AspenPlus应用基础-塔设备单元

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 “ maximum iterations” 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=2.9 MPa、T=20 C）用甲醇（F= 60 t/hr、P=2.9MPa、T=-40 C）吸收脱 除CO2。吸收塔有30块理论板，在2.8 MPa 下操作。求出塔气体中的CO2浓 度。
1）过冷选项（Subcooling option） 二选一：回流物和馏出物都过冷/仅仅回 冷凝器 流物过冷。 2）过冷指标（Subcooling specification） 冷凝器设定有两组参数： 二选一：过冷物温度/过冷度 1、冷凝器指标（Condenser Specification） 仅仅应用于部分冷凝器。只需指定冷凝温 度（Temperature）和蒸汽分率（Vapor Fraction）两个参数之一。
RadFrac —— 配置
1、塔板数（Number of Stages） 2、冷凝器（Condenser） 3、再沸器（Reboiler） 4、有效相态（Valid Phase） 5、收敛方法 （Convergence) 6、操作设定 （Operation Specifications)
RadFrac — 配置（冷凝器）
2、热虹吸式再沸器（Thermosyphon）
3、无再沸器 (None)
RadFrac — 配置（有效相态）
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 （Vapor-Liquid-FreeWaterAnyStage）
DSTWU — 计算选项
DSTWU模型有两个计算选项： 1、生成回流比——理论板数关系表 ( Reflux ratio vs. Number of theoretical stages ) 2、计算等板高度 ( Calculate HETP )
DSTWU — 应用示例 (1)
含乙苯30%w、苯乙烯70%w的混合物 （F=1000kg/hr、P=0.12MPa、T=30 C）用 精馏塔（塔压0.02MPa ）分离，要求99.8% 的乙苯从塔顶排出，99.9%的苯乙烯从塔底 排出，采用全凝器。求： Rmin，NTmin，R=1.5 Rmin 时的R、NT和NF。
3、流股结果给出进出的所有流股的 工艺和物性参数。 1、结果简汇 RadFrac — 结果查看 给出塔顶（冷 计算结果从三部分查看： 凝器）和塔底 1、结果简汇（Results summary） （再沸器）的 2、分布剖形（Profiles） 温度、热负荷、 3、流股结果（Stream results） 流量、回流比 和上升蒸汽比 等参数，以及 2、分布剖形给出塔内各塔板上的温度、
6、上升蒸汽比（Boilup Ratio) 7、上升蒸汽/进料比（Boilup to Feed Ratio) 8、馏出物/进料比（Distillate to Feed Ratio) RadFrac — 配置（操作设定） 9、冷凝器热负荷（Condenser Duty) 10、再沸器热负荷（Reboiler Duty) 操作设定从十个选项中选择：
DSTWU 简捷精馏（设计）
DSTWU 模块用Winn-UnderwoodGilliland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。
DSTWU —— 连接
DSTWU 模型的连接图如下：
DSTWU — 模型参数
4、冷凝器设定 ( Condenser DSTWU模型有四组模型设定参数： specifications) （1） 全凝器（Total 2、关键组分回收率 condenser) ( Key component recoveries ) （2） 带汽相馏出物的部 （1）轻关键组分在馏出物中的回收率 分冷凝器 馏出物中的轻关键组分/进料中的轻关键组分 （Partial condenser （2）重关键组分在馏出物中的回收率 with vapor distillate) 馏出物中的重关键组分/进料中的重关键组分 （3） 带汽、液相馏出物
RadFrac—— 连接
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 — 塔板核算
塔板核算（Tray rating）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 — 应用示例 (5)
在示例（4）的基础上进行 塔板设计和塔板核算，分别选 用浮阀塔板和弹性浮阀塔板计 算后对比结果。
RadFrac — 应用示例 (2)
如将示例（1）的塔压调到0.01 MPa，全塔压降0.005 MPa，试求满
足分离要求所需的回流比和馏出物
流量。
RadFrac — 塔板效率
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(Vaporization Efficiencies) 或 墨弗里效率(Murphree Efficiencies)， 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 — 应用示例 (1)
根据DSTWU示例（2）的结果，
选取R=25、NT=61、NF =36 ，用
RadFrac 进行核算。再选取最佳进 料板位置进行核算。
RadFrac — 设计指标
RadFrac 模型带有内部的设计指 标功能，通过Design Specs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。
Aspen Plus 使用方法
Models for Column Units
塔设备单元模型
塔设备单元模型 — 分类
塔设备(Columns)单元共有9种模 块，其中 RateFrac 和 BatchFrac 需要单 独的许可证，其余7种可直接使用：
1. 2. 3. 4.
