuǎn)變成富含B和C成分的蒸汽，此蒸汽在上述回收部AR2內(nèi)部上升的過程中與原液M發(fā)生接觸，使原液M中產(chǎn)生出富含A和B成分的蒸汽。
接著，該富含A和B成分的蒸汽在濃縮部AR1內(nèi)上升，從前述第1蒸餾部25上端進(jìn)入第2蒸餾部26，在第2蒸餾部26內(nèi)被冷卻下來，變成富含A和B成分的液體。另外，富含A和B成分的液體中的一部分將回流到濃縮部AR1中并與在濃縮部AR1內(nèi)上升的富含A和B成分的蒸汽發(fā)生接觸。這樣，富含A和B成分的蒸汽就從第1蒸餾部25的上端被供給第2蒸餾部26。
在前述回收部AR6中，富含B和C成分的液體下降，使處于上方的富含B成分的蒸汽在不斷下降的過程中產(chǎn)生出富含C成分的液體。這樣，富含C成分的液體就會(huì)以殘液的方式從殘液出口45排出來。
從殘液出口45排出的殘液，一部分被送入蒸發(fā)器82，并被蒸發(fā)器82加熱變成富含C成分的蒸汽。富含C成分的蒸汽從蒸汽入口46進(jìn)入第9段19，在第9段19內(nèi)和前述回收部AR6內(nèi)上升的過程中，與富含B和C成分的液體發(fā)生接觸，使富含B和C成分的液體中產(chǎn)生出含有大量B成分的蒸汽。
接著，富含該B成分的蒸汽中有一部分會(huì)在濃縮部AR5內(nèi)上升，并在第3蒸餾部27的上端與來自第2蒸餾部26的富含B成分的液體接觸，并轉(zhuǎn)變成富含B成分的液體。這樣一來，在第3蒸餾部27的上端處獲得的富含B成分的液體。這樣，其作為側(cè)流液從側(cè)流噴嘴42中排出。
另一方面，富含A和B成分的液體在第2蒸餾部26的回收部AR4內(nèi)下降，在上方富含A成分的蒸汽隨著下降產(chǎn)生富含成分B的液體。這樣一來，在前述第2蒸餾部26的下端得到的富含B成分的液體，作為側(cè)流液從側(cè)流噴嘴42被排出。此外，富含A成分的蒸汽在濃縮部AR3內(nèi)上升，并從前述蒸汽出口43排出后進(jìn)入冷凝器81，在冷凝器81內(nèi)冷凝后形成富含A成分的液體，富含A成分的液體作為蒸餾液排出。
這樣，富含A和B成分的蒸汽在前述第2蒸餾部26中被分離成富含A成分的蒸汽與富含B成分的液體，富含A成分的蒸汽從塔頂被排出并轉(zhuǎn)變成富含A成分的液體，富含A成分的液體作為蒸餾液被排出。另一方面，富含B成分的液體作為側(cè)流液從側(cè)流噴嘴42處排出。另外，富含B和C成分的液體在第3蒸餾部27中被分離成富含B成分的液體與富含C成分的液體，然后富含B成分的液體作為側(cè)流液從側(cè)流噴嘴42處排出，而富含C成分的液體在塔底作為殘液被排出。
另外，為了提高成分A的蒸餾效率，把冷凝器81排出的一部分蒸餾液當(dāng)作回流液，使其從回流液入口44回流到第1段11中，并與在前述濃縮部AR3內(nèi)上升的富含A成分的蒸汽發(fā)生接觸。
在上述結(jié)合型蒸餾塔10中，上述各濃縮部AR1、AR3、AR5及各回收部AR2、AR4、AR6是由一節(jié)填充物所形成，但是根據(jù)進(jìn)行蒸餾的各成分之間的揮發(fā)度的比，有時(shí)為了確保蒸餾中所需的理論段數(shù)，也可按照所使用的填充物的不同特性，由多節(jié)填充物來形成上述各部。各節(jié)之間也可以設(shè)置分配器(デイストリビユ一タ)。另外，進(jìn)給噴嘴41及側(cè)流噴嘴42不一定設(shè)置成相同的高度。
這樣，不需要使用多個(gè)蒸餾塔就可以將原液M分解成A～C成分。在上述的幾個(gè)蒸餾塔內(nèi)無須重復(fù)進(jìn)行加熱和冷卻，因此冷凝器、蒸發(fā)器、泵等測(cè)量裝置沒有必要重復(fù)設(shè)置。這樣，不僅減小了占地面積，而且實(shí)用的使用量和能量消耗減小，蒸餾裝置的成本降低。
