Aspenplus模拟精馏塔说明书
aspenplus教程(下)
TF<Tb 、HF<HL
q HV H F 1 HV H L
L F V
L’
V’
（4）过冷液体，q>1
L F
V
(5)过热蒸汽进料
TF>Td 、HF>HV
q HV H F 0 HV H L
L’
V’
（5）过热蒸汽，q<0
蒸馏基础知识——理论板数计算
• 理论塔板数Nt的计算——逐板计算法
y1
计算工具：
相平衡方程：
y
y1 1
D, xD
y2
2
x1 x2
x 1 1x
or
x
y 1 y
（A）
F, xF
n-1
操作线方程：
yn1 R x xn D R1 R1
ym-2
m-2 y m-1
（B） （C）
m-1
xm-2 xm-1
W, xW
y
' m 1
蒸馏基础知识——精馏原理 y
3
y2 x3 x2 y1’
xD
x1
y2’ x1’ x 2’ xw y3’
蒸馏基础知识——精馏原理
分析：
①多次部分冷凝时，每一级均需要低温高浓的液相回流 多次部分汽化时，每一级均需要高温低浓的汽相上升
②产品收率提高 可得到较纯产品 能量利用合理 ③ 缺点：设备仍很复杂
t/C
蒸馏基础知识——理论板数计算
1.0 1 2 3
y1 y2 y3 y6
7
a
q 线 4 5 6 d e
y
8 9 10 b 0
xW
xF
x2 x1
Aspen+plus精馏模拟
Aspen plus 在精馏中的应用实例教程 /teacherf/
第 3 页共 37 页
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.
Aspen plus 在精馏中的应用实例教程 /teacherf/
第 4 页共 37 页
·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
Aspen plus 在精馏中的应用实例教程 /teacherf/
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
(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。
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基础化工原料，被广泛用于塑料、橡胶、纺织、化肥等行业。
乙烯的生产通常通过乙烷的裂解来实现，然后对产物进行精馏分离。
在ASPENPLUS软件中，我们可以使用模拟计算来研究乙烯精馏的生产工艺。
以下是一个关于乙烯精馏的工艺流程模拟计算的示例。
首先，我们需要建立一个乙烯精馏塔的模型。
我们可以选择合适的塔模型，例如McCabe-Thiele模型。
然后，我们需要输入原料的物性数据，例如乙烯和乙烷的物理属性，以及裂解过程中形成的其他组分的数据。
接下来，我们需要定义裂解的反应过程。
乙烷经过裂解反应产生乙烯和其他副产物。
我们可以选择合适的反应模型，例如矿物油裂解反应模型。
然后，我们需要指定反应的条件，例如温度和压力。
在模拟计算中，我们还需要考虑其他的操作条件，例如塔顶和塔底的温度和压力，以及塔内的塔板数目和塔板的设计参数。
这些参数的选择将直接影响到乙烯的分离效果和产品纯度。
在进行模拟计算之前，我们还需要制定一个目标函数。
例如，我们可以设定乙烯的纯度和回收率作为优化目标。
然后，我们可以根据目标函数进行优化计算，以确定最佳操作条件和设计参数。
在模拟计算完成后，我们可以通过查看计算结果和对比不同操作条件下的性能指标来评估乙烯生产工艺的优劣。
例如，我们可以比较不同温度和压力条件下的乙烯回收率和纯度，以确定最佳操作条件。
此外，我们还可以通过敏感性分析来评估不同因素对乙烯生产工艺的影响。
例如，我们可以分析温度、压力、反应物料比例等因素对乙烯纯度的影响，并找到优化方案。
总之，ASPENPLUS软件是一种实用的工具，可以用于乙烯精馏生产工艺的模拟计算。
通过合理设置模拟计算的参数和目标函数，我们可以研究不同操作条件和设计参数对乙烯生产的影响，并找到最佳的操作条件和设计方案。
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。
RadFrac傻瓜指南—如何使用Aspen_Plus
RadFrac傻瓜指南—如何使用Aspen PlusRadFrac for Dummies：A How to Guide on AspenPlus这个例子将说明如何使用Aspen Plus的RadFrac建立精馏塔模型，上图中的进料（feed）包含50lbmol/hr的甲醇和，50lbmol/hr的水。
采用回流比为1.5时，要求塔顶和塔底产物的纯度都达到99.5%。
