AdiabaticMultiStageVLEColumn

バイオ・リファイナリー（再生可能資源であるバイオマスを原料にバイオ燃料や樹脂などを製造するプラントや技術)のシミュレーションソフト"BioSTEAM"の"AdiabaticMultiStageVLEColumn"の使い方を説明しています。 オリジナルのページはdistillationです。 ソースコードは以下の実行環境で確認しています。

• Visual Studio Code バージョン: 1.104.2
• 拡張機能:Jupyter バージョン 2025.8.0
• Python 3.12.10
• biosteam 2.52.13
• graphviz-14.0.2

distillation

class distillation(ID='', ins=None, outs=(), thermo=None, **kwargs)[source]

蒸留塔のモデル distillation column クラスの抽象クラス。

class BinaryDistillation(ID='', ins=None, outs=(), thermo=None, **kwargs)[source]

軽質および重質成分がそれぞれ塔頂およびボトム製品に完全に分離されると仮定した２成分(バイナリ)蒸留塔を構築します。詳細はこちら BinaryDistillation。

class ShortcutColumn(ID='', ins=None, outs=(), thermo=None, **kwargs)[source]

フェンスキー・アンダーウッド・ギリランド法を用いて、蒸留塔の理論設計および非主要成分の分離を行う多成分蒸留塔を構築します^[1]。詳細はこちら ShortcutColumn。

class MESHDistillation(ID='', ins=None, outs=(), thermo=None, **kwargs)[source]

MESH（物質収支、平衡、総和、エンタルピー）式を厳密に収束させる蒸留塔を構築します。詳細はこちら MESHDistillation。

class AdiabaticMultiStageVLEColumn(ID='', ins=None, outs=(), thermo=None, **kwargs)[source]

リボイラー、凝縮器(コンデンサー)なしの吸収塔もしくは分離塔を生成します。塔の直径はトレイ間隔とフラッディング速度から計算されます^[1][3]。購入価格はワレンらのまとめた関係^[4]に基づいています。

• パラメータ
• ID (str、省略可)
他で使われていない、一意の識別子(ID)。IDが指定されていない場合は、自動的に一意のIDが付与されます。
• ins -
• [0] 液体
• [1] 蒸気
• outs -
• [0] 蒸気
• [1] 液体
• LHK (tuple[str])
軽質成分と重質成分としたい成分。
• P (float)
運転圧力。デフォルトは101325 Pa。
• vessel_material (str、省略可)
容器の構造材。デフォルトは炭素鋼。
• tray_material (str、省略可)
トレイの構造材。デフォルトは炭素鋼。
• tray_type (str)
トレイのタイプ。シーブトレイ(Sieve)かバルブトレイ(Valve)かバブルキャップトレイ(Bubble cap)。デフォルトはシーブトレイ(Sieve)。
• tray_spacing (float)
トレイ間隔。一般的には152から915 mm。デフォルトは450 mm。
• stage_efficiency (float)
ユーザー指定段効率。指定がない場合はオコンネル相関式^[2]より計算されます。
• velocity_fraction (float)
フラッディング限界速度に対する実速度比。デフォルトは0.8。
• foaming_factor (float)
0と1の間であることが必要。デフォルトは1。
• open_tray_area (float)
トレイの面積に対する有効な面積の比。デフォルトは0.1。
• downcomer_area_fraction (float)
ユーザーが指定するトレイ全体面積に対するダウンカマー面積の比率。指定がない場合はオリバー式^[1]を基に推定します。
• 例

import biosteam as bst
bst.settings.set_thermo(['AceticAcid', 'EthylAcetate', 'Water', 'MTBE'], cache=True)
feed = bst.Stream('feed', Water=75, AceticAcid=5, MTBE=20, T=320)
steam = bst.Stream('steam', Water=100, phase='g', T=390)
stripper = bst.Stripper(None,
    N_stages=2, ins=[feed, steam],
    solute="AceticAcid", outs=['vapor', 'liquid']
)
stripper.simulate()
stripper.show()

AdiabaticMultiStageVLEColumn
ins...
[0] feed  
    phase: 'l', T: 320 K, P: 101325 Pa
    flow (kmol/hr): AceticAcid  5
                    Water       75
                    MTBE        20
[1] steam  
    phase: 'g', T: 390 K, P: 101325 Pa
    flow (kmol/hr): Water  100
outs...
[0] vapor  
    phase: 'g', T: 366.31 K, P: 101325 Pa
    flow (kmol/hr): AceticAcid  3.71
                    Water       73.8
                    MTBE        20
[1] liquid  
    phase: 'l', T: 372.87 K, P: 101325 Pa
    flow (kmol/hr): AceticAcid  1.29
                    Water       101
                    MTBE        0.000309

stripper.results()

	Stripper	Units
Design	Theoretical stage		2
	Actual stages		4
	Height	ft	19.9
	Diameter	ft	3
	Wall thickness	in	0.312
	Weight	lb	2.71e+03
Purchase cost	Trays	USD	5.59e+03
	Tower	USD	2.91e+04
	Platform and ladders	USD	7.52e+03
Total purchase cost		USD	4.23e+04
Utility cost		USD/hr	0

参考文献

• [1]
  J.D. Seader, E.J. Henley, D.K. Roper. (2011) Separation Process Principles 3rd Edition. John Wiley & Sons, Inc.
• [2]
  M. Duss, R. Taylor. (2018) Predict Distillation Tray Efficiency. AICHE
• [3]
  Green, D. W. Distillation. In Perry’s Chemical Engineers’ Handbook, 9 ed.; McGraw-Hill Education, 2018.
• [4]
  Seider, W. D., Lewin, D. R., Seader, J. D., Widagdo, S., Gani, R., & Ng, M. K. (2017). Product and Process Design Principles. Wiley. Cost Accounting and Capital Cost Estimation (Chapter 16)