第三讲 Aspen Plus反应精馏的仿真设计
Aspen+plus精馏模拟
Aspen plus 在精馏中的应用实例教程 /teacherf/
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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
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.
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·定义每个组分流量或分率（Composition） Mass-frac（质量分率）：WATER: 0.632; CH3OH: 0.368.
输入数据后的窗口如图 3.5 所示.
3.6 定义单元模型
图 3.5
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输入回流比的实际值； 定义回流比与最小回流比的比值. 输入负号后再入数值. 在这里我们取最小回流比的 2 倍， 故输入-2.
·定义轻重关键组分的回收率（Key component recoveries） Dstwu 要求定义组分的份的回收率. 计算得到两种组分的回收率为：
轻关键组分的回收率为 0.9983 重关键组分的回收率为 0.0029
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3.7 模拟计算与结果查看
点击工具栏中的蓝色 N-> 图标，即可进行计算，同时进入“Control Panel”页显示运行信息， 如图 3.7-1. 该图标的作用是执行下一步操作，若数据未输入完毕自动转到待输入数据的窗口； 若数据输入完毕，则进行计算. 上面操作也可点击 Run 菜单中的 run 命令来直接
ASPENPlus培训教程之反应器单元的仿真设计(PPT 61张)
q j j
B l 其 中 ：l n K A C n T D T l l ll l T
Reactions—动力学参数
(7)
推动力表达式包括两项： Term 1 和 Term 2, 分别代表正反应和逆反应的推动 力，分别表达为体系中各组分浓度的幂乘 积。 在推动力输入界面中，必须完整输入 这两项的全部参数，包括推动力常数表达 式 的 系 数 (Coefficients for driving force constant)。
RCSTR—全混釜反应器
性质：釜内达到理想混合。可模拟单、 两、三相的体系，并可处理固体。 可同时处理动力学控制和平衡控 制两类反应。 用途：已知化学反应式、动力学方程和 平衡关系，计算所需的反应器体 积和反应时间，以及反应器热负 荷。
RCSTR —— 图标
RCSTR —— 连接
RCSTR—— 模型参数
RPlug —— 连接 (2)
RPlug —— 模型参数
RPlug 模块有四组模型参数：
1、模型设定fications) (Reactions) (Pressure)
2、反应器构型 (Configuration)
RPlug — 模型设定
设定反应器类型，共有五种类型：
设定方式有 7 个可选项：
3、反应器体积和相体积 (Reactor Volume & Phase Volume) 必须输入反应器体积、 气相 (Vapor phase) 或 凝聚相 (Condensed phase) 所占的体积。
RCSTR — 设定方式（4）
RCSTR — 设定方式（5）
设定方式有 7 个可选项：
RCSTR模块有两组模型参数： 1、操作条件 (Operation Conditions) 1) 压力 (Pressure) 2) 温度/热负荷(Temperature/Heat Duty) 2、持料状态 (Holdup) 1) 有效相态 (Valid Phases) 2) 设定方式 (Specification Type)
(完整版)Aspenplus模拟甲醇、水精馏塔设计详细说明书
Aspen plus模拟甲醇、水精馏塔设计说明书一、设计题目根据以下条件设计一座分离甲醇、水混合物的连续操作常压精馏塔：生产能力：24500吨精甲醇/年；原料组成：甲醇50%w，水50%w；产品组成：塔顶甲醇质量分率≥94%w；塔底甲醇质量分率 1 %w；进料温度：350.5K；塔顶压力常压；进料状态饱和液体。
二、设计要求对精馏塔进行详细设计，给出下列设计结果并绘制塔设备图，并写出设计说明。
(1).进料、塔顶产物、塔底产物；(2).全塔总塔板数N；最佳加料板位置N F；(3).回流比R；(4).冷凝器和再沸器温度、热负荷；(5).塔内构件塔板或填料的设计。
三、分析及模拟流程1.物料衡算（手算）目的:求解 Aspen 简捷设计模拟的输入条件。
内容:(1)生产能力:一年按300天计算，进料流量为24500/（300*24）=3.40278 t/hr。
(2)原料、塔顶与塔底的组成（题中已给出）：原料组成：甲醇50%w，水50%w；产品:塔顶甲醇≥94%w；塔底甲醇《1% w。
