aspen学习Word格式.docx

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7、通过分别改变Refluxratio的参数，配合灵敏度分析，做出了不同回流比下的所需要的实际塔板数的影响；

8、在中查看ModelAnalysisTools—sensitivity—s-1—Result中查看结果，将数据复制到excel中进行处理，制成表格分析，选取合适的理论塔板数；

通过运算，小马得到以下重要参数：

回流比11时，理论塔板数19，进料塔板14，塔顶采出量为进料量的49.475Kg/hr。

老马语：

可以直接在aspen中利用plot菜单做出图表，将图表复制到word中，貌似复制到excel中有点异常（图表似乎无法直接删除，请各马友指正），也可以将Stream-FEED中的Vaporfraction设为1，或改变其它进料条件、比较泡点进料、露点进料、过冷液体进料等不同进料状况对塔的参数的影响。

batchfrac模块之间歇精馏

小马接到的下一个任务有点难度，设计一个釜式间歇精馏装置（填料塔、不设置外循环加热器，仅考虑釜的夹套加热面积，釜材质为不锈钢，加热介质为7-8Kg饱和水蒸汽），每批釜内有5000Kg液体（其中DMF含量95%、含水5%）和其它热敏性固体物料，规定釜温不超过110℃（不考虑其它物料造成的沸点升高），要求结束后釜余中DMF的含水小于0.1%，塔顶采出的水含DMF小于1%，设计合适的操作压力、塔板数、回流比、采出量，并估算大概的单批操作时间，在老马指点下，小马如下操作：

1、选取radfrac模块，命名为B1设置好三股物流FEED、PH、PL，

2、 

点击setup-Specification，在accounting选项卡中的username中输入jinliu

3、点击setup-Component-Specification，输入methanol、water这两个组分

4、 

点击properties-Specification，在global选项卡的basemethod下拉菜单中选择NRTL-RK，点击Parameter-Binaryinteraction，勾上NRTL-1；

5、 

点击Stream-FEED，输入物流FEED的参数，在Totalflow中设置为5000Kg/hr，在Composition中选mass-frac，输入DMF和水的质量分率；

6、点击blocks-B1-setput，在Specification选项卡中设置，在Numberofstage中输入15（设定为15块理论塔板），mainaccumulator选differential（个人认为填料塔选differential、板式塔选Standard较好）；

在charge/Product选项卡中，feed输入1hr（表示进料1小时，共5000Kg），PL选distillate，PH选Columncontent（即为釜余）；

在pressure选项卡中设Toppressure为0.2atm，Columnpressuredrop为0.05atm；

在Holdup选项卡中Condenserholdup设5Kg，Mainaccumulateholdup设10Kg（其中Mainaccumulateholdup用词霸翻译成中文狗屁不通，寻遍XX、谷歌、各大论坛而不得解，据本人分析应该是指塔顶回流罐、回流管道、塔顶液体分布器的总持液量，为减少持液量尽量避免采用回流罐，故仅包括塔顶回流管道和塔顶液体分布器的持液量，故此设了10Kg），选holdupperstage为10Kg；

7、点击blocks-B1-Operationsteps，新建操作步骤0-1，点击setup，在ColumnSpecification选项卡中设置Operationsteptype中选Standardandtotalreflex（貌似必须选该项，估计是aspen默认需要先进行全回流操作），condenser选total，在Operatingspecification设置Distillaterate为100Kg/hr，Refluxratio为4；

pressure选项卡和Holdup选项卡中设置同上；

点击stopcriterion，在Specificationtype中选time，stopvalue中输入2.4hr（该时间以及上述的塔板数、回流比是通过手工调整得到的，在确保采出的水中DMF含量≤1%的前提下尽可能多的采出水，然后再进行下一步设置）；

8、点击blocks-B1-Operationsteps，新建操作步骤0-2，点击setup，在ColumnSpecification选项卡中设置Operationsteptype中选Standard；

在Operatingspecification设置Distillaterate调整为200Kg/hr，Refluxratio为4（回流比也可以适当调整）其它同上；

点击stopcriterion，在Specificationtype中选time，stopvalue中输入0.4hr；

运行完毕，小马将结果交给老马。

radfrac模块之应用与循环吸收

吸收单元操作经典用法是用于气体的吸收（比如用水吸收HCL、氨气等），但另一个用途是用于工业气体中有机溶剂的回收。

工业气体中有机溶剂的回收主要有三种方法：

一是低温冷凝法

其原理根据道尔顿分压定律，利用降温的方法降低气体中夹带的溶剂的蒸汽分压，使其蒸汽过饱和液化从而达到回收其中溶剂的目的，对于气体中夹带甲苯、乙醇等情况下可以考虑采用（可采用flash模块进行模拟，而对丙酮等蒸汽压过高的溶剂则需要深度冷凝，采用此法可能不够经济），其优点是需要的设备少、操作方便。

