精馏塔的模拟
Aspen Plus精馏模拟(塔设计)
Aspen plus精馏模拟实例教程1. Aspen Plus 简介进入Aspen Plus后，出现图1所示的Aspen Plus软件操作界面.图1操作界面构成·标题条：在该栏目中显示运行标识. 在你给出运行名字之前，Simulation1是缺省的标识. ·拉式菜单：Aspen Plus的功能菜单. 这些下拉式菜单与Windows的标准菜单类似.·工艺流程窗口：在该窗口中可以建立及连接所要模拟的工艺流程.·模式选择按钮：按下此按钮你可以关闭插入对象的插入模式，并返回到选择模式.·模型库：在这里列出建立模型可用的任何单元操作的模型..·状态域：显示当前有关运行的状态信息.·快速访问按钮：快速执行Aspen Plus相应的命令。
这些快捷按钮与其它Windows程序的快速访问按钮类似.·Next按钮（N->）：设计过程的任意时刻点击它，系统都会自动跳转到当前应当进行的工作位置，这为我们输入数据提供了极大的方便.2 Aspen Plus模拟精馏简介（1）塔模型分类做塔新流程模拟分析必须先进行简捷塔计算--- 塔的初步设计. 计算结果为理论板数、进料位置、最小回流比、塔顶/釜热负荷. 然后进行塔精确模拟分析，简捷塔计算结果做为精确计算的输入依据. 本文以甲醇-水混合物系分离为例，首先介绍初步设计方法，然后介绍复杂塔模拟计算。
为初学者提供帮助。
Aspen Plus塔模型分类如下表.模型简捷蒸馏 DSTWU、 Distl 、SCFrac严格蒸馏 RadFrac、 MultiFrac、 PetroFrac、 RateFrac（2）精馏塔的模拟类型精馏塔的模拟类型可以分为设计式和操作式模拟计算. 可以通过定义模型的回流比进行设计型计算，又可以定义塔板数进行操作型计算. 本章我们进行设计计算，在下一章中进行操作型计算.（3）设计实例常压操作连续筛板精馏塔设计，设计参数如下[1]：进料组份：水63.2%、甲醇38.6%（质量分率）；处理量：水甲醇混合液55t/h；进料热状态：饱和液相进料；进料压力：125 kPa；操作压力：110 kPa；单板压降：≤0.7 kPa；塔顶馏出液：甲醇量大于99.5 %（质量分率）塔底釜液：水量大于99.5 %；（质量分率）.回流比：自选；全塔效率：E T=52%热源：低压饱和水蒸汽；我们通过这个实例学习Aspen Plus精馏模拟应用.3. 精馏塔的简捷计算·设计任务确定理论塔板数 确定合适的回流比·DSTWU 精馏模型简介本例选择DSTWU 简捷精馏计算模型.DSTWU 可对一个带有分凝器或全凝器一股进料和两种产品的蒸馏塔进行简捷精馏 计算. DSTWU 假设恒定的摩尔溢流量和恒定的相对挥发度·DSTWU 规定与估算内容规 定目 的其它结果轻重关键组分的回收率 最小回流比和最小理论级数 理论级数 必需回流比回流比必需理论级数进料位置、冷凝器、再沸器的热负荷·DSTWU 计算结果浏览汇总结果、物料和能量平衡结果、回流比对级数曲线.3.1 定义模拟流程本节任务：·创建精馏塔模型 ·绘制物流·模块和物流命名1）创建精馏塔模块在模型库中选择塔设备column 标签，如图3.1-1.图3.1-1点击该DSTWU 模型的下拉箭头，弹出三个等效的模块，任选其一如图3.1-2所示.图3.1-2在空白流程图上单击，即可绘出一个精馏塔模型如图3.1-3所示.图3.1-32）绘制物流单击流股单元下拉箭头，选择流股类型，在这里我们选择 material 类型. 选择后得到图3.1-4所示.图3.1-4在箭头提示下我们可以根据需要来绘制流股，其中红色箭头表示必须定义的流股，蓝色箭头表示可选定义的流股，不同的模型根据设计任务绘制. 本例一股进料、塔顶和塔底两股出料，如图3.1-5.图3.1-53）模块和物流命名选择中流股/模块（单击流股/模块），点击鼠标右键，在弹出的菜单中选择 rename stream 或 rename block，在对话框中输入改后的名称，即可改变名称.在这里我们将入料改为FEED；塔顶出料改为D；塔底出料改为L；改变名称后的流程图如图3.1-6所示.图3.1-6至此，本节创建模拟流程任务完成，我们将在N-> 快捷键引导下进入下一步操作.3.2 模拟设置单击N-> 快捷键，进入初始化设置页面，如图3.2-1. 用户可以对Aspen Plus做全局设置、定义数据输入输出单位等.·定义数据输入输出单位Aspen plus提供了英制、公斤米秒制、国际单位制三种单位制. 输入数据可以在输入时改变单位，输出报告则按在此选择的单位制输出.系统自身有一套默认的设置。