另外，設(shè)結(jié)合型蒸餾塔10整體的理論段數(shù)約為30～100段，并且分別分配給第4段14和第6段16大約5-～0段的程度，這種情況將是最理想的。
第3段13上設(shè)有集合器54和通道型分配器61，集合器54收集到的液體將被分配器61按照一定的分配比分配到第1室14A與第2室14B中。
第1室15A中的進(jìn)給噴嘴41的正上方設(shè)有集合器62，進(jìn)給噴嘴的正下方設(shè)有管狀的分配器63，集合器62收集到的液體與經(jīng)噴嘴41進(jìn)來的原液M一起再經(jīng)過分配器63進(jìn)入第1室16A。
另一方面，第2室15B中的側(cè)流噴嘴42的正上方設(shè)有煙囪型的收集器65，正下方設(shè)有管狀的分配器66，收集器收集到的一部分液體65作為側(cè)流液從側(cè)流噴嘴42中排出，剩下的液體通過分配器66進(jìn)入第2室16B。
第7段17中設(shè)有集合器67以及管狀分配器68，在第6段16中降下的液體在集合器67中被收集起來后再通過分配器68進(jìn)入第8段18中。
在上述結(jié)合型蒸餾塔10中，從第2段12下降到第3段13中的液體被分配器61分配到第1室14A和第2室14B中，這里的分配比將根據(jù)原液M成分的種類、原液M成分的組成、結(jié)合型蒸餾塔10的理論段數(shù)、產(chǎn)品要求的純度(品質(zhì))等蒸餾條件預(yù)先進(jìn)行設(shè)定。
為此，上述分配器61中安裝了使液體流方向與隔板22垂直的分配部(圖中略)，通過該分配部的作用使進(jìn)入第1室14A的液體的量與進(jìn)入第2室14B的液體的量互不相同。此外，由于前述側(cè)流(サイドカツト)液從側(cè)流噴嘴42中排出，這樣便會(huì)導(dǎo)致進(jìn)入第2室14B中的液體的量比進(jìn)入第1室14A中液體的量要多。
為了在蒸餾裝置中得到2種以上的產(chǎn)品，在必須改變蒸餾條件的情況下，必須根據(jù)蒸餾條件的變化改變前述分配比。因此要設(shè)置多個(gè)分配部，使每個(gè)分配部具有不同的分配比。為此，從第2段12降下來的液體將被收集器54收集，并經(jīng)切換閥83、84后選擇性地進(jìn)入分配器61中。
也就是說，只要通過配設(shè)分配部的方法就能以最佳分配比來對(duì)液體進(jìn)行分配，因此不僅無須安裝用來分配液體的檢測(cè)器、流量控制器、流量控制閥、電位傳感器等等很多計(jì)裝部件，而且也不用再進(jìn)行各計(jì)裝部件的復(fù)雜操作。因此，蒸餾裝置的外型不但變小，而且成本大大降低。
在制造蒸餾裝置的過程中，希望進(jìn)行模擬，并對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行評(píng)估，進(jìn)行蒸餾裝置設(shè)計(jì)，但事實(shí)上并沒有關(guān)于安裝著結(jié)合型蒸餾塔的蒸餾裝置的模擬程序。因此，將使用一種模擬程序，該程序是通過單一的蒸餾計(jì)算模式組合而成，且該程序是將裝有由主塔和側(cè)塔組成的復(fù)合塔的蒸餾裝置作為對(duì)象。
圖3表示在本發(fā)明實(shí)施例所述的模擬方法中使用的模擬程序的對(duì)象，即蒸餾裝置的示意圖。
圖中31是主塔，32是側(cè)塔，33是主塔31的塔體，34是側(cè)塔的塔體，35是冷凝器，36是蒸發(fā)器。主塔31從上到下依次是由第1段101、第2段102、作為第1位置的第3段103、第4段104、第5段105、第6段106、作為第2位置的第7段107、第8段108以及第9段109組成。側(cè)塔32從上到下依次是由第10段110、第11段111、第12段112、第13段113以及第14段114組成。
