aspen模拟间歇精馏的简单程序
如何使用ASPEN软件模拟完成精馏的设计和控制马后炮
第6 章：使用稳态计算选择控制结构Steadt-state Calculations for Control Structure Selection 在我们转入将稳态模拟转化为动态模拟细节讨论之前，要先讨论一些重要的稳态模拟计算方法。
因为经常被用于精馏设计中帮助为其选择一个实用且高效的控制结构，。
故此类讨论可能是一定意义的。
绝大部分精馏塔的设计是为了将两种关键组分分离获得指定的分离效果。
通常是两个设计自由度指定为馏出物中重关键组分的浓度和塔底产品中轻关键组分的浓度。
因此，在精馏塔的操作和控制中，“理想的”控制结构需测定两股产品的组成并操控两输入变量（如，回流流量和再沸器的输入热量），从而能够达到两股产品中关键组分的纯度要求。
然而，由于一些现实的原因，很少有精馏塔使用这种理想的控制结构。
组分检测仪通常购价昂贵且维修成本高，其可靠性对连续在线控制而言，有时略显不足。
如果使用色层法，还会在控制回路中引入死时间。
此外，不使用直接测量组分法，通常也有可能取得非常高效的控制效果。
温度测量被广泛应用于组分的推理控制。
温度传感器廉价而又可靠，在控制回路上只有很小的测量滞后。
对恒压二元体系，温度与组成是一一对应相关的。
这在多组分体系中不适用，但精馏塔中合适位置的温度通常能够相当准确地提供关于关键组分浓度的信息。
在单端控制结构中，只需控制某块塔板的温度；选择剩下的“控制自由度”时应使产品质量可变性最小。
例如，确定一定的回流比RR 或者固定回流与进料流量的比值R/F。
有时候，需要控制两个温度（双温控制系统）。
我们将在本章中讨论这些被选方案。
如果选择使用塔板温度控制，那么问题便是选择最佳一块或数块塔板，该处的温度保持恒定。
在精馏文献中，这个问题已讨论了半个世纪以上，且提出了一些可选择的方法。
我们将一一审视这些方法，并举例说明其在各个系统中的有效性。
需要重点关注的是，所有这些方法都仅使用稳态信息，因此，如Aspen Plus 之类的稳态过程模拟器可便捷地用于计算。
aspen 精馏模拟详细过程及探讨疑问
精馏塔设计初步介绍1.设计计算◆输入参数：●利用DSTWU模型，进行设计计算●此时输入参数为：塔板数（或回流比以及最小回流比的倍数）、冷凝器与再沸器的工作压强、轻组分与重组分的回收率（可以从产品组成估计）、冷凝器的形式◆输出参数（得到用于详细计算的数据）：●实际回流比●实际塔板数（实际回流比和实际塔板数可以从Reflux Ratio Profile 中做图得到）●加料板位置（当加料浓度和此时塔板上液体浓度相当时的塔板）●蒸馏液（馏分）的流量●其他注：以上数据全部是估计得初值，需要按一定的要求进行优化（包括灵敏度以及设计规定的运用），优化主要在RadFrac模型中进行。
2.详细计算◆输入参数：●输入参数主要来自DSTWU中理论计算的数据◆输出参数：●输出的主要是设计板式塔所需要的水力学数据，尺寸数据等其他数据（主要是通过灵敏度分析以及设计规定来实现）3.疑问●在简捷计算中：回收率有时是估计值，它对得到详细计算所需的数据可靠性的影响是不是很大？●在简捷计算中：有多少个变量，又有多少个约束条件？●在简捷计算中：为什么回流比和塔板数有一定的关系？简捷计算（对塔）1．输入数据：●Reflux ratio ：-1.5（估计值，一般实际回流比是最小回流比的1.2—2倍）●冷凝器与再沸器的压强：1.013 ，1.123 （压降为0.11bar）●冷凝器的形式：全冷凝（题目要求）、●轻重组分的回收率（塔顶馏出液）：0.997 ，0.002 （如果没有给出，可以根据产品组成估计）●分析时，注意Calculation Option 中的设置，来确定最佳回流比以及加料板位置2．输出数据：●Reflux Ratio Profile中得到最佳的回流比与塔板数为：塔板数在45—50中选择，回流比在：0.547 —0.542●选定塔板数为：48，回流比为：０．５４４●把所选的塔板数回代计算，得到下列用于RadFrac模型计算的数据（见下图）：●●从图中可得：实际回流比为：0.545（摩尔比）；实际塔板数为：48；加料板位置：33；Distillate to feed fraction ：0.578（自己认为是摩尔比，有疑问？？）；馏出液的流量：１１６７３．５ｋｇ／ｈ疑问：进料的流量是怎么确定的，肯定是大于11574kg/h，通过设计规定得到甲醇产量为：11574kg/h（分离要求），求出流量为：16584.0378kg/h。
aspen精馏过程模拟