二是高沸点溶剂（或吸收剂）吸收法

实用于气体中含有凝固点比较高的溶剂或者蒸汽分压不太高的的回收，如气体中夹带苯、环己烷、水等，一个在氯碱工业上最典型的例子就是采用浓硫酸吸收氯气中的水（可参见氯碱工业等资料），缺点是能耗较高、一般还需要回收处理装置。

三是吸附法

优点是能耗低、回收率高（选择了合适的吸附剂，吸附率可达99%以上、总回收率可达95%以上，比如丙酮的回收采用此种方法最具有经济型），缺点是有一定局限性，需要选择合适的吸附剂、往往吸附容量较小、投资高，需要综合考虑吸附剂的成本、再生使用寿命等方面的因素。

用radfrac模块进行吸收模拟的方法和精馏操作差别不大，其中有一点值得注意，首先要选择吸收塔模块的冷凝器、再沸器为none，然后在吸收塔模块的convergence先设置basic选项卡的Maximumiteration设置为200（最高），在吸收塔模块的advanced选项卡中选择absorber为yes。

吸收塔的填料选择多采用散堆填料，因为对于循环吸收体系，液体喷淋密度比较大，而过大的液体喷淋密度（有资料介绍当液体喷淋密度大于49M3/M2.hr时）可能导致规整填料的效率大幅度下降（据说原因不明），所以在吸收塔中多采用散堆填料或者板式塔。

塔式吸收通常在实际生产中采用的是绝热吸收模式（实际上很难做到恒温吸收），而采用循环吸收方式可以充分降低吸收液的温度（尤其当气体温度较高或伴随化学放热），从而有效地减少吸收剂的用量、提高被吸收溶剂在吸收液中的含量、降低用冷消耗和减少回收溶剂的处理量，而二级吸收系统又可以进一步减少吸收剂的用量，工业上则可采用2-3级连续化吸收的方式进行操作。

附件其中为采用二级冷凝方法（分级用冷）回收空气中的乙醇的bak

另一个为循环吸收的bak，里面包含了应用FSplit模块对物流进行分割的操作，由于吸收较精馏操作收敛困难，如出现不收敛情况，可以调整一下Maximumiteration里的迭代次数。

flash模块与吸收？

某一天，小马正在学习吸收单元操作的模拟，按照采用水吸收空气中的丙酮的习题进行练习（论坛上搜索可见），只是小马觉得对于吸收的理论塔板数的确定不够明确，并且吸收液中丙酮含量过低。

老马说：

“你用flash模块试一下吧。

”小马先是一愣，片刻明白过来，于是用flash模块做了用水吸收丙酮的模拟，比较了采用一级吸收、二级吸收、三级吸收的情况，再对照采用radfrac模块做的吸收模拟，发现1m多高的填料大约只相当于一级吸收（1块理论塔板）。

Flash模块表达的是一个达到平衡状况的气液体系，故一个Flash模块还可以视作吸收过程中的一块理论塔板，数个flash模块逆流串联及相当于一个数块理论塔板的吸收塔（设定flash模块中的不同参数即可模拟恒温吸收和绝压吸收两种模式）。

对于丙酮之类蒸汽分压很高的液体，采用常温吸收效果比较差（不包括伴随化学反应的吸收），即使增加填料高度效果也有限（降低温度将会有所提高吸收效果）。

最后要说的是，对于吸收塔来说，一般情况下其填料效率要比精馏塔低得多。

附件为用flash模块制作的丙酮吸收，马友们可以比较一下用radfrac模块进行吸收的效果。

decanter模块之基础及另类用法l

有一天，老马让小马去查一下不同温度下水在苯中的溶解度，小马又懒得去公司资料室跑一趟，于是打开了aspen，如下操作：

1、选取Decanter模块，默认名为B1设置好三股物流FEED、WATER、BENZENE，特别值得注意的是模块中采出的两相中firstliquid为重相（本例中为water），secondliquid为轻相（本例中为benzene）

2、点击setup-Specification，在accounting选项卡中的username中输入solubility

3、点击Component-Specification，输入benzene、water这两个组分

4、点击properties-Specification，在global选项卡的basemethod下拉菜单中选择unifac，选择unifac体系，也可以考虑NRTL，但不能使用wilson；