精馏塔的仿真操作
当塔釜液位无法维持时（>35%），逐渐打开fc102 当塔釜产品采出量稳定在7349kg/h，将fc102设置为自动 设定fc102为7349kg/h 将lc101设置为自动 设定lc101为50% 将fc102设置为串级 塔釜产品采出量稳定在7349kg/h 打开fv103前截止阀v41 打开fv103后截止阀v42 当回流罐液位无法维持时，逐渐打开fv103，采出塔顶产品 待产出稳定在6707kg/h，将fc103设置为自动 设定fc103为6707kg/h 将lc103设置为自动 设定lc103为50% 将fc103设置为串级
冷态开车启动
打开PV102A前截止阀V48 打开PV102A后截止阀V49 待塔顶压力PC101升至0.5atm（表压）后，逐渐打开冷凝水调节 待塔釜液位LC101升至20%以上，打开加热蒸汽入口阀V13 打开TV101前截止阀V33 打开TV101后截止阀V34 再稍开TC101调节阀，给再沸器缓慢加热 打开LV102前截止阀V36 打开LV102后截止阀V37 将蒸汽冷凝水储罐FA414的液位控制LC102设为自动 将蒸汽冷凝水储罐FA414的液位LC102设定在50% 逐渐开大TV101至50%，使塔釜温度逐渐上升至100摄氏度
将fc103设置为手动 关闭fc103，停止产品采出 关闭fv103前截止阀v41 关闭fv103后截止阀v42 打开塔釜泄液阀v10 打开回流罐泄压阀v23排不合格产品 将lc102设置为手动 打开lc102，对fa414泄液 当回流罐液位为0时，关闭v23 关闭回流泵Ga412A出口阀v17 停泵GA412A 关闭回流泵GA412A入口阀v19 当塔釜液位为0时，关闭v10 当塔顶压力降至常压，关闭冷凝器 关闭pv102A前截止阀v48 关闭pv102A后截止阀v49
甲醇装置预精馏塔Aspen模拟任务书
甲醇装置预精馏塔Aspen模拟任务书一、模拟计算依据：1、原料处理量：学号后三位XXX × 100 kg/h；2、粗甲醇液进料组成如表1所示(质量分数)；进料条件为：液相进料温度60℃，进料压力140kPa，塔顶（分凝器气相出料）冷凝器压力130kPa，再沸器压力150kPa；3、分离要求：塔顶甲酸甲酯摩尔回收率为99.99%，塔顶甲醇摩尔回收率为0.7%。
4、物性方法：BWRS表1 进料组成表二、任务1、按计算依据，用简捷法（DSTWU模块）模拟计算预精馏塔以分离粗甲醇中的轻组分（建议实际回流比取最小回流比的1.5倍）。
2、在简捷模拟计算中，通过回流比随理论板数变化曲线，确定适宜回流比、理论板数。
及相应的进料位置、塔顶产品与进料的摩尔流量比（D/F)、最小回流比、最小理论板数、实际理论板数、进料位置以及塔顶温度。
3、根据简捷计算的结果，利用严格法（RadFrac模块）对预精馏塔进行严格计算，进料条件、冷凝器形式、冷凝器压力、再沸器压力、再沸器采用釜式再沸器、产品纯度要求以及物性方法与简捷法相同，用严格法核算任务2中的结果（简捷计算结果）是否达到回收率要求。
4、通过严格法（RadFrac模块）设计规定功能，调整回流比、馏出与进料量比以达到分离要求；5、通过Aspen灵敏度分析功能，在严格法中求取回流比随理论板数据的变化曲线，重新确定适宜回流比、理论板数。
6、绘制塔内温度分布曲线、塔内液相质量组成分布曲线、塔内的气相组成分布曲线。
7、书写模拟报告。