如果不知道如何登陆AspenPlus，请查看手册“GettingStarted on Aspen Plus”选择“Template”选项。
单击“OK”按钮这个窗口特定的模拟选项，对这个例子，选择“Generalwith English Units”选项，并且确定在“Run Type”方框中显示的是“Flowsheet”单击“OK”按钮Aspen Plus为每一个流股和块自动指派标签，为了关闭这个选项，单击“Tools”菜单选择“Options”命令。
在“Options”窗口，单击“Flowsheet”标签，下一步，单击“Stream and Block labels”里的这两个框，使得复选标记消失，标志这个功能失效完成后单击“OK”按钮当开始模拟，单击设备选择区域的“Columns”标签，单击“RadFrac”右侧的向下箭头，移动鼠标指针到“RadFrac”右上方的二级图形中，单击“Fract1”。
下一步，移动鼠标到空白区域，单击所需要的地方，出现一个询问输入块号的提示“input the block ID”，对这个例子，输入“dist”，创建“Feed”，“Distill”和“Bottoms”流股。
首先单击窗口左下角的“Material Streams”框，在塔的周围出现红色和蓝色箭头，红色箭头表示必须给定的设计流股，蓝色箭头表示可选流股。
单击塔左侧的红色箭头添加进料流股，对于这个模拟例子，仅有一个进料流股，如果有多股进料，使用塔左侧的蓝色箭头添加多股进料。
Aspen精馏塔
Aspen精馏塔
例：设计一个脱乙烷精馏塔，进料流量为100kmol/hr ，进料摩尔分数：氢气0.00014、甲烷0.0016、乙烯0.75746、丙烯0.00075、乙烷0.24003.进料压力18atm ，泡点进料，要求乙烯在塔顶的回收率达到0.95，并且塔顶的流出物中乙烯的纯度达到0.99，塔顶设一全凝器，操作压力为17.8atm ，塔釜有再沸器，操作压力为18.2atm ，回流比取3，热力学模型选reng-robinson 方程试用简捷法确定精馏塔的理论塔板数、进料位置以及产品流股的组成。
提示：乙烷回收率计算如下
塔顶乙烯量=100x0.75746x0.95=71.9587kmol
塔顶氢气量=100x0.00014=0.014kmol （全部回收）
塔顶甲烷量=100x0.00162=0.162kmol （全部回收）
塔顶丙烯量=0
乙烯浓度：
x 9587.71162.0014.09587
.7199.0乙烷量塔顶乙烯量+++=
X=0.550855kmol
乙烷回收率=0.022949
选着模板和米制单位进入Aspen plus界面，用dstwu模块建立流程，如下图：
点击next键，进入全局设定，为模拟命名：。
基于AspenPlus的甲醇水筛板板精馏塔辅助设计说明
沈阳化工大学化工原理课程设计专业：化学工程与工艺班级：化工优创1202学生姓名：姜浩指导教师：孙怀宇设计时间：2015年5月20日化工原理课程设计任务书一、设计题目分离甲醇-水混合液的筛板精馏塔二、设计数据及条件生产能力：年处理甲醇-水混合液 4.5 万吨（年开工300天）原料：轻组分含量为45% （质量百分率，下同）的常温液体分离要求：塔顶轻组分含量不低于98.5% ，塔底轻组分含量不高于0.3%建厂地区：沈阳三、设计要求：1、编制一份精馏塔设计说明书，主要内容要求：<1>.前言<2>.流程确定和说明<3>.生产条件确定和说明<4>.精馏塔的设计计算<5>.主要附属设备及附件的选型计算<6>.设计结果列表<7>.设计结果的自我总结评价与说明<8>.注明参考和使用的设计资料2、编制一份精馏塔工艺条件单，绘制一份带控制点的工艺流程图。
前言本设计书主要介绍分离甲醇-水混合液的筛板精馏塔。
筛板精馏塔是板式塔的一种，是最早出现的塔板之一。
筛板就是在板上打很多筛孔，操作时气体直接穿过筛孔进入液层。
筛板塔的优点是构造简单、造价低，此外也能稳定操作，板效率也较高。
缺点是孔小容堵（近几年发展了大孔径筛板，以适应大塔径、易堵塞物料的需要），操作弹性和板效率比浮阀塔略差[1]。
生产实践说明，筛板塔比起泡罩塔，生产能力可增大10%~15%，板效率提高约15%，单板压降可降低30%左右，造价可降低20%~50%[2]。
本设计运用Aspen Plus模拟精馏过程，计算得到回流比，塔板数，塔径等设计参数，并水力学计算得到各个塔板上的物性参数，对精馏塔进行校核，计算液泛因子等。
并模拟计算预热器，再沸器和冷凝器的负荷，换热面积等参数，帮助选择辅助设备。
最后使用CAD 画出工艺流程图与精馏塔设计图。
本设计着重于塔的主体设计，简要设计塔的附属设备。