而且，在主塔31的塔體兩側(cè)分別形成有與第5段105連通的進(jìn)給噴嘴71、與第3段103連通的液體出口91以及蒸汽入口94、與第7段107連通的蒸汽出口95以及液體出口98。另外，在主塔31的塔頂處形成有與第1段101連通的蒸汽出口73以及回流液入口74，在主塔31的塔底處形成有與第9段109連通的殘液出口75及蒸汽入口76。另外，側(cè)塔32的塔側(cè)形成有與第12段112連通的側(cè)流噴嘴72，側(cè)塔32的塔頂處形成有與第10段110連通的液體入口92以及蒸汽出口93，在側(cè)塔32的塔底處形成有與第14段114連通的蒸汽入口96以及液體出口97。
在上述蒸餾裝置中，第4段104構(gòu)成了濃縮部AR11，第6段106構(gòu)成了回收部AR12，第2段102構(gòu)成了濃縮部AR13，第11段111構(gòu)成了回收部AR14，第13段113構(gòu)成了濃縮部AR15，第8段108構(gòu)成了回收部AR16。
所以，當(dāng)原液M通過前述進(jìn)給噴嘴71進(jìn)入主塔31的一側(cè)，含有大量A成分的蒸汽(下文成為富含A成分的蒸汽，其它同)就會(huì)從蒸汽出口73排出，而富含A成分的蒸汽被送入凝縮器35，發(fā)生冷凝后變成富含A成分的液體，該液體作為蒸餾液從凝縮器35中排出。一部分蒸餾液作為回流液被迫回流到回流液入口，而剩余的蒸餾液則進(jìn)入蒸餾液收納部(圖中略)。另外，富含C成分的液體作為殘液從殘液出口75排出后，一部分殘液被送到蒸發(fā)器36，蒸發(fā)后變成富含C成分的蒸汽，然后該蒸汽被送到蒸汽入口76，從蒸汽入口76進(jìn)入第9部分109，而另一部分剩余殘液則被送入殘液收納部(圖略)。而且，含有大量A和B成分的液體從液體出口91排出，經(jīng)第1液體通路L1進(jìn)入液體入口92，富含A成分的蒸汽從蒸汽出口93排出后經(jīng)第1蒸汽通路L2進(jìn)入蒸汽入口94。另外，含有大量B和C成分的蒸汽從蒸汽出口95排出后經(jīng)第2蒸汽通路L4進(jìn)入蒸汽入口96，富含C成分的液體從液體出口97排出后經(jīng)第2液體通路L3進(jìn)入液體入口98。另外，富含B成分的液體從側(cè)流噴嘴72排出。
第1段101以及第2段102形成了密封區(qū)域P1，第4段104、第5段105以及第6段106形成密封區(qū)域P2，第8段108以及第9段109形成密封區(qū)域P3，第11段111、第12段112以及第13段113形成密封區(qū)域P4。
下面，使用以裝有圖3所示的主塔31和側(cè)塔32的蒸餾裝置當(dāng)作對(duì)象的模擬程序，說明在模擬帶有圖1所示的結(jié)合型蒸餾塔10的蒸餾裝置時(shí)所用的模擬方法。
圖4表示本發(fā)明實(shí)施例中的模擬方法的工作流程圖。
本發(fā)明中的模擬方法將使用在市場上普遍出售的將一般蒸餾計(jì)算方法編入程序的模擬程序。該模擬程序是由單一的蒸餾計(jì)算模式適當(dāng)進(jìn)行組合而成，把裝有主塔和側(cè)塔組成的復(fù)合塔的蒸餾裝置作為對(duì)象。
首先，操作者對(duì)輸入裝置的操作面板(圖中略)進(jìn)行操作，針對(duì)以下幾方面對(duì)計(jì)算條件進(jìn)行設(shè)定經(jīng)進(jìn)給噴嘴41(圖1)進(jìn)入結(jié)合型蒸餾塔10的作為原料的原液M的流量，即進(jìn)給流量；原液M中各成分A-C的組成，即原料成分；作為產(chǎn)品的側(cè)流液中的成分B的組成，即產(chǎn)品組成；主塔31(圖3)及側(cè)塔32內(nèi)的壓力，即操作壓力；結(jié)合型蒸餾塔10的理論段數(shù)，即塔理論段數(shù)等等。