5、点击Stream-FEED，输入物流FEED的参数，Statevariable中选择pressure为1atm，temperature为20℃；

6、点击blocks-B1-input，在Specification选项卡中设定好温度压力，keycomponent指的是secondliquid，本例中为benzene；

下面继续建立一个不同温度下苯中含水的灵敏度分析项目：

7、点击ModelAnalysisTools-sensitivity，建立一个新的S-1分析项目，在Flowsheetvariable中输入temp，回车，输入water，建立了两个变量；

8、双击temp，在弹出的Variabledefinition窗口中选择block，在type中选择block-var，block中选择B1，variable中选temp，建立了温度变量；

9、双击water，在弹出的Variabledefinition窗口中选择block，在type中选择mass-frac，stream中选择benzene，component中选water，建立了苯中水含量的变量；

10、点击vary选项卡，在type中选择block-var，block中选择B1，variable中选temp，选择Overallrange，在lower中输入10、在upper中输入40、#Point中输入31（表示温度从10℃到40℃之间变化，共有31个点的变化），其他不必填写；

11、点击tabulate选项卡，在ColumnNo中输入1，Tabulatevariableorexpression中输入water，建立好了灵敏度分析项目；

运行，OK，得到了不同温度下的水在苯中的溶解度曲线，与资料上的结果基本一致。

老马语：

Decanter认为将其翻译成分层器可能较为合适，可用于模拟液液两相的平衡状态，配合灵敏度分析可以得到在不同温度下两种液体（或以上）之间的相互溶解度，值得注意的是需要正确的设置firstliquid和secondliquid。

Decanter模块的另外一个用法是模拟间歇萃取，因为一个Decanter模块可以视为一个混合-澄清槽（正如flash模块可以视作简单蒸馏一样），采用多个Decanter模块即可以模拟多级混合-澄清装置，尤其适用于在某些不太适宜采用塔式萃取的工艺（比如间歇化萃取）的模拟。

附件为制作的苯水溶解度.Bak和一个采用水洗方式去除氯仿中的少量甲醇的二级逆流萃取.bak。

关于固体在液体中溶解度的模拟、物性参数的查阅以及extract的模拟在论坛上已有许多介绍，故此不再多说。

radfrac模块之进料塔板优化及塔径塔高计算

初步运用radfrac模块进行计算后，在老马的指点下，小马利用灵敏度分析工具，通过改变进料塔板位置的研究其对回流比的影响，以得到最佳的FEED-STAGE和RR：

续上：

1、点击ModelAnalysisTools-sensitivity，建立一个新的S-1分析项目，在Flowsheetvariable中输入F，回车，输入RR，建立了两个变量；

2、双击F，在弹出的Variabledefinition窗口中选择block，在type中选择block-var，block中选择B1，variable中选FEED-STAGE，ID1中选FEED，建立了进料塔板的变量；

3、双击RR，在弹出的Variabledefinition窗口中选择block，在type中选择block-var，block中选择B1，variable中选RR，建立了回流比的变量；

4、点击vary选项卡，在type中选择block-var，block中选择B1，variable中选FEED-STAGE，ID1中选FEED（设定FEED-STAGE为自变量），选择Overallrange，在lower中输入6、在upper中输入17、#Point中输入12（表示进料塔板从第6块到17块之间变化，共有12个点的变化），其他不必填写；

5、点击tabulate选项卡，在ColumnNo中输入1，Tabulatevariableorexpression中输入RR，表示建立了第一个灵敏度分析项目，RR为变量；

运行run，查看结果，可以看出当进料塔板为8-10块时所需回流比最小，进料位置过高、过低均会导致回流比增加。

小马根据灵敏度分析结果重新设置feedstage（进料塔板位置）为10，开始进行塔径计算：

1、点击blocks-B1-Packsizing，新建项目1，在Specification选项卡中的Startingstage中输入2，在Endingstage中输入9（表示2-9块塔板，也就是精馏段填料层），type选mellapak（其中填料种类繁多，大部分认识小马，小马却不认识它们，在此抗议，到底是国外软件，搞种族歧视，咱国产填料的代表作—天津大学开发的JKB系列波纹板规整填料和上海化工研究所的sw网孔波纹规整填料居然没有收录，只好用洋货来核算），vendor选sulzer，material选standard，dimension选350y，在Heightequivalenttoatheoreticalplate（HETP）中输入0.4；

以上表示精馏段选择了sulzer公司的mellapak250y标准填料，设定的等板高度为0.4m（也就是说每米填料设置为2.5块理论塔板）；

2、同样在建立在Packsizing项目10，在Endingstage中输入19（表示10-19块塔板，也就是提馏段填料层），也选择sulzer公司的mellapak250y标准填料，同上输入（也可以根据需要选择不同的填料）；