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Aspen plus模拟精馏塔说明书
一、设计题目
根据以下条件设计一座分离甲醇、水、正丙醇混合物的连续操作常压精馏塔：
生产能力：100000吨精甲醇/年；原料组成：甲醇70%w，水28.5%w，丙醇1.5%w；产品组成：甲醇≥99.9%w；废水组成：水≥99.5%w；进料温度：323.15K；全塔压降：0.011MPa；所有塔板Murphree 效率0.35。
二、设计要求
对精馏塔进行详细设计，给出下列设计结果并利用AutoCAD绘制塔设备图，并写出设计说明。
(1).进料、塔顶产物、塔底产物、侧线出料流量；
(2).全塔总塔板数N；最佳加料板位置N F；最佳侧线出料位置N P；
(3).回流比R；
(4).冷凝器和再沸器温度、热负荷；
(5).塔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。
容:
(1)生产能力:一年按8000 hr计算，进料流量为
100000/(8000*0.7)=17.86 t/hr。
(2)原料、塔顶与塔底的组成（题中已给出）：
原料组成：甲醇70%w，水28.5%w，丙醇1.5%w；
产品:甲醇≥99.9%w；废水组成：水≥99.5%w。
(3).温度及压降：
进料温度：323.15K；全塔压降：0.011MPa；
所有塔板Murphree 效率0.35。
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:研究回流比与塔径的关系（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:作回流比与塔径的关系曲线（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。
方法：在Specification表单中输入该塔段(Trayed section)的起始塔板(Starting stage)和结束塔板(Ending stage)、塔板类型(Tray type)、塔板流型程数(Number of passes)、以及板间距(Tray spacing)等几何结构参数。
6.塔板核算
目的:计算塔板的热负荷。
方法：对第5步的计算结果（塔径）按设计规要求进行必要的圆整，用 RadFrac模块的Tray Rating，对塔进行设计核算。
7.设计结果汇总
位置N F出料位置N P
51 48 42
一.用简捷模块（DSTWU）进行初步模拟
1.连接流股
图1-1
2. 设定全局特性
图1-2 3. 输入化学组分信息
图1-3 4. 选择计算方法和模型
图1-4 5. 输入外部流股信息
图1-5 6. 输入单元模块参数
图1-6 7. 运行程序
图1-7 8.查看结果
图1-8
a.流股信息
图1-9
b.最小回流比：0.46 ；实际回流比：0.7049 ；最小理论板数：10 ；理论板数：18 ；加料板位置：12。
（如图1-10）
图1-10
图1-11 二、灵敏度分析
图2-1
绘N T-R图
图2-2
三、用详细计算模块（RadFrac）进行计算
1.将DSTWU模型换成RadFrac模型
图3-1 2.设定配置
图3-2 3.设定流股
图3-3 4.设定压强
图3-4 5.运行程序
图3-5 6.查看结果
图3-6 7.连接侧线出料并计算
图3-7 图3-8
图3-9 8.加入Murphree 效率并计算
图3-10
图3-11 图3-12
图3-13 9.运行程序
图3-14 10.查看结果
图3-15
11.反复计算，直到进料板的甲醇含量接近0.7
图3-16
图3-17
图3-18
第48块板的进料接近0.7，将进料板位置设为48，重新计算。
图3-19
图3-20
第48快板的甲醇含量为0.7，满足设计要求，计算完毕。
12. 设定设计规定(Design Specs)和变化(Vary)
图3-21
图3-22
图3-23
图3-24
图3-25
图3-26
进料、塔顶产物、塔底产物、侧线出料流量
图3-27 冷凝器参数
图3-28 再沸器参数
图3-29
四、塔板设计
塔板类型选为筛板塔；板间距(Tray spacing)选为0.5 m。
图4-1
图4-2
图4-3
塔径：2.18 m，圆整为2.2 m；降液管截面积：0.1 ；
侧降液管流速：0.01m/s ；侧堰长：1584，查文献圆整1598。
图4-4 五、塔板核算
图5-1 图5-2
图5-3
最大液泛因子：0.783，小于0.8；最大降液管液位/板间距：0.307，在0.25--0.5之间，塔径核算成功。