以下为选做部分（评优学生必做）6-1、通过Aspen灵敏度分析功能，在严格法中求取进料板位置与再沸器热负荷的关系曲线，重新确定进料板位置。
6-2、设实际塔板的塔板默弗里效率为60%，在严格法中重新设定塔板数、进料板位置；然后在严格法中初步设定塔板类型为浮阀，查看塔板的水力学性质；6-3、对塔进行校核计算，确定塔的结构尺寸、水力学性能、负荷性能。
1间歇精馏塔的模拟
间歇精馏塔概述信息间歇精馏单元操作模拟一个宽范围的精馏塔实际操作过程。
间歇精馏装置可以在真实的间歇模拟模式下运行，进料填加到沉淀釜中先期蒸馏，在不同的时间从贮料塔取出产品，或在半间歇模式下在蒸馏期间进料可以被填入，并在一定的时间间隔下从精馏塔或贮料塔中提取产品。
间歇精馏计算也可以是整体的进入稳态过程模拟。
装置构造自动为持续流动的物流提供隐含的贮料罐，这些物流随时间变化进入间歇装置。
同时由于循环操作，也考虑所有产品流（如在不同时间从贮料罐或在蒸馏时从精馏塔提出物流）的隐含罐。
持续流动物流产品来自被间歇循环时间分离的产品。
热力学系统间歇精馏的热力学系统的选择可以针对整个装置，也可以针对某一层塔板。
间歇精馏也允许使用电解质热力学方法。
详细信息有关间歇精馏单元操作的详细信息，见PRO/II Add-On Modules User’s Guide。
蒸馏器概述信息精馏塔单元操作可以用来模拟任何蒸馏和液－液抽提过程。
液－液抽提装置在本章的“液－液抽提精馏”部分进行叙述。
一个精馏塔至少应包括一个平衡级或理论塔板。
塔板应考虑与从每一塔板进入较高层塔板的蒸汽的连接问题。
在精馏塔模拟中塔板的数量是不被限制的。
蒸馏器可以模拟气／液、气／液／水或气／液／液平衡过程。
进料和产品精馏塔进料和产品是在PFT 主窗口建流程时输入的。
在精馏塔主数据输入窗口单击Column Feed and Product…按钮，打开Column Feed and Product 窗口。
在此窗口中可以添加和改变进料塔板数。
一个精馏塔的进料数是不限的。
用单选按钮选择进料闪蒸方式：Vapor and Liquid to be on the feed tray：此项为缺省。
Flash the feed adiabatically,vapor onto the tray above and liquid onto the tray.对于此选项，当进料塔板为精馏塔的最底层塔板时，蒸气被放在进料塔板上。
反应精馏的模拟与优化
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反应精馏的模拟与优化
01 引言
目录
02 反应精馏模拟
03 反应精馏优化
04 结论
05 参考内容
引言
反应精馏是一种广泛应用于化学工业中的高效分离技术，通过在精馏过程中 实现化学反应，可以有效地提高产品的纯度和收率，降低能耗和物耗。然而，反 应精馏过程复杂，受到多种因素的影响，因此需要进行细致的模拟和优化。本次 演示将介绍反应精馏的模拟和优化方法，以期为相关领域的研究和实践提供有益 的参考。
（1）机理模型：机理模型是根据化学反应的基本原理，建立反应动力学模 型，结合质量传递、能量传递等基本物理过程，对反应精馏过程进行详细描述。 该模型的优点是精度高，可以用于指导工业实践。但是，机理模型复杂，需要大 量的实验数据支持，建模过程繁琐。
（2）过程模型：过程模型是将反应精馏过程简化为一系列物理量，如温度、 压力、浓度等，通过数学方法对它们进行描述。该模型的优点是简单易懂，可以 快速得到结果。但是，过程模型精度较低，难以用于指导工业实践。
反应精馏过程模拟优化
1、反应精馏过程模拟优化的意 义和目的
反应精馏过程模拟优化的意义在于通过对实际生产过程的模拟和优化，实现 反应精馏过程的高效运行，提高产品质量和产量，降低能源消耗和环境污染。其 目的主要包括：（1）通过对物性参数的优化，提高物系计算的准确性和精度； （2）通过对流程的优化，提高反应精馏过程的分离效果和生产效率；（3）பைடு நூலகம்过 对优化算法的改进，缩短优化时间和提高优化效率。