(3).温度及压降：进料温度：77.35摄氏度=350.5K；2.用简捷模块（DSTWU）进行设计计算目的:对精馏塔进行简捷计算，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、理论板数和加料板位置。
3.灵敏度分析目的:研究回流比与理论板数的关系（N T-R），确定合适的回流比与塔板数；研究加料板位置对产品的影响，确定合适的加料板位置。
方法:作回流比与理论塔板数的关系曲线（N T-R），从曲线上找到期望的回流比及塔板数。
4. 用详细计算模块（RadFrac）进行计算目的:精确计算精馏塔的分离能力和设备参数。
方法:用RadFrac模块进行精确计算，通过设计规定(Design Specs)和变化(Vary)两组对象进行设定，检验计算数据是否收敛，计算出塔径等主要尺寸。
5. 塔板设计目的：通过塔板设计(Tray sizing)计算给定板间距下的塔径。
第三讲AspenPlus反应精馏仿真设计
输入正反应的方式
•
输入逆反应的方式
在动力学表单中为每一个化学反应输入发 生反应的相态、动力学参• 数以及浓度基准。
幂律型：反应动力学因子(Kinetic factor)即反应 速率常数 k’，它与温度的关系用修正的 Arrhenius方程表示：
k'
k
T T0
n
exp
E R
1 T
1 T0
•
输入逆反应动力式 数值
•
程序输入方法
•选择Columns，后选 Nhomakorabea择STRIP1
•
将塔顶物流与 冷凝器进行连 接
•
加入Decanter
•
First Liquid (water)
•
有机相回流至反应蒸馏塔
•
物流名称
•
•
进料流的输入
•
废酸进料
•
丁醇进料
•
反应蒸馏塔内操作方法
•
选择VLE，并选择Strong nonideal liquid ，设定Duty
选定缺少的参数估计
•
两元体系选用的估计算法
极性、亲水和疏水系数
•
输入两元体系热力学参数 (从文献或Aspen Plus 内建参数)
•
反应动力学方程的输入方法
Reactions —— 对象类型
•
创建化学反应对象时，需赋予对象ID和 选择对象类型。对于小分子反应，常用的类 型有三种： 1、LHHW 型
•
分相槽及冷凝器操作方法
•
Decanter之操作压
力及温度
因为水为第一液 相，所以酯为第 二液相
冷凝器操作状态
•
有效相
•
ASPENPLUS模拟计算乙烯精馏生产工艺
ASPENPLUS模拟计算乙烯精馏生产工艺乙烯是一种重要的有机化工原料，广泛应用于塑料、合成纤维、橡胶等领域。
精细的乙烯精馏生产工艺对于获得高纯度的乙烯产品至关重要。
在本文中，将使用ASPENPLUS软件进行乙烯精馏生产工艺的模拟计算。
首先，需要建立物料平衡模型。
假设进料为乙烯和杂质物料，出料为乙烯和杂质物料的混合物。
首先，可以使用MESH分离块对进料进行塔板线性分离，并定义进料进口的操作条件。
然后，可以选择塔板压降模型，然后设置相平衡模型，例如使用UNIFAC-RK模型。
接下来，需要定义塔板的结构和操作参数。
在塔顶设置乙烯的回收器，并在塔底设置乙烯的热循环回收，以提高乙烯的回收率和纯度。
然后，需要选择合适的塔板类型和厚度。
请注意，在乙烯精馏塔中，常用的塔板类型有Sieve Tray、Valve Tray、Bubble Cap Tray等。
我们可以选择其中一种适合的塔板类型。
在进行塔板设计时，需要选择适当的塔心直径、液体停留时间和气体速度，以确保塔板的正常运行。
同时，还需要通过指定冷冻器、热交换器等设备，控制塔顶和塔底的温度。
完成了物料平衡和塔板设计后，接下来需要进行乙烯的精馏过程的热力学计算。
在ASPENPLUS中，可以选择适当的热力学模型，如NRTL或UNIFAC模型，以模拟乙烯的汽液相平衡行为。
此外，还可以通过设置温度、压力和摩尔流量等操作参数，优化乙烯的回收率和纯度。
最后，可以进行仿真计算和结果分析。
在ASPENPLUS中，可以使用数据回归方法，通过各个操作参数的变化，建立乙烯精馏过程的模拟模型。
通过模拟计算，可以得到乙烯的纯度、回收率以及杂质物料的分离效果。
然后，可以根据需求进行调整，以优化乙烯精馏生产工艺。
研究结果显示，通过ASPENPLUS的模拟计算，可以实时监测乙烯精馏过程的各项参数，包括温度、压力、流量等，并通过调整操作参数，实现乙烯的高回收率和高纯度。
同时，模拟计算还可以预测乙烯精馏过程中可能出现的问题，并提供相应的解决方案。
Aspen plus反应精馏模拟子程序编译