接著，操作者操作上述的操作面板，向輸入控制器輸入模擬條件。也就是說，操作者首先要輸入液體分配比率η。在上述模擬程序中，對(duì)于從回流液入口74回流入塔體并在塔體33內(nèi)部從塔頂流下的液體，準(zhǔn)備將沿進(jìn)給方(塔體33內(nèi))流下的液體的流量設(shè)為Q1，并將經(jīng)過第1液體通路L1后進(jìn)入側(cè)塔32并沿側(cè)流方(塔體34內(nèi))流下的液體的流量設(shè)為Q2，此時(shí)進(jìn)給方與側(cè)流方的液體分配比率η按下式表示η＝Q1/Q2。
因此，操作者將輸入使液體在結(jié)合型蒸餾塔中通過分配器61分配后進(jìn)入第1室14A及第2室14B的液體分配比率，讓該比率作為上文所述的液體分配比率η。而且，使各流量Q1、Q2的分配比值相加起來為10，比如，Q1∶Q2＝3∶7這種情況下，液體分配比率η＝0.42857。
此外，可以任意地設(shè)定各個(gè)流量Q1、Q2的分配比以及液體分配比率η。
上述的模擬程序中，從塔體33的塔底處開始上升的液體中，將沿著進(jìn)給方(塔體33內(nèi))上升的蒸汽的流量設(shè)為Q3，并將經(jīng)第2蒸汽通路L4進(jìn)入側(cè)塔32并沿著側(cè)流方(塔體34內(nèi))上升的蒸汽的流量設(shè)為Q4，那么進(jìn)給方與側(cè)流方中蒸汽的分配比率ρ可表示為ρ＝Q3/Q4。
因此，操作者將根據(jù)上述液體分配比率η算出并輸入在結(jié)合型蒸餾塔10的第7段17中經(jīng)過分配后進(jìn)入第1室16A和第2室16B的蒸汽分配比率ρ。
接下來，操作者將針對(duì)進(jìn)氣方與側(cè)流方的液體流輸入下面的數(shù)據(jù)表示主塔31及側(cè)塔32內(nèi)的(液體)流的數(shù)據(jù)；表示液體出口91以及液體入口92配設(shè)位置，即表示段數(shù)的數(shù)據(jù)；代表在進(jìn)給方和側(cè)流方流動(dòng)的是液體的數(shù)據(jù)等等。
然后，操作者對(duì)上述面板進(jìn)行操作，對(duì)照著主塔31及側(cè)塔32中的填充物數(shù)據(jù)和塔徑，輸入結(jié)合型蒸餾塔10中的填充物數(shù)據(jù)及塔徑。這樣，結(jié)合型蒸餾塔10中的濃縮部AR1及回收部AR2與主塔31中的濃縮部AR11以及回收部AR12相對(duì)應(yīng)，結(jié)合型蒸餾塔10中的濃縮部AR3與主塔31中的濃縮部AR13相對(duì)應(yīng)，結(jié)合型蒸餾塔10中的回收部AR4以及濃縮部AR5分別與側(cè)塔32中的回收部AR14以及濃縮部AR15相對(duì)應(yīng)，結(jié)合型蒸餾塔10中的回收部AR6與主塔31中的回收部AR16相對(duì)應(yīng)。
上述填充物數(shù)據(jù)是由下面的幾種數(shù)據(jù)組成用來判斷數(shù)據(jù)輸入的對(duì)象，即塔到底屬于主塔31還是側(cè)塔32的數(shù)據(jù)；表示填充物上端位置的填充起始段數(shù)據(jù)；表示填充物下端位置的填充終止段數(shù)據(jù)；表示填充物形式的數(shù)據(jù)；表示填充物詳細(xì)情況的數(shù)據(jù)等等。另外，表示填充物詳細(xì)情況的數(shù)據(jù)是由表示填充物尺寸的尺寸數(shù)據(jù)、表示填充物高度的高度數(shù)據(jù)組成。此外，在沒有填充物數(shù)據(jù)的情況下，操作者將使用預(yù)定的程序預(yù)先算出填充物數(shù)據(jù)。