3、反应精馏过程模拟优化的实 际应用效果
反应精馏过程模拟优化的实际应用效果主要体现在以下几个方面：（1）提 高产品质量和产量，降低能源消耗和环境污染；（2）降低生产成本，提高企业 经济效益；（3）推动化工行业的可持续发展和创新进步。例如，某石化企业利 用ASPEN软件对反应精馏过程进行优化后，提高了柴油产物的质量和产量，同时 降低了能耗和污染物排放量，取得了显著的经济效益和社会效益。
精馏塔工艺仿真实验报告
精馏塔工艺仿真实验报告
一、实验目的
本实验旨在通过仿真实验的方式，探究精馏塔工艺的原理和特点，了解其在化工生产中的应用。
二、实验原理
精馏塔是一种常用的分离设备，其原理是利用不同物质的沸点差异，通过加热和冷却的方式将混合物分离成不同组分。
在精馏塔中，混合物首先进入塔底，经过加热后产生蒸汽，然后在塔内不断上升，与塔内填料接触，发生传质和传热作用，最终在塔顶冷凝成液体，分离出不同组分。
三、实验步骤
1.打开仿真软件，选择精馏塔工艺模拟实验。
2.设置实验参数，包括进料流量、进料温度、塔顶温度、塔底温度等。
3.运行仿真实验，观察塔内组分的变化情况，记录实验数据。
4.根据实验数据，分析塔内组分的分离情况，评估精馏塔工艺的效果。
四、实验结果
通过仿真实验，我们得到了以下实验结果：
1.在不同的实验参数下，塔内组分的分离效果不同，需要根据实际情况进行调整。
2.塔顶温度和塔底温度的差异越大，分离效果越好。
3.进料流量和进料温度对分离效果有一定影响，需要进行合理控制。
五、实验结论
通过本次仿真实验，我们深入了解了精馏塔工艺的原理和特点，掌握了其在化工生产中的应用。
同时，我们也发现了精馏塔工艺的优缺点，需要在实际应用中进行合理选择和调整，以达到最佳的分离效果。
Aspen 模拟作业
Aspen Plus精馏塔设计算例一、工艺条件及要求甲醇-水精馏塔的工艺流程如图1所示图1 甲醇-水精馏塔工艺流程进料温度65℃，压力110 kPa，进料流率为甲醇45 kmol/h，水90 kmol/h，塔顶为全凝器，塔釜釜式再沸器，实际回流比为最小回流比的1.3倍，塔的操作压力为100 kPa,要求塔顶甲醇的回收率为98.38%，塔顶水的回收率为5.16%。
二、模拟运算过程简介及相关计算数据1．选择物性方法待模拟的体系为甲醇-水体系，都是极性化合物，并且为非理想体系，因此可以采用适合非理想体系的NRTL-RK方程进行模拟计算。
2．简捷计算利用DSTWU模块对精馏塔进行简捷设计，得到理论板数、实际板数、最小回流比以、实际回流比、进料板等参数，列部分参数于下表1中：表1 简捷计算重要参数3．严格计算选用RadFrac模块（图2），利用简捷计算得到的数据，进行严格计算，得到物流数据表（表2），气液相负荷（图3）、塔分离因子曲线（以水为基准、图4）。
图2 甲醇-水RadFrac模块严格计算流程图图3 塔内气液相负荷表2 物流数据表ratingStream ID BOTTOMS FEED OVERHEAD From RADFRAC RADFRAC To RADFRACPhase LIQUID LIQUID LIQUID Substream: MIXEDMole Flow kmol/hrCH4O .7405939 45.00000 44.25941 H2O 85.38941 90.00000 4.610594 Mole FracCH4O8.59856E-3 .3333333 .9056559 H2O .9914014 .6666667 .0943440 Mass Flow kg/hrCH4O 23.73023 1441.897 1418.167 H2O 1538.314 1621.375 83.06114 Mass FracCH4O .0151917 .4707049 .9446712 H2O .9848082 .5292951 .0553287 