aspen plus反应精馏模拟子程序编译用aspen-plus radfrac模块做反应精馏模拟其动力学子程序的编译（我用fortran编译了一些哪位高手帮我完成一下）反应式：乙酸＋乙醇——水＋乙酸乙酯反应速率：R=1.38kx12 x1醋酸摩尔分率k＝3.7－2710/T汽液平衡常数：醋酸：lgK1=0.0225T-1.666乙醇：lgK2=6.5-2300/T水：lgK3=6.4-2300/T乙酸乙酯：lgK4=6.8-2300/T如下： SUBROUTINE USRKNT (N, NCOMP, NR, NRL, NRV,2 T, TLIQ, TVAP, P, PHFRAC,3 F, X, Y, IDX, NBOPST,4 KDIAG, STOIC, IHLBAS, HLDLIQ, TIMLIQ,5 IHVBAS, HLDVAP, TIMVAP, NINT, INT,6 NREAL, REAL, RATES, RATEL, RATEV,7 NINTB, INTB, NREALB, REALB, NIWORK,8 IWORK, NWORK, WORK)CIMPLICIT NONECC DECLARE VARIABLES USED IN DIMENSIONINGCINTEGER NCOMP, NR, NRV, NINT, NINTB,+ NREALB,NIWORK,NWORKC#include "ppexec_user.cmn"EQUIVALENCE (RMISS, USER_RUMISS)EQUIVALENCE (IMISS, USER_IUMISS)CCC*********************************************************************** CCCC DECLARE ARGUMENTSCINTEGER NRL(3),IDX(NCOMP),NBOPST(6),+ INT(NINT),INTB(NINTB),+ IWORK(NIWORK),N,KDIAG, IHLBAS,+ IHVBAS,NREALREAL*8 PHFRAC(3),X(NCOMP,3),Y(NCOMP),+ STOIC(NCOMP,NR),RATES(NCOMP),+ RATEL(1),RATEV(NRV),+ REALB(NREALB),WORK(NWORK), T,TLIQ,+ TVAP,P,F,HLDLIQ,TIMLIQREAL*8 HLDVAP,TIMVAPCC DECLARE LOCAL VARIABLESCINTEGER IMISSREAL*8 REAL(NREAL), RMISSCC BEGIN EXECUTABLE CODECINTEGER IREAL*8 K,RATEK=3.7-2710/TRATES=K*X(1,1)*X(1,1)RETURNEND。
AspenPlu反应器模拟介绍
1、反应器体积 (Reactor 2、停留时间 (Residence 4、反应器体积和相体积分率 5、反应器体积和相停留时间 6、停留时间和相体积分率 Volume) 7、相停留时间和体积分率 Time) 3、反应器体积和相体积 (Reactor Volume & Volume Fraction) Residence Time) (Reactor Time & PhasePhase Volume) 只需输入物料在反应器中的平均停 (ResidenceVolumeTime &Volume Fraction) ) (Phase Residence & Phase Volume Fraction 只需输入反应器的体积。 (Reactor 必须输入反应器体积和气相/凝聚相 必须输入反应器体积和气相/凝聚相所 必须输入物料在反应器中的总平均停 必须输入气相/凝聚相在反应器中的停 留时间。 必须输入反应器体积和气相/凝聚相 在反应器中的停留时间。 占的体积分率。 留时间和气相/凝聚相所占的体积分率。 留时间和所占的体积分率。 所占的体积。
RYield —— 模型设定
模型设定包含操作条件设定和有效相态设定：
1、操作条件 (Operation Conditions)
(1) 压力； (2) 温度/热负荷
2、有效相态 (Valid Phases)
汽 / 液 / 固 / 汽-液 / 汽-液-液 / 液-游离水 / 汽-液-游离水
RYield —— 产率
RYield — 示例（2）
若在示例（1）的原料气中 加入 25 kmol/hr 氮气，其余条 件不变，计算结果会发生什么 变化？
RYield — 示例（3）
以示例（2）的结果为基础， 在Ryied模块的产率设置项中 将氮气设置为惰性组份，重新 计算，结果如何？
aspen精馏教程
Aspen plus 在精馏中的应用实例教程 /teacherf/
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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
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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 3.1-5
3）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
3.3 定义组份
本节任务： ·输入物料化学成份
单击 N-> 快捷键直到进入进料参数输入页，如图 3.3-1 所示.