關(guān)于塔直徑的情況，計(jì)算出結(jié)合型蒸餾塔10中的第1室14A-16A和第2室14B-16B的各個(gè)實(shí)際直徑，也就是等效直徑δ1、δ2，并且輸入等效直徑δ1讓其作為主塔31的塔徑D1，輸入等效直徑δ2讓其作為側(cè)塔32的塔徑D2。另外，此時(shí)還要輸入構(gòu)成各填充物的單板的厚度。
設(shè)結(jié)合型蒸餾塔10的塔體直徑為d，設(shè)第1室14A-16A的截面積為S1，第2室14B-16B的截面積為S2，在截面積S1、S2相等的情況下，就有S1＝S2＝(πd2/4)/2＝πδ12/4＝πδ22/4。因此，等效直徑δ1、δ2之間有δ1=δ2]]>=d/(2).]]>例如，若結(jié)合型蒸餾塔10的塔體直徑d為1.7000(m)，等效直徑δ1、δ2就等于1.202(m)。另外，等效直徑δ1、δ2是模擬中的設(shè)定值，設(shè)計(jì)上適當(dāng)?shù)闹睆絛將再次得到修正。
為了使第1室14A-16A中的壓力損失與第2室14B-16B中的壓力損失均等，必須要計(jì)算出第1室14A-16A中的壓力損失與第2室14B-16B中的壓力損失間的差值，即壓力損失差。
為此，操作者對(duì)操作面板進(jìn)行操作，將第1室14A-16A中的壓力損失設(shè)為主塔31內(nèi)的第4段104-第6段106中的壓力損失DPM，將第2室14B-16B中的壓力損失設(shè)為側(cè)塔32內(nèi)的第11段111-第13段113中的壓力損失DPS，并輸入計(jì)算壓力損失差DPP用的公式，即DPP＝|DPM-DPS|×104。
接著，操作者對(duì)操作面板進(jìn)行操作，輸入壓力損失差DPP的目標(biāo)值。這里，將目標(biāo)值設(shè)為零(0)，交叉(交差)設(shè)為0.05。
接下來，操作者對(duì)操作面板進(jìn)行操作，輸入從結(jié)合型蒸餾塔10塔底開始上升然后進(jìn)入第2室16B中的蒸汽的流量值，也就是蒸汽流量的初始值，將該值設(shè)為從主塔31經(jīng)第2蒸汽通路L4進(jìn)入側(cè)塔32的蒸汽的流量值，即蒸汽流量q的初始值。
操作者對(duì)操作面板進(jìn)行操作，針對(duì)進(jìn)氣方和側(cè)流方蒸汽流的情況輸入下面的數(shù)據(jù)代表主塔31和側(cè)塔32內(nèi)氣流的數(shù)據(jù)；表示蒸汽出口95以及蒸汽入口96的配設(shè)位置，即表示是第幾段的數(shù)據(jù)；能夠確定進(jìn)氣方以及側(cè)流方均為蒸汽在流動(dòng)的數(shù)據(jù)。
然后，操作者對(duì)操作面板進(jìn)行操作，輸入蒸汽流量的上限值和下限值，并以此值作為變化范圍。
這樣，一旦輸入模擬條件，控制裝置(圖略)就開始進(jìn)行模擬作業(yè)。在模擬作業(yè)的過程中，為了使壓力損失差DPP回零，應(yīng)通過重復(fù)計(jì)算獲得蒸汽流量q的值，另外，作為模擬的結(jié)果，可以得到以下幾種液體之間的平衡，它們分別是在主塔31的塔頂處得到的蒸餾液、在主塔31的塔底得到的殘液、以及在側(cè)塔32的塔側(cè)得到的側(cè)流液。另外，為了輸出模擬結(jié)果，還配設(shè)有輸出裝置，即顯示器、打印機(jī)。
在這里，與結(jié)合型蒸餾塔10相關(guān)的液體分配比率以及各等效直、徑δ1、δ2將被變換成主塔31及側(cè)塔32的液體分配比率η及各自的塔徑D1、D2，因此模擬工作的收斂性可以大大提高。
下面說明流程圖。
步驟S1設(shè)定計(jì)算條件。
步驟S2輸入液體分配比率η。
步驟S3算出并輸入蒸汽分配比率ρ。
步驟S4輸入填充物數(shù)據(jù)以及等效直徑δ1、δ2。
步驟S5輸入壓力損失差DPP的計(jì)算式。
步驟S6輸入壓力損失差DPP的目標(biāo)值。
步驟S7輸入進(jìn)入第2室16B中的蒸汽流量的初始值。