Total Flow kmol/hr 86.13000 135.0000 48.87000 Total Flow kg/hr 1562.044 3063.272 1501.228 Total Flow kcum/hr 1.70557E-3 3.65755E-3 1.91910E-3 Temperature C 98.14100 65.00000 40.00000 Pressure kPa 100.0000 110.0000 100.0000 Vapor Frac 0.0 0.0 0.0 Liquid Frac 1.000000 1.000000 1.000000 Solid Frac 0.0 0.0 0.0 Enthalpy J/kmol-2.7989E+8-2.6702E+8-2.4163E+8 Enthalpy J/kg-1.5433E+7-1.1768E+7-7.8658E+6 Enthalpy Watt-6.6964E+6-1.0013E+7-3.2801E+6 Entropy J/kmol-K-1.4694E+5-1.7541E+5-2.2681E+5 Entropy J/kg-K -8102.260 -7730.369 -7383.387 Density kmol/cum 50.49917 36.91001 25.46506 Density kg/cum 915.8475 837.5215 782.2562 Average MW 18.13589 22.69091 30.71881 Liq V ol 60F kcum/hr 1.57115E-3 3.43956E-3 1.86841E-3图4 塔分离因子曲线4．浮阀塔板水力学校核水力学校核分两步进行：（1）用Tray Sizing命令计算塔径塔板间距取600 mm，塔板形式为浮阀塔（Nutter Float Valve），计算结果如图5所示，得知塔径为0.64 m图5 塔板尺寸计算结果(2)用Tray Rating命令校核塔板水力学将塔径圆整至700 mm进行计算，溢流堰高度取50 mm，甲醇-水属于不易发泡物系，发泡因子取0.95 ，运行结果如图6-7所示，三个重要的水力学参数在表3中列出。
反应精馏过程模拟_ASPENPLUS应用范例
( 上接第 56 页) 图 6 可以看出, 环氧丙烷在 2、6 板上摩尔分率较高, 从而这就造成在这两块板上反 应量较大。这样, 我们可以看出, 该反应的主反应区在第二块板和第六块板, 三、四、五块板反应量很少, 加料板( 第六块版) 以下反应量几乎为零。 5 结论
件下是很难做到在短时间内混合均匀的。 水 合反应生成的一水碱( N a2CO3 ·H 2O ) 呈
松散的颗粒状态, 内含游离水 5- 7% 左右, 密度 约 1250K g/ T 。根据查定, 在水合机反应区内一水 碱与热纯碱的体积比大于 2. 0∶1( 我厂水合机满 负荷生产时此体积比是 2. 2∶1) 。由上述分析可 知, 若采取将水合水先加入到一水碱中, 利用一水 碱分散性能好和在反应区内的体积大于热纯碱的 条件, 使吸水后的一水碱与热纯碱混合, 就可使热 纯碱很容易地迅速分散到一水碱中, 吸收一水碱 中含有的水分进行水合反应。即是将一水碱做为 水合水的载体和两相混合中的连续相, 热纯碱做 为两相混合中的分散相, 消除了热纯碱与水合机 内壁的接触机会, 从而避免水合机内壁粘碱结疤。 3 异径水合机的防结疤技术
分散到一水碱中。随着机体的旋转, 机内采用的大 抄板技术使一水碱与热纯碱迅速而均匀地得到了 混合。
异径水合机长度为 4775mm , 一水 碱在机内 的停留时间是 10 分钟, 仅是直筒式水合机停留时 间的一半。由于出料端亦采用了异径技术, 消除了 出料死角, 加之较短的停留时间使机内物料在温 度尚未降低时导出, 避免了因温度降低而发生的 机尾结疤。
通过模拟计算与优化处理, 我们得到反应的工艺条件如表 1 所示, 我们发现计算结果与实际情况非 常接近。 3. 2 计算结果及分析