一、首先用简捷法模拟，选择DSTWU模块，精馏装置如下截图对文件命名并自定义单位如截图所示然后在计算机上输入物料的组成，如下截图所示选择一个热力学方法为SRK方法如下截图所示对1号进料物流管进行参数设定，为泡点进料,进料压力为16.5Kg/cm2，进料流量为100kmol/h。
还有物料组成及比例如下截图所示对精馏塔进行参数的设定，回流比为最小回流比的1.2倍，塔顶轻组分丙烷的含量为0.999，重组分含量丁烷为0.001，参数设定值如下截图所示参数设定完成运行软件并查看结果，计算结果如下图所示从结果可知实际的回流比为1.198，实际塔板数为38块，实际的进料板为第17块板，冷凝器的温度为44.25℃，塔釜的温度为116.88℃。
二、进行严格法计算根据简化法得到的条件进行模拟选择Radfrac模块，模拟装置图如下截图对文件命名并自定义单位如截图所示在计算机上输入物料的组成，如下截图所示选择一个热力学方法为SRK方法如下截图所示对1号进料物流管进行参数设定，为泡点进料,进料压力为16.5Kg/cm2，进料流量为100kmol/h。
还有物料组成及比例如下截图所示对塔进行参数设置，根据简化法的计算结果知，塔板数为38，实际回流比为1.198。
再根据题目设计的要求冷凝器为全回流，塔顶的采出率为80。
参数如下截图所示：根据简化法结果进料板为第十七块板进料，截图如下设置塔顶压力为16kg/cm2,冷凝器压力为15.8kg/cm2,全塔的压降为0.2kg/cm2。
设置如下截图所示参数设置完成并运行软件，查看结果不满足分离的目的，则进行自定义设定，目标值设定为0.001选择丙烷选择3号物流设置回流比的可变范围为1到100,增量为0.1运行软件查看结果满足分离的要求。
接下来进行灵敏度分析以确定最佳的进料位置参数设置完成并运行软件查看灵敏度分析的结果如下截图从结果的表中可以看出第22块板的回流比，冷凝器的热负荷，再沸器的热负荷都是最小的，从而可以知道最佳的进料位置为第22块板并对数据在plot里作出X-Y的曲线图如下截图所示从图中也可以明显的看出最佳的进料板为第22块塔板。
ASPEN模拟精馏塔
XD=0.9225
灵敏度分析，改变进料位置，观察XD的变化
D=300 lbmol/h
从9到17块板进料都可以 达到分离要求。
D=200 lbmol/h
D=250 lbmol/h
D=325 lbmol/h
D=350 lbmol/h
总结：
当D选取200，250，300，325 lbmol/h时，都可以通过选择 适宜的进料板而达到分离效果。如何选取适宜的D? 一方面，D作为采出量，D越大，产量越高。另一方面，在回 流比一定条件下，D越大，上升蒸汽量增加，再沸器及冷凝器负 荷增大。所以需要综合考虑选择适宜的D。 以D=300 lbmol/h为例： 进料板选择第17块板， XD=0.91978，相对误差=（0.92-0.91978）/0.92=2.4×10-4
此时Xw=0.09766 X甲苯=0.90234
1.选择Columns——RadFrac, 作图1如下：
ห้องสมุดไป่ตู้
图 1
单位设置
进料组分选择
物性选择
IDEAL和NRTL不适合
进料参数
塔参数设置
采出量D ?? 自选
进料板选择和操作压力
进料板位置？ 自选
Block—Tray sizing—new
模拟结果如下：进料板为第10块板，D=300lbmol/h
题目
应用AspenPlus模拟以下过程，并核算并 求出塔底馏出液中甲苯的含量。在1atm下操作 的筛板精馏塔的进料为：流量700lbmol/h，组 成45％（mol）苯和55 ％（mol）甲苯，压力 1atm，温度为该压力下的泡点温度201F。塔顶 馏出液含92％（mol）苯，沸点为179F。甲苯 沸点为227F。该塔有23块塔板，板间距18in， 回流比为1.25.塔的压力降可以忽略。
18-ASPEN_间歇精馏
P/hr
65.581
Mass Flow kg/hr
5000
Mass Flow kg/hr
H2O
200
ISOBU-01
4750
TERT--01
50
2、单元操作参数
表13.2单元操作数据
C2511
冷凝器滞液量0.3m3
操作压力K/cm2.G
0.10
其它板滞液量0.006m3
全塔压降K/cm2
0.10
理论板数
35
3、设计规定
表13.3设计规定
C101
操作1
操作2
热力学
NRTL-RK
类型：正常与全回流
类型：正常
设计规定1
塔顶产品500kg/h
塔顶产品400kg/h
设计规定2
回流比1.20
回流比1.50
时间3h
时间7.5h
三、软件版本
采用ASPEN PLUS软件12.1版本,文件保C4SOUR.APW
水-异丁酸-丁酸间歇精馏流程模拟计算
一、工艺流程简述
本例题利用间歇精馏方法来分离水-异丁酸-丁酸，得到纯度太于99.5%(wt)的化学异丁酸，其工流流程如图13-1所示。