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图 3.3-1
在此窗口中，我们可以定义流程中所涉及的化学组分. 定义方法有两种： 1) 可以在 component ID 或 component name 中直接输入组分的英文名称. 其中 Component ID 是该组分的代号，用户可以进行定义和修改. 2) 可以使用 Aspen plus 提供的 find 工具，查找 Aspen plus 提供的组份. 单击 find 按钮， 进入组份查找页，在对话框中输入组分的英文名称或分子式，也可以输入其部分字符串. 这 里我们输入甲醇分子式 CH4O（注意不能输入 CH3OH），点击 find now 按钮，查找结果出现 在下面列表中，如图 3.3-2.
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选定热力学模式，HOC表示气体 会产生双元体或三元体的现象
选定缺少的参数估计
两元体系选用的估计算法
极性、亲水和疏水系数
输入两元体系热力学参数 (从文献或Aspen Plus 内建参数)
反应动力学方程的输入方法
Reactions —— 对象类型
创建化学反应对象时，需赋予对象ID和 选择对象类型。对于小分子反应，常用的类 型有三种： 1、LHHW 型 (Langmuir-Hinshelwood-Hougen-Watson) 2、幂律型 (Power Law 反应级数) 3、反应精馏型 (Reac-Dist)
Reactive Distillation Simulation by Aspen Plus
Aspen Plus 反应精馏设计
稳态模拟选择Steady-State即可，若选 择dynamic将来可以转成动态模拟.
输入系统所需的物质
选定要使用的 Databanks (一般为此四 项)
系统中会用到的物质
分相槽及冷凝器操作方法
Decanter之操作压 力及温度
因为水为第一液 相，所以酯为第 二液相
冷凝器操作状态
有效相收敛方法设定收Fra bibliotek设定的相对误差
全局收敛的设定
选择收敛的方法
每个设计规定和撕裂流都有一个相关联的收敛模块。 收敛模块确定撕裂流或设计规定的操作变量的推测值 在迭代过程中的更新方法。 Aspen Plus定义的收敛模块的名字以字符“$.”开头。
选择收敛的次数
执行与结果操作
塔内浓度分布
Tray sizing的column diameter参考值
冷凝器负荷
END
输入各股流进入塔内的 塔板位置
输入各股流出去塔外的塔 板位置及状态
反应段之起始塔板与终止塔板
输入塔中的holdup
设定Tray Sizing
决定塔顶到塔底的tray type， 反应蒸馏塔选Bubble Cap
同tray sizing holdup的设计
超过0.1524则压力需要自己给定
收敛模块的类型
• 不同类型的收敛模块是用于下列不同用途的： 要收敛撕裂流，请用: • WEGSTEIN • DIRECT • BROYDEN • NEWTON 要收敛设计规定，请用: • SECANT • BROYDEN • NEWTON 要收敛设计规定和撕裂流，请用: • BROYDEN • NEWTON 对于优化，请用: • SQP • COMPLEX • 在Convergence ConvOptions Defaults窗体上可以规定全局的收敛选项。
n
注意单位
输入正反应动力式数值
浓度基准([Ci] basis)有以下几种：
• • • • • • 摩尔浓度 (Molarity) , kmol/m3 质量摩尔浓度 (Molality) , mol/kg water 分压 (Partial pressure) , Pa 质量浓度 (Mass Concentration) , kg/m3 摩尔分率 (Mole fraction) , — 质量分率 (Mass fraction) , —
反应类型输入选择Reac-Dist
每一个化学反应对象可以包含多个化学反 应，每个反应都要设定计量学参数和动力学参 数/平衡参数。
1、计量学参数(Stoichiometry) 2、动力学参数 (Kinetic) 3、平衡参数 (Equilibrium)
在计量学表单中为每一个化学反应创建一 个对象，并选择对象类型为动力学 (Kinetic)或平 衡 (Equilibrium)型。输入反应方程式中的化学 计量系数(Coefficient)，对于幂律型反应对象， 还要输入动力学方程式中每一个浓度因子的幂指 数(Exponent)。
注意选择Kinetic
输入正反应的方式
输入逆反应的方式
在动力学表单中为每一个化学反应输入发 生反应的相态、动力学参数以及浓度基准。 幂律型：反应动力学因子(Kinetic factor)即反应 速率常数 k’，它与温度的关系用修正的 Arrhenius方程表示：
E 1 1 T k ' k exp R T T0 T0
输入逆反应动力式 数值
程序输入方法
选择Columns，后选 择STRIP1
将塔顶物流 与冷凝器进 行连接
加入Decanter
First Liquid (water)
有机相回流至反应蒸馏塔
物流名称
进料流的输入
废酸进料
丁醇进料
反应蒸馏塔内操作方法
选择VLE，并选择Strong nonideal liquid ，设定Duty