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塔径输入
双击塔模型， 进入B3设置界 面，筛板塔设 计选tray sizing， 填料塔选pack sizing
然后点击new 按钮，新建一 个ID，比如1
设置开始塔板 数和结束塔板 数，选择塔板 类型和溢流类 型、塔板间距。 一般2200塔径 以上选双溢流， 以下单溢流。 塔间距按是否 容易起泡沫来 选，可选500、 600、700等， 含氟体系轻微 起泡，氨起泡 比较严重，多 数选600，负 压塔一般选
• 双击塔模型，configuration选项，设置塔操 作条件。定义塔板数、冷凝器形式、再沸 器形式、塔顶或塔底产品量、回流比。
• Steam选项，指定进料板位置。 • Pressure选项，指定塔顶操作压力和塔压
降。 • Condenser选项，指定过冷程度。
六 运行
• 全部设置好后，点击“N→”按钮运行。如果结果正 常，会在软件右下角显示“result available”，但 这并表示结果一定符合实际，有可能还是错的， 要根据自己的经验作出判断。判定依据是产品标 准或者下道工序的质量要求，优先调整的参数是 塔板数和回流比。模拟的准确与否，要跟文献或 生产数据对照，最好有生产数据，如果模拟结果 与实际不符，可调整热力学模型或修改热力学模 型参数。
精馏塔的模拟
交流学习
一 添加组分
ห้องสมุดไป่ตู้
• 打开aspen，在工具栏点击“眼镜”图标，
进入data browse界面，如下图
Data browse
• 双击component，然后点specifications，进 入添加组分界面。
• 点击find按钮，输入物质名称或分子式，点 find now按钮，本例中查找benzene和 toluene。
• 点击add按钮，添加组分，完成后界面如下。
• 可以更改component ID，选中原ID，改成 你想要的ID，回车确认。
一 选择热力学模型
• 双击Properties，然后点specifications，进 入添加热力学模型界面。如下图
选择热力学法， 一般通用的热力 学方法有NRTL、 wilson、 uniquac等，现 在用的多一点是 NRTL-RK，PR、 SRK方程适用烃 类、天然气系统， 石油常减压蒸馏 用BK10。
700
点design，进 行设置
操作汽速是液泛汽速 分数 降液管面积，一般 选默认值
按起泡程度可在 1到0.6之间选择
操作弹性
塔径计算结果
运行后，点result 查看结果
水力学数据
选中塔模型点右键，
选择result，进入 profiles，选中 Hydraulics就是我们想 要的水力学数据
点file菜单，选export， 保存文件类型为XML 即可导出水力学数据。
三 选择塔模型
• 单击软件下部工具条，点column，然后点 radfrac下拉菜单，选择一个塔。连接物流， 包括进料、塔底产品、塔顶产品。
选择columns 选择radfrac
四 定义进料操作条件
• 双击进料物流，设置进料条件。选择合适 的单位，输入温度、压力、流量、组成。
五 定义塔操作条件
• 选中物流号右键点击，点result，可以看塔底、塔 顶的产品组成流量
• 选中塔后右键点击，点result，可以看塔顶、塔釜 热负荷等。
点击这个运行或进入下一步
七 塔水力学数据
• Aspen可以计算塔径和提供水力学数据。 aspen算出塔径后，我们要按塔径系列对其 进行圆整。直径小于2000，塔径以100幅度 递增，2000以上以200幅度增加。一般直径 800以上用筛板塔，800以下用填料塔。
八 其他注意事项
• 物流报告选项设置。在report的stream里， 将你想流量和分率的显示方式打勾。
• Setup中specification选项的设置。Global 和accouting两项必须填，可以乱填，否则 程序不运行。