图13-1水-异丁酸-丁酸间歇精馏流程模拟计算图
二、需要输入的主要参数
1、装置进料数据
表13.1进料数据
1
物流号
Temperature C
反应精馏过程模拟_ASPENPLUS应用范例
杨绪壮 屈一新
( 内蒙古大学化学化工学院) 摘 要 本文利用 ASP EN PL U S 软件对环氧丙烷水解生成丙二醇的反应精馏过程进行 模拟计算, 对有关物系的相行为进行预测, 并进行物性计算和流程模拟, 指明了该反应过程的 主反应区及其形成原因。
. 9949829
4. 75944E- 3
1. 69768E- 4
4
1. 05897E- 4
. 9936586
5. 99702E- 3
2. 38462E- 4
5
1. 36725E- 4
. 9920024
7. 51407E- 3
3. 46853E- 4
6
1. 77841E- 4
. 9901572
9. 16693E- 3
( 1) 对于环氧丙烷水解生成丙二醇这一反应体系的汽液平衡过程, 我们可以使用 R- K 方程计算气 相行为, 使用 UN I QUA C 模型计算液相行为。
( 2) 模拟计算所确定的最佳反应条件与实际条件非常接近。 ( 3) 模拟转化率要高于实际转化率, 模拟选择性与实际情况相当。 ( 4) 模拟计算所确定主反应区为第二块板和第六块板。
吉兰泰碱厂重灰工序所用的水合机, 外型尺 寸为 3144×4775mm, 进出料两端的直径分别为
1660mm 和 1030m m, 两端 台锥角 度为 60℃, 中部直筒段长度 690mm ; 水合水与热纯碱同时由 进料端中心部加入。由于进料端是呈 60℃角的锥 体, 水合水进入机内后能迅速地沿锥体斜边下流,
缩丙二醇在 2、6 塔板上存在两个反应高峰区, 这是因为在这两块塔板上, 丙二醇的浓度较高, 从而引起
Aspen反应精馏的模拟和设计
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
Reactive Distillation Simulation by Aspen Plus
Aspen Plus 反应精馏设计
华东理工大学
凌昊
中国化工学会培训中心 中国石油和化学工业协会培训中心
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
同tray sizing holdup的设计
超过0.1524则压力需要自己给定
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
收敛设定的相对误差
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。
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)
如何使用aspen软件模拟完成精馏的设计和控制马后炮终审稿)
如何使用A S P E N软件模拟完成精馏的设计和控制马后炮Pleasure Group Office【T985AB-B866SYT-B182C-BS682T-STT18】如何使用ASPEN TM 软件模拟完成精馏的设计和控制威廉·L·鲁平博士第6 章：使用稳态计算选择控制结构Steadt-state Calculations for Control Structure Selection 在我们转入将稳态模拟转化为动态模拟细节讨论之前，要先讨论一些重要的稳态模拟计算方法。
因为经常被用于精馏设计中帮助为其选择一个实用且高效的控制结构，。
故此类讨论可能是一定意义的。
绝大部分精馏塔的设计是为了将两种关键组分分离获得指定的分离效果。
通常是两个设计自由度指定为馏出物中重关键组分的浓度和塔底产品中轻关键组分的浓度。
因此，在精馏塔的操作和控制中，“理想的”控制结构需测定两股产品的组成并操控两输入变量（如，回流流量和再沸器的输入热量），从而能够达到两股产品中关键组分的纯度要求。
然而，由于一些现实的原因，很少有精馏塔使用这种理想的控制结构。
组分检测仪通常购价昂贵且维修成本高，其可靠性对连续在线控制而言，有时略显不足。
如果使用色层法，还会在控制回路中引入死时间。
此外，不使用直接测量组分法，通常也有可能取得非常高效的控制效果。
温度测量被广泛应用于组分的推理控制。
温度传感器廉价而又可靠，在控制回路上只有很小的测量滞后。
对恒压二元体系，温度与组成是一一对应相关的。
这在多组分体系中不适用，但精馏塔中合适位置的温度通常能够相当准确地提供关于关键组分浓度的信息。
在单端控制结构中，只需控制某块塔板的温度；选择剩下的“控制自由度”时应使产品质量可变性最小。