DSTWU 5. MutiFrac Distl 6. SCFrac RadFrac 7. PetroFrac Extract
Distl —— 连接
Distl 模块的连接图如下：
Distl —— 应用示例 (1)
根据DSTWU示例（2）的结果， 选取R=25、NT=61、NF =36 用 Distl 进行核算。再选取NF =20进 行核算。
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 — 应用示例 (3)
如果示例（2）中的精馏段的
墨弗里效率为0.45，提馏段的墨弗
里效率为0.55，试求满足分离要求 所需的塔板数和加料板位置。
RadFrac — 报告选项
报告（Report）中有一项对塔板设计 非常重要，即性质选项（Property options） 里的包括水力学参数（Include hydraulic parameters）选项。另外剖形选项（Profile options）里包括哪些塔板（Stages to be included in report）也很有用。
5 种典型的散堆填料：
RadFrac — 填料核算
填料核算（Pack rating）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 — 应用示例 (6)
在示例（2）的基础上进行 填料设计和填料核算，分别选 用MELLPAK和RALU-PAK计算 后对比结果。
RadFrac ——
RadFrac —— 再沸器
热虹吸再沸器需要进行设定： 1、指定再沸器流量
（Specify reboiler flow rate）
2、指定再沸器出口条件
（ Specify reboiler outlet condition）
3、同时指定流量和出口条件
（Specify both flow and outlet condition ）
RadFrac — 配置（收敛方法）
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（Strongly Non-ideal Liquid） 4、共沸体系（Azeotropic） 5、深度冷冻体系（Cryogenic） 6、用户定义（Custom）
RadFrac — 应用示例 (4)
在示例（3）的基础上选定 性质选项中的包括水力学参数， 计算后查看结果。
RadFrac — 塔板设计
塔板设计（Tray sizing）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（Bubble Cap） 2、筛板（Sieve） 3、浮阀塔板（Glistch Ballast） 4、弹性浮阀塔板（Koch Flexitray） 5、条形浮阀塔板（Nutter Float Valve)
1、回流比（Reflux Ratio） 2、回流速率（Reflux Rate） 3、馏出物速率（Distillate Rate) 4、塔底物速率（Bottoms Rate) 5、上升蒸汽速率（Boilup Rate)
RadFrac —— 流股
1、进料流股（Feed Streams） 指定每一股进料的加料板位置。 2、产品流股（Product Streams） 指定每一股侧线产品的出料板位 置及产量。
DSTWU — 应用示例 (2)
绘制示例（1）的NT~R关系图， 根据该图选取合理的R值，求取相 应的 NT、NF、冷凝器和再沸器的 温度和热负荷。
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。
பைடு நூலகம் 种典型的规整填料：
1、带孔板波填料（MELLAPAK） RadFrac — 填料设计 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）
填料设计（Pack sizing）计算选 用某种填料时的塔径，共有40种填 料供选用，在此仅介绍 5 种典型的 散堆填料和 5 种典型的规整填料：
RadFrac —— 压力
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（Pressure Profile）
指定每一块塔板压力。 3、塔段压降（Section Pressure Drop） 指定每一塔段的压降。
2、过冷态（Subcooling）
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)
RadFrac —配置（再沸器）
再沸器配置从三个选项中选择一种：
1、釜式再沸器（Kettle）