aspen应用基础.docx

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aspen应用基础

（1）DSTWU的连接图

DSTWU模块用Winn-Underwood-Gilliland捷算法进行精馏塔的设计，根据给定的加料条件和分离要求计算最小回流比、最小理论板数、给定回流比下的理论板数和加料板位置。

（2）Distl简捷精馏（操作）

Distl模块用Edmister方法计算给定精馏塔的操作结果。

设定：

理论板数，加料板位置，回流比，D/F，冷凝器类型。

计算：

D和W组成，再沸器和冷凝器热负荷，塔顶、塔底和加料板温度。

Distl——连接

（3）RadFrac精密分离模块

RadFrac模块同时联解物料平衡、能量平衡和相平衡关系，用逐板计算方法求解给定塔设备的操作结果。

RadFrac模块用于精确计算精馏塔、吸收塔（板式塔或填料塔）的分离能力和设备参数。

RadFrac模型的连接图如下

RadFrac——模型设定

RadFrac模型具有以下设定表：

1、配置（Configuration）

2、流股（Streams）

3、压力（Pressure）

4、冷凝器（Condenser）

5、再沸器（Reboiler）

6、三相（3-Phase）

RadFrac——配置

1、塔板数（NumberofStages）

2、冷凝器（Condenser）

3、再沸器（Reboiler）

4、有效相态（ValidPhase）

5、收敛方法（Convergence）

6、操作设定（OperationSpecifications）

冷凝器配置从四个选项中选择一种：

1、全凝器（Total）2、部分冷凝-汽相馏出物（Partial-Vapor）

3、部分冷凝-汽相和液相馏出物（Partial-Vapor-Liquid）

4、无冷凝器（None）

再沸器配置从三个选项中选择一种：

再沸器配置从三个选项中选择一种：

1、釜式再沸器（Kettle）

2、热虹吸式再沸器（Thermosyphon）

3、无再沸器（None）

有效相态从四个选项中选择一种：

1、汽-液（Vapor-Liquid）

2、汽-液-液（Vapor-Liquid-Liquid）

3、汽-液-再沸器游离水

（Vapor-Liquid-FreeWaterCondensor）

4、汽-液-任意塔板游离水

收敛方法从六个选项中选择一种：

1、标准方法（Standard）

2、石油/宽沸程（Petroleum/Wide-Boiling）

3、强非理想液相（StronglyNon-idealLiquid）

4、共沸体系（Azeotropic）

5、深度冷冻体系（Cryogenic）

6、用户定义（Custom）

操作设定从十个选项中选择：

1、回流比（RefluxRatio）

2、回流速率（RefluxRate）

3、馏出物速率（DistillateRate）

4、塔底物速率（BottomsRate）

5、上升蒸汽速率（BoilupRate）

6、上升蒸汽比（BoilupRatio）

7、上升蒸汽/进料比（BoiluptoFeedRatio）

8、馏出物/进料比（DistillatetoFeedRatio）

9、冷凝器热负荷（CondenserDuty）

10、再沸器热负荷（ReboilerDuty）

RadFrac——流股

1、进料流股（FeedStreams）

指定每一股进料的加料板位置。

2、产品流股（ProductStreams）

指定每一股侧线产品的出料板位置及产量。

塔内压力设定有三种方式（View）

1、塔顶/塔底（Top/Bottom）

指定塔顶压力、冷凝器压降和塔压降。

2、压力剖型（PressureProfile）

指定每一块塔板压力。

3、塔段压降（SectionPressureDrop）

指定每一塔段的压降。

冷凝器设定有两组参数：

、过冷态（Subcooling）

1）过冷选项（Subcoolingoption）

二选一：

回流物和馏出物都过冷/仅仅回流物过冷。

2）过冷指标（Subcoolingspecification）

二选一：

过冷物温度/过冷度

热虹吸再沸器需要进行设定：

1、指定再沸器流量

（Specifyreboilerflowrate）

2、指定再沸器出口条件

（Specifyreboileroutletcondition）

3、同时指定流量和出口条件

（Specifybothflowandoutletcondition）

计算结果从三部分查看（应用示例1如书）

1、结果简汇（Resultssummary）

2、分布剖形（Profiles）

3、流股结果（Streamresults）

1、结果简汇给出塔顶（冷凝器）和塔底（再沸器）的温度、热负荷、流量、回流比和上升蒸汽比等参数，以及每一组份在各出塔物流中的分配比率。

2、分布剖形给出塔内各塔板上的温度、压力、热负荷、相平衡参数，以及每一相态的流量、组成和物性。

据此可确定最佳加料板和侧线出料板位置。

3、流股结果给出进出的所有流股的工艺和物性参数。

RadFrac—设计指标

RadFrac模型带有内部的设计指标功能，通过DesignSpecs和Vary两组参数进行设定。

可以设定多个指标参数和多个变化参数，但要注意两者间的依赖关系和自由度必须吻合，否则不能收敛。

（示例2如书）

RadFrac—塔板效率（应用示例3）

RadFrac模型可以设定实际塔板的板效率（Efficiencies）。

用户可选用蒸发效率（VaporizationEfficiencies）或墨弗里效率（MurphreeEfficiencies），并选择指定单块板的效率，单个组分的效率，或者塔段的效率。