例如，确定一定的回流比RR 或者固定回流与进料流量的比值R/F。
有时候，需要控制两个温度（双温控制系统）。
我们将在本章中讨论这些被选方案。
如果选择使用塔板温度控制，那么问题便是选择最佳一块或数块塔板，该处的温度保持恒定。
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[注意]随便看看吧BLOCK: COL MODEL: BATCHFRAC ---------------------------------CHARGE - FEED OPSTEP O-1 STAGE 10 OUTLETS - PROD COL-CONTENTS OPSTEP O-1 STAGE 10 DIST DISTILLATE OPSTEP O-1 STAGE 1 PROPERTY OPTION SET: NRTL-RK RENON (NRTL) / REDLICH-KWONG*** MASS AND ENERGY BALANCE *** IN OUT RELATIVE DIFF. TOTAL BALANCE MOLE(KMOL/HR ) 35.5310 35.5310 -0.651964E-07 MASS(KG/HR ) 1000.00 1000.00 0.346421E-06 ENTHALPY(MMKCAL/H) -2.18172 -2.13628 -0.208274E-01********************** **** INPUT DATA **** ************************** INPUT PARAMETERS ****NUMBER OF PHASES 2 NUMBER OF THEORETICAL STAGES 10 NUMBER OF OPERATION STEPS 1 NUMBER OF ACCUMULATORS 1 ALGORITHM OPTION STANDARD MAXIMUM NO. OF TOTAL REFLUX LOOPS 60 MAXIMUM NO. OF OUTSIDE LOOPS 50 MAX NO. OF INSIDE LOOPS/OUTSIDE LOOP 10 MAXIMUM NUMBER OF FLASH ITERATIONS 50 REPORT TIME INTERVAL HR 2.00000 FLASH TOLERANCE 0.000100000 DISTILLATION ALGORITHM OUTSIDE LOOP TOL 0.100000-04 DISTILLATION ALGORITHM INSIDE LOOP TOL 0.100000-05 TOTAL REFLUX ALGORITHM TOLERANCE 0.100000-05 INTEGRATION ERROR TOLERANCE 0.000100000 INITIAL TIME STEP USED BY INTEGRATOR HR 0.00027778************************************ **** OPERATION STEP O-1 ******************************************** COL-SPECS ****MOLAR VAPOR DIST / TOTAL DIST 0.0 MASS DISTILLATE RATE KG/HR 10.0000 MOLAR REFLUX RATIO 2.00000 MOLAR BOILUP RATE (TOTAL REF) KMOL/HR 3.55310**** COLUMN PROFILES ****TRAY HOLDUP PRESSURE BAR 1 10.0000 KG 1.01000 2 1.00000 KG 1.02000 3 1.00000 KG 1.03000 4 1.00000 KG 1.04000 5 1.00000 KG 1.05000 6 1.00000 KG 1.06000 7 1.00000 KG 1.07000 8 1.00000 KG 1.08000 9 1.00000 KG 1.09000 10 0.0 CUM 1.10000**** STOP CRITERION ****RUN UNTIL MASS FRACTION IN STAGE LIQUID FALLS ABOVE STOP CRITERIONSTAGE NO : 3 STOP CRIT : 0.99000MASS-FRACTION = NUMERATOR/DENOMINATOR NUMERATOR : DMF DENOMINATOR : DMF METHA-01 