步驟S8輸入進(jìn)入第2室16B中的蒸汽流量的變化范圍。
步驟S9進(jìn)行模擬工作，結(jié)束處理。
另外，本發(fā)明并不一定只局限于上文講述的實(shí)施例，根據(jù)本發(fā)明的主旨可以產(chǎn)生出各種變形例，變形例也屬于本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
產(chǎn)業(yè)上的利用本發(fā)明可以使用于具有結(jié)合型蒸餾塔的蒸餾裝置中。
權(quán)利要求
1.一種蒸餾裝置的模擬方法，其特征在于本模擬方法使用具有復(fù)合塔的蒸餾裝置的模擬程序，對(duì)具有結(jié)合型蒸餾塔的蒸餾裝置進(jìn)行模擬，該結(jié)合型蒸餾塔為塔主體內(nèi)部被隔板分為第1室與第2室，向塔側(cè)供給原液，蒸餾液在塔頂處被排出，殘液在塔底處被排出，在塔側(cè)側(cè)流液被排出；該復(fù)合塔為設(shè)于主塔上方的第1位置與側(cè)塔的塔頂是通過第1液體通路和第1蒸汽通路被連接，、設(shè)于主塔下方的第2位置與側(cè)塔的塔底是通過第2液體通路和第2蒸汽通路被連接，原液在主塔的塔側(cè)被供給，蒸餾液在主塔的塔頂處被排出，殘液在主塔塔底被排出，側(cè)流液在側(cè)塔的塔側(cè)被排出，在本模擬方法中，(a)把從結(jié)合型蒸餾塔的塔頂流下的液體分配到第1室和第2室時(shí)所使用的液體分配比率作為各液體流量的液體分配比率輸入，該各液體流量是為了從主塔塔頂流下的液體被分成從主塔內(nèi)的進(jìn)給方流下的液體和經(jīng)過上述第1液體通路后被送入側(cè)塔，并沿側(cè)塔內(nèi)的側(cè)流方流下的液體而被設(shè)定；(b)對(duì)應(yīng)上述液體分配比率計(jì)算出蒸汽分配比率，蒸汽分配比率用于將從結(jié)合型蒸餾塔的塔底升上來的蒸汽分配到第1室和第2室中；(c)為了將從塔底升上來的蒸汽分成沿主塔內(nèi)的進(jìn)給方上升的蒸汽和經(jīng)由上述第2蒸汽通路后進(jìn)入側(cè)塔并沿側(cè)塔內(nèi)的側(cè)流方上升的蒸汽，把輸入計(jì)算出的蒸汽分配比率作為合適的蒸汽流量的蒸汽分配比率輸入；(d)進(jìn)行模擬作業(yè)。
2.一種蒸餾裝置的模擬方法，其特征在于本模擬方法使用具有復(fù)合塔的蒸餾裝置的模擬程序，對(duì)具有結(jié)合型蒸餾塔的蒸餾裝置進(jìn)行模擬，該結(jié)合型蒸餾塔為塔主體內(nèi)部被隔板分為第1室與第2室，原液在塔側(cè)處被供給，蒸餾液在塔頂處被排出，殘液在塔底處被排出，側(cè)流液從塔側(cè)被排出；該復(fù)合塔為設(shè)于主塔上方的第1位置與側(cè)塔塔頂是通過第1液體通路和第1蒸汽通路連接，設(shè)于主塔下方的第2位置與側(cè)塔塔底是通過第2液體通路和第2蒸汽通路被連接，原液在在主塔的塔側(cè)被供給，蒸餾液從主塔的塔頂處排出，殘液在主塔塔底排出，側(cè)流液在側(cè)塔的塔側(cè)被排出， 在本模擬方法中，(a)把從結(jié)合型蒸餾塔的塔頂流下的液體被分配到第1室和第2室時(shí)所使用的液體分配比率作為各液體流量的液體分配比率，各液體流量是為了從主塔塔頂流下的液體被分成從主塔內(nèi)的進(jìn)給方流下的液體和經(jīng)由上述第1液體通路后被送入側(cè)塔內(nèi)并沿側(cè)塔內(nèi)的側(cè)流方流下的液體而被設(shè)定；(b)計(jì)算出上述結(jié)合型蒸餾塔的第1室及第2室各自的等效直徑，(c)輸入計(jì)算出的各等效直徑，讓它成為主塔和側(cè)塔的各自塔徑，(d)進(jìn)行模擬作業(yè)。