RadFrac—报告选项（应用示例4）

报告（Report）中有一项对塔板设计非常重要，即性质选项Propertyoptions）里的包括水力学参数（Includehydraulicparameters）选项。

另外剖形选项（Profileoptions）里包括哪塔板（Stagestobeincludedinreport）也很有用。

RadFrac—塔板设计

塔板设计（Traysizing）计算给定板间距下的塔径，共有五种塔板供选用：

1、泡罩塔板（BubbleCap）

2、筛板（Sieve）

3、浮阀塔板（GlistchBallast）

4、弹性浮阀塔板（KochFlexitray）

5、条形浮阀塔板（NutterFloatValve）

RadFrac—塔板核算（应用示例5）

塔板核算（Trayrating）计算给定结构参数的塔板的负荷情况，可供选用的塔板类型与“塔板设计”中相同。

“塔板设计”与“塔板核算”配合使用，可以完成塔板选型和工艺参数设计。

RadFrac—填料设计

5种典型的规整填料：

1、带孔板波填料（MELLAPAK）

2、带孔网波填料（CY）

3、带缝板波填料（RALU-PAK）

4、陶瓷板波填料（KERAPAK）

5、格栅规整填料（FLEXIGRID

RadFrac—填料核算（应用示例6）

填料核算（Packrating）计算给定结构参数的填料的负荷情况，可供选用的填料类型与“填料设计”中相同。

“填料设计”与“填料核算”配合使用，可以完成填料选型和工艺参数设计。

RadFrac—吸收计算

吸收计算的设备参数设置：

1）冷凝器和再沸器类型选“None”；

2）气体进料板设置为“N+1”；

3）在收敛（Convergence）项目中将“Basic”表里的“algorithm”设置为“Standard”及“maximumiterations”设置为200，将“Advance”表里的第一栏“Absorber”设置为“yes”。

RadFrac—吸收示例

（1）

摩尔组成为CO2（12%）、N2（23%）和H2（65%）的混合气体（F=1000kg/hr、P=2.9MPa、T=20C）用甲醇（F=60t/hr、P=2.9MPa、T=-40C）吸收脱除CO2。

吸收塔有30块理论板，在2.8MPa下操作。

求出塔气体中的CO2浓度。

RadFrac—吸收示例

（2）

在吸收示例

（1）的基础上求使出塔气体中的CO2浓度达到0.5%所需的吸收剂（甲醇）用量。

RadFrac—吸收示例（3）

在吸收示例

（2）的基础上求使出塔气体中的CO2浓度达到0.5%所需的吸收剂（甲醇）用量与理论板数的关系。

RadFrac—吸收示例（4）

选用10块理论板，求使出塔气体中的CO2浓度达到0.5%所需的吸收剂（甲醇）用量以及采用典型塔板和填料时的塔径。

RadFrac—脱吸计算

脱吸计算与吸收计算的设备参数设置相同，只是物料初始组成不同。

RadFrac—脱吸示例

将吸收示例（4）所得到的吸收富液减压到0.15MPa进行闪蒸，低压液体再进入脱吸塔在0.12MPa下用氮气进行气提脱吸，要求出塔贫液中的CO2浓度达到0.1%。

求合理的理论板数、所需氮气流量、采用不同塔板和填料时的脱吸塔尺寸、压降和负荷情况。

Extract连续萃取塔

Extract模块用逐级计算法精确计算给定连续萃取过程的操作结果。

可以采用三种方法求取液—液平衡分配系数：

1、用给定的物性方法（活度系数法或状

态方程法）；

2、KLL温度关联式；

3、用户子程序。

Extract模块的连接图如下：

Extract—模型参数

Extract模块有四组基本模型参数

1、塔设定（Specs）

1）塔板数（Numberofstages）

2）热状态选项（Thermaloptions）

（1）绝热（Adiabatic）

（2）指定温度剖形（Specifytemperature…）

（3）指定热负荷剖形（Specifyheatduty…）

2、关键组分（Keycomponents）

（1）第一液相（1stliquidphase）

即比重较大的液相，从塔底出料。

（2）第二液相（2ndliquidphase）

即比重较小的液相，从塔顶出料。

3、物流（Streams）

设置各股侧线物流的加料板和出料板位置。

4、压力（Pressure）

设置塔内的压力剖形。

至少指定一块板。

未指定板的压力通过内插或外推决定。

Extract—萃取示例

（1）

用甲基异丁基甲酮（CH3COC4H9）从含丙酮45%w的水溶液中萃取回收丙酮，处理量500kg/hr。

采用逆流连续萃取塔，在0.12MPa下操作。

求萃取塔理论板数和萃取剂用量对萃余相中丙酮浓度的影响。