WATER MAXIMUM SIMULATION TIME FOR THIS OPERATION STEP: 100.00 HR*** SYSTEM INVENTORY AT BEGINNING OF OPERATION STEP O-1 ***COMPONENT COLUMN ACCUMULATORS KMOL KMOL DMF 1.3681 0.00000E+00 METHA-01 20.286 0.00000E+00 WATER 13.877 0.00000E+00 TOTAL 35.531 0.00000E+00************************************ *** TIME = 0.00000E+00 HR ***************************************STAGE TEMPERATURE PRESSURE HEAT DUTY LIQUID HOLDUP C BAR MMKCAL/H KMOL1 64.455 1.0100 -0.78652E-02 0.31211 2 64.709 1.0200 0.00000E+000.31213E-01 3 64.965 1.0300 0.00000E+00 0.31220E-01 4 65.229 1.04000.00000E+00 0.31236E-01 5 65.519 1.0500 0.00000E+00 0.31276E-01 6 65.8731.0600 0.00000E+00 0.31376E-01 7 66.390 1.0700 0.00000E+00 0.31622E-01 8 67.316 1.0800 0.00000E+00 0.32240E-01 9 69.328 1.0900 0.00000E+00 0.33773E-01 10 74.975 1.1000 0.78213E-02 34.965STAGE FLOW RATE FEED RATE PRODUCT RATE KMOL/HR KMOL/HR KMOL/HR LIQUID VAPOR LIQUID VAPOR MIXED LIQUID VAPOR 1 0.6242 0.0000E+00 2 0.6244 0.9363 3 0.6244 0.9365 4 0.6242 0.9366 5 0.6235 0.9366 6 0.6215 0.9363 7 0.6160 0.9352 8 0.6020 0.9323 9 0.5649 0.9246 10 0.0000E+00 0.9038**** MOLE-X-PROFILE **** STAGE DMF METHA-01 WATER 1 0.53752E-15 0.99987 0.13337E-03 2 0.20554E-13 0.99967 0.32951E-03 3 0.78409E-12 0.99919 0.81309E-03 4 0.29825E-10 0.99800 0.20040E-02 5 0.11297E-08 0.99507 0.49338E-02 6 0.42475E-07 0.98787 0.12135E-01 7 0.15719E-05 0.97017 0.29823E-01 8 0.56014E-04 0.92671 0.73237E-01 9 0.17975E-02 0.81945 0.17875 10 0.39126E-01 0.56427 0.39660**** MOLE-Y-PROFILE **** STAGE DMF METHA-01 WATER 1 0.14027E-16 0.99995 0.53916E-04 2 0.53751E-15 0.99987 0.13337E-03 3 0.20554E-13 0.99967 0.32951E-03 4 0.78409E-12 0.99919 0.81309E-03 5 0.29825E-10 0.99800 0.20040E-02 6 0.11297E-08 0.99507 0.49338E-02 7 0.42475E-07 0.98787 0.12135E-01 8 0.15719E-05 0.97017 0.29823E-01 9 0.56015E-04 0.92671 0.73238E-01 10 0.17974E-02 0.81946 0.17875ACCUMULATOR HOLDUP KMOL1 0.00000E+00**** ACCUM-MOLE-FRAC **** ACCUM DMF METHA-01 WATER 1 0.00000E+000.00000E+00 0.00000E+00************************************ *** TIME = 89.892 HR ***************************************DISTILLATE RATE 0.31207 KMOL/HR REFLUX RATIO (MOLE) 2.0000 BOILUP RATE 0.79319 KMOL/HRSTAGE TEMPERATURE PRESSURE HEAT DUTY LIQUID HOLDUP C BAR MMKCAL/H KMOL1 105.13 1.0100 -0.76480E-02 0.31207 2 127.10 1.0200 0.00000E+000.16440E-01 3 146.26 1.0300 0.00000E+00 0.14099E-01 4 151.69 1.04000.00000E+00 0.13746E-01 5 152.91 1.0500 0.00000E+00 0.13692E-01 6 153.401.0600 0.00000E+00 0.13684E-01 7 153.78 1.0700 0.00000E+00 0.13683E-01 8 154.13 1.0800 0.00000E+00 0.13682E-01 9 154.48 1.0900 0.00000E+00 0.13682E-01 10 154.82 1.1000 0.74687E-02 1.1367STAGE FLOW RATE FEED RATE PRODUCT RATE KMOL/HR KMOL/HR KMOL/HR LIQUID VAPOR LIQUID VAPOR MIXED LIQUID VAPOR 1 0.6241 0.0000E+00 0.3120 2 0.6131 0.7656 3 0.6408 0.7510 4 0.6523 0.7781 5 0.6546 0.7895 6 0.6552 0.7918 7 0.6555 0.7924 8 0.6558 0.7927 9 0.6561 0.7930 10 0.0000E+00 0.7932**** MOLE-X-PROFILE **** STAGE DMF METHA-01 WATER 1 0.25470 0.11228E-07 0.74530 2 0.77726 0.18389E-08 0.22274 3 0.96063 0.20702E-09 0.39370E-01 4 0.99371 0.21296E-10 0.62871E-02 5 0.99891 0.21655E-11 0.10862E-02 6 0.99972 0.22027E-12 0.28352E-03 7 0.99984 0.22473E-13 0.15881E-03 8 0.99986 0.23205E-14 0.13836E-03 9 0.99987 0.26253E-15 0.13397E-03 10 0.99987 0.51796E-16 0.13213E-03**** MOLE-Y-PROFILE **** STAGE DMF METHA-01 WATER 1 0.71634E-010.52017E-07 0.92837 2 0.38421 0.91996E-08 0.61579 3 0.81620 0.15062E-08 0.18380 4 0.96672 0.17101E-09 0.33282E-01 5 0.99413 0.17651E-100.58682E-02 6 0.99846 0.17966E-11 0.15356E-02 7 0.99914 0.18300E-12 0.85992E-03 8 0.99925 0.18859E-13 0.74871E-03 9 0.99928 0.21294E-14 0.72442E-03 10 0.99929 0.41931E-15 0.71395E-03ACCUMULATOR HOLDUP KMOL1 33.970**** ACCUM-MOLE-FRAC **** ACCUM DMF METHA-01 WATER 1 0.12859E-02 0.597180.40154*** OPERATION STEP COMPLETED AT 89.892 HR ****** SYSTEM INVENTORY AT END OF OPERATION STEP O-1 ***COMPONENT COLUMN ACCUMULATORS KMOL KMOL DMF 1.3244 0.43681E-01 METHA-01 0.35375E-08 20.286 WATER 0.23706 13.640 TOTAL 1.5615 33.970。