2018竞赛扣分点分析——现代设计方法（下篇）

上一篇推送对2018年国赛作品的全流程模拟、反应器设计模型等部分扣分情况进行了总结与分析，这次继续分析“现代设计方法”这一大类中剩余的部分，再次感谢中国石油大学（北京）“府学路18号”团队的协助！废话不多说，看看今天有哪些内容吧~

分离过程设计

分离过程是化工过程中的重中之重，包括精馏、吸收、萃取、吸附等单元过程，这些过程均可在Aspen中使用对应模块进行模拟。

比赛要求至少完成一座分离塔设备的设计，Aspen的塔设备中包含若干模型，需要用传质或平衡模型进行计算，也就是用RadFrac模型对精馏过程进行计算，不可用DSTWU模型甚至是SEP模型代替。有的队伍因采用SEP模块而被扣除分数，因此小编提醒大家，除非是特殊过程，大家一定慎用SEP模块。

其次，对塔设备选用正确的相平衡模型，Aspen在不同模块中可以设置不同的相平衡模型，所以这一点不必担心，只需在对应的模块选择对应的模型即可。

反应精馏塔是反应与分离集成的设备，也是近些年来发展的一项新技术。在Aspen的塔设备模块中置入REAC-DIST动力学模型即可模拟反应精馏过程，详细案例在《化工计算与软件应用》中有讲解。“评分细则”要求对反应段持液量或停留时间进行合理设置，具体参数需要根据反应的不同进行计算，个别队伍由于持液量设置不合理失分。

模拟一个精馏塔的一般过程是：DSTWU给出基本参数→RadFrac详细设计→参数优化。参数优化包括总板数、进料位置、回流比等参数的优化，需要进行灵敏度分析；还需要对吸收塔吸收剂用量等、萃取塔萃取剂用量等进行优化。小编建议单独列出一个塔设备参数优化文件，生成相关图像，方便评委老师查阅。

在本次国赛中，约70%的队伍由于“没有设计规定”扣掉了0.1分，“没有设计规定”具体指的是什么小编也不清楚，如果哪位童鞋知道欢迎留言，大家一起来探讨~

塔设备详细设计

参考教材《化工原理》、《化工原理课程设计》和《塔设备》等书籍。

对于常规板式精馏塔，相信经历过化工原理课程设计的同学们再熟悉不过了，在化工设计竞赛中，塔设备的结构参数和负荷性能的优化是必不可少的，对于填料塔（一般为吸收塔），在化工原理课程中也有相应的介绍。“评分细则”中给出的都是基本参数，在任何塔设备设计中，必须满足这些要求，下面小编说一些设计时容易出现的问题。

首先要走出一个误区：并不是精馏过程一定用板式塔，吸收塔一定是填料塔，而是需要根据塔结构和操作工质的工况来决定，这些需要自己判断清楚。

在Aspen模拟中，常规精馏塔第一块板为冷凝器，最后一块板为再沸器。

CUP-TOWER是一款很好用的塔设备水力学校核软件。大家通常的做法是将塔分为精馏段和提馏段两部分，然后分别对两段中气液相负荷最大的塔板进行校核，但今年评委认为这种做法不可取，正确的做法是对每一块塔板进行校核，这对于只能进行单板校核的CUP-TOWER来说无疑是相当大的工作量。因此，小编推荐以后参加比赛的童鞋使用Aspen V9或以上版本，因为高版本Aspen包含塔板设计插件，可以对每块塔板进行校核并生成负荷性能图。

换热器详细设计

在“现代设计方法”中要求对两台以上的换热器进行详细设计，老师评分时也会选择流程中的两台换热器进行评分，至于是不是正好选到了你做的不好的那一台，那全是看命啊！

换热器的评分有两项标准，分别为“换热器流态合理，传热系数包括垢层热阻，换热面积满足需求”和“换热器压降合理”，而未失分的队伍仅仅占了22%，可谓损失惨重。

我们统计了决赛60支队伍在这一项的失分情况，出乎意料的是失分最多的原因竟然是“EDR中换热器非Aspen流程模拟中的换热器，或EDR与Aspen中的数据不符”，有接近一半的队伍因此而失分，且一旦被评阅老师判定为Aspen和EDR不一致，该换热器直接得0分！因此，不要心存侥幸老师不会仔细看，事实上老师会仔细对照aspen和EDR中的工艺参数，比如物流的温度、流量和压力是否是一致。不过小编猜测不少人是因为换热器在Aspen和EDR中标注的位号不一致被扣了冤枉分吧~因此以后需要注意在Aspen和EDR中的换热器编号一定要一致且要一一对应，这样也方便老师评阅时进行相互对照。

换热器设计扣分统计

至于扣分理由提到的“换热面积超出范围”可能是裕度设置不合理，这里我们一定要保证换热器的裕度在30%~50%之间，即Actual/required area ratio（dirty）的值在1.30~1.50之间。对于扣分项“出口压降不合理”，解决办法是保证换热器出口绝压小于 0.1 MPa（真空条件）时压降不大于进口压强的 40%，出口绝压大于 0.1MPa 时压降不大于进口压强的20%。扣分项“污垢热阻不合理”，这里我们可以在GB/T 151-2014(热交换器)查到流股中体系的污垢热阻经验系数。

至于“过程热集成”部分由于扣分理由写得过于模糊这里就不分析啦，而在“计算机辅助工厂设计”部分里基本上都是由于车间三维布置与设备平立面图或总图不一致而失分，只要细心就没问题，因此也没有分析。这样，官方公布的关于“现代设计方法”的扣分理由基本上就分析完啦，接下来还有“工程图纸”和“设计文档”两类内容，敬请期待~

编辑：陈弘男 邵青楠 曾辉

排版：崔怡洲 陈钊宜

校对：崔怡洲

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