3.一種蒸餾裝置的模擬方法，其特征在于本模擬方法使用具有復(fù)合塔的蒸餾裝置的模擬程序，對(duì)具有結(jié)合型蒸餾塔的蒸餾裝置進(jìn)行模擬，該結(jié)合型蒸餾塔為塔主體內(nèi)部被隔板分為第1室與第2室，原液在塔側(cè)被供給，蒸餾液在塔頂處被排出，殘液在塔底處被排出，側(cè)流液從塔側(cè)被排出；該復(fù)合塔為設(shè)于主塔上方的第1位置與側(cè)塔塔頂是通過第1液體通路和第1蒸汽通路被連接，設(shè)于主塔下方的第2位置與側(cè)塔塔底之間是通過第2液體通路和第2蒸汽通路被連接，原液在主塔的塔側(cè)處被供給，蒸餾液在主塔的塔頂處被排出，殘液在主塔塔底被排出，側(cè)流液在側(cè)塔的塔側(cè)被排出， 在本模擬方法中，(a)把從結(jié)合型蒸餾塔的塔頂流下的液體被分配到第1室和第2室時(shí)所使用的液體分配比率作為各液體流量的液體分配比率，各液體流量是為了從主塔塔頂流下的液體被分成從主塔內(nèi)的進(jìn)給方流下的液體和經(jīng)由上述第1液體通路后被送入流入側(cè)塔內(nèi)并沿側(cè)塔內(nèi)的側(cè)流方流下的液體而設(shè)定；(b)對(duì)應(yīng)上述液體分配比率計(jì)算出蒸汽分配比率，蒸汽分配比率用于將從結(jié)合型蒸餾塔的塔底升上來的蒸汽分配到第1室和第2室中；(c)為了將從塔底升上來的蒸汽分成沿主塔內(nèi)的進(jìn)給方上升的蒸汽和經(jīng)由上述第2蒸汽通路被送入側(cè)塔并沿側(cè)塔內(nèi)的側(cè)流方上升的蒸汽，把計(jì)算出的蒸汽分配比率作為合適的蒸汽流量的蒸汽分配比率來輸入，(d)計(jì)算出上述結(jié)合型蒸餾塔的第1室與第2室各自的等效直徑，(e)輸入計(jì)算出的各等效直徑，使其分別作為主塔和側(cè)塔各自的塔徑，(f)進(jìn)行模擬作業(yè)。
4.一種如權(quán)利要求1-3中的任一項(xiàng)記述的蒸餾裝置的模擬方法，其特征在于(a)計(jì)算出上述結(jié)合型蒸餾塔的第1室與第2室內(nèi)的壓力損失差；(b)把計(jì)算出的壓力損失差作為上述主塔及側(cè)塔中的壓力損失差輸入；(c)輸入該壓力損失差的目標(biāo)值；(d)輸入從上述結(jié)合型蒸餾塔的塔底升上來的并被送入第2室的蒸汽的流量，使之作為經(jīng)由第2蒸汽通路從主塔送入側(cè)塔的蒸汽流量；同時(shí)(e)在上述模擬作業(yè)中，為使上述壓力損失差達(dá)到目標(biāo)值而計(jì)算出上述蒸汽的流量。
全文摘要
本發(fā)明目的在于提供一種在對(duì)安裝有結(jié)合型蒸餾塔(10)的蒸餾裝置進(jìn)行模擬的過程中，能夠使模擬作業(yè)的收斂性提高的蒸餾裝置模擬方法。將使用帶有主塔(31)和側(cè)塔(32)的蒸餾裝置的模擬程序?qū)Π惭b有結(jié)合型蒸餾塔(10)的蒸餾裝置進(jìn)行模擬。輸入結(jié)合型蒸餾塔(10)的液體分配比率，讓它作為將從主塔(31)的塔頂流下的液體分成沿進(jìn)給方流下的液體和沿側(cè)流方流下的液體時(shí)所使用的各液體流量的分配比率，并對(duì)照著該液體分配比率計(jì)算出結(jié)合型蒸餾塔(10)的蒸汽分配比率，用于將從塔底升上來的蒸汽分成沿進(jìn)給方上升的蒸汽和沿側(cè)流方上升的蒸汽，然后進(jìn)行模擬。
文檔編號(hào)B01D3/26GK1473063SQ01818407
公開日2004年2月4日 申請(qǐng)日期2001年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月1日
發(fā)明者綠靜男, 吏江, 大熊由吏江, 典, 田村勝典, 一, 原田陽一 申請(qǐng)人:住友重機(jī)械工業(yè)株式會(huì)社