基于matlab的精馏塔作业模拟仿真

Posted 2022-12-13 fpga和matlab

欢迎订阅《FPGA学习入门100例教程》、《MATLAB学习入门100例教程》

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