查看运算结果中的Packsizing，在Result选项卡中可看到计算的塔径和各段填料的相关参数，在Profile选项卡中有相关的水力学计算结果。

radfrac模块之严格计算-初步

接着上一个任务，要求采用严格计算法进一步严格计算，小马如下操作：

1、选取radfrac模块，默认名为B1设置好三股物流FEED、PL、PH，

5、点击Stream-FEED，输入物流FEED的参数，Statevariable中选择pressure为1atm，Vaporfraction为0；

6、点击blocks-B1-setup，在configuration选项卡中设置numberofstage为20（参照dstwu运算得到的理论塔板），在condenser中选total；

在Operatingspecification设置Distillaterate为50Kg/hr，Refluxratio为10（塔顶采出量和回流比参考dstwu模块得到的结果），其它选项默认；

在stream选项卡中设定feedstage为14（表示进料在第14块塔板，参照dstwu运算得到的进料塔板位置）；

在pressure选项卡中设定塔顶压力（Condenserpressure）为1，其他为可选，这里设置塔压降为0.05atm；

7、点击blocks-B1-Design，开始设置参数，点击new建立参数1，点击其选项卡Specification的designspecification下的type下拉菜单，选择masspurity，设置target为0.99（表示含量为99%）点击Component选项卡，在Component中选择methanol组分，在baseComponent中选择所有组分，点击feed/productsteams选项卡，选择PL；

（参数1表示的是设定P塔顶产品中甲醇含量为99%）；

8、同样，在Design下建立参数2，设定PH（塔釜产品）中甲醇含量为0.1%；

9、点击blocks-B1-vary，开始设置变量，新建1，在Specification选项卡中选择type为Distillaterate，设置lowerbound为20kg/hr，upperbound为200kg/hr，至此设置好塔顶采出量的可选变化范围；

10、同样，设置变量2，在Specification选项卡中选择type为Refluxratio，设置lowerbound为2，upperbound为20，表示回流比在2-20之间可选；

11、点击run，进行运算，得到严格计算的塔参数，其中回流比9.22，采出量49.54Kg/hr。

dstwu模块只是一种粗略计算最小理论塔板和回流比的方法（类似图解法），有了它的计算结果，才能方便我们下一步使用radfrac模块进行严格的模拟（类似逐板计算），在Design和vary的设置中要留有足够的余量，如果设置的余量不够的话在计算过程中，尤其是在以后的采用灵敏度分析对塔参数进行优化时容易出错（溢出变量范围）。

flash模块之气体溶解度的实际应用

不久，老马又交给小马一个任务，由于工艺要求、需要对一个热敏性含一定量的HCL的物料设计一个脱除HCl的工艺条件，有两种方法可选，一是采用负压脱除，一是采用常压充氮气脱除，比较两种方法的效果，要求尽快完成。

小马盘算了一下，首先要确定脱除HCl的最高永许温度（即长时间加热物料不发生明显结焦、分解的温度），于是取了该物质做了热稳定试验，既然确定了温度条件，然后回到办公室用aspenplus来模拟其它条件：

1、选取flash2模块，命名为flash设置好四股物流FEED、N2、PV、PL，

2、点击setup-Specification，在accounting选项卡中的username中输入tuoqing

3、点击Component-Specification，输入各个组份

5、点击Stream-FEED，输入物流FEED的组成、流量，设置N2参数

6、点击blocks-flash-input，在Specification选项卡中设置pressure的参数，设置已经通过实验确定了的temperature

7、通过分别改变N2、pressure的参数，配合灵敏度分析，做出了不同参数下的PL中的HCl含量的图表

最后，小马又取了该物质通入规定量的HCl，根据aspen分析得到的优化条件在实验室做了一个停留时间对HCl含量的影响实验（发现结果与aspen计算值有较大误差），确定了一个包含比较合理的温度、压力、N流量以及停留时间的工艺条件，将aspen运算结果连同实验结果一起交给了老马。

化学首先是一门实验科学，aspenplus毕竟只是一个工具，有些东西必须要通过实验来确定，aspenplus的flash模块模拟的只是一个理想的达到平衡状态的过程，对动态的非平衡体系不能有效模拟，同时对于微量组分的模拟结果偏差相对较大，故还需要通过实验对一些参数进行验证。

附件为HCL脱除.Bak（bak均以aspenplusV7.1制作，低版本可能不兼容）

flash模块之闪蒸温度的实际应用

没多久，老