Aspen Plus DSTWU模拟
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
ASPEN PLUS模拟计算甲醇、水、乙腈三元体系的乙腈提纯
ASPEN-PLUS模拟计算甲醇、水、乙腈三元体系的乙腈提纯实验以硫酸二甲酯和氰化钠在水溶液中直接反应制得乙腈反应产物。
混合产品用碱等化学方法处理。
主要成分为乙腈、水、甲醇、硫酸钠和甲酸钠。
这种单相混合系统，根据不同的沸点，常压蒸馏法可用于分离有机物从水相中，但由于甲醇、乙腈和水会形成共沸混合物，所以液为蒸馏水、乙腈和甲醇的混合三元，其中绝大部分是水（超过45%）和乙腈（51%或更少），甲醇含量低（4%或以下）。
对三元混合物系进行精馏提纯。
实验使用Aspen对三元混合物系进行模拟精馏，预设脱甲醇塔、减压精馏塔、加压精馏塔分别对甲醇和水进行脱除达到纯度要求。
实验装置如图1.1.1甲醇的脱除三元混合物系中甲醇与乙腈形成共沸物，乙腈与水也形成共沸物，但甲醇与水不形成共沸混合物，并且其量少，因此可采用常规精馏的方法先将甲醇从乙腈和水的混合物中分离。
由于是三元理想体系，除去甲醇后即剩下乙腈和水，这也是历来分离较有难度的精馏，在下文工业精馏模拟中也有提到。
1.2实验原料实验乙腈原料组成(质量分数)为:乙腈50.00%,丙烯腈0.35%,氢氰酸3.40%,水42.95%，其他2.3%。
原料设计进料量为300Kg/h。
1.3乙腈产品质量指标表2.1乙腈产品质量指标项目优级品一级品合格品外观无色透明无悬浮物无色透明无悬浮物透明无悬浮物允许带微黄色色度号（铂-钴）≤10≤10≤200.781~0.7840.781~0.7840.781~0.784密度（20℃/（g*cm-3）沸程（101.33kPa）/℃80.0~82.080.0~82.080.0~82.0酸度（以乙酸计）/%≤0.03≤0.06≤0.05 W（水分）/%≤0.3≤0.3≤0.5W（氢氰酸）/%≤0.001≤0.002W（氨）/%≤0.0006≤0.0006W（丙酮）/%≤0.005≤0.005≤0.005W（丙烯腈）/%≤0.01≤0.03≤0.05W（重组分（含丙腈））≤0.1≤0.5/%W（铁）/%≤0.00005≤0.00005W（铜）/%≤0.00005≤0.00005纯度/%≥99.5≥99.0≥98.01.4实验流程采用的分离工艺流程由脱氢氰酸塔、化学处理单元、脱丁二腈塔、减压精馏塔、加压精馏塔组成。
ASPEN_PLUS_介绍及模拟实例
ASPEN PLUS的热力学模型（适用体系）
非理想体系——采用状态方程与活度系数相 结合的模型；
原油和调和馏分；
水相和非水相电解质溶液； 聚合物体系。
ASPEN PLUS的热力学模型（状态方程）
• • • • • • • • • • Benedict-Webb-Rubin-Lee-Starling（BWRS）； Hayden-O’Connell； 用于Hexamerization的氢-氟化物状态方程； 理想气体模型； Lee-Kesler（LK）； Lee-Kesler-Plocker； Peng-Robinson（PR）； 采用Wong-Sandler混合规则的SRK或PR； 采用修正的Huron-Vidal-2混合规则的SRK或PR； 用于聚合物的Sanchez-Lacombe模型。
• • • • • • API酸水方法； Braun K-10； Chao-Seader； Grayson-Streed； Kent-Eisenberg； 水蒸气表。
ASPEN PLUS的物性分析工具
• 物性常数估算方法：可用于分子结构或其他易测 量的物性常数（如正常沸点）估算其他物性计算 模型的常数。 • 数据回归系统：用于实验数据的分析和拟合。 • 物性分析系统：可以生成表格和曲线，如蒸汽压 曲线、相际线、t-p-x-y图等。 • 原油分析数据处理系统：用精馏曲线、相对密度 和其他物性曲线特征化原油物系。 • 电解质专家系统：对复杂的电解质体系可以自动 生成离子或相应的反应
目标：塔顶馏出物甲醇纯度>99.95wt%，塔 底水纯度>99.90wt%。
步骤
启动程序
选择单位制和运算类型
用户界面
1. Aspen Plus 的过程流程图
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。
AspenPlus应用基础-塔设备单元
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。
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。
（ Specify reboiler outlet condition）
ASPEN模拟软件及应用的简介
绘制流程图
单元操作模型的主要类型
• 混合器/分流器 • 分离器 • 换热器 •塔 • 反应器 • 压力变换器 • 调节器 • 固体处理器 • 用户模型
混合器/分流器
模型
Mixer
FSplit SSplit
说明
目的
用途
物流混合器 物流分流器
把多股物流混合成一股 混合三通，物流混合操作，添加
物流
热流股，添加功流股
PROPERTIES PLUS 设置运行
PROPERTI 用 PROPERTIES PLUS 制备一个物性包，以便用于 Aspen Custom Modeler (以前是 ES PLUS SPEEDUP) 或 ADVENT、第三方商业工程程序、或你公司内部程序。
一个独立运行的 Property Analysis
具有多种结构的空冷器. 用于模拟 节煤器和加热炉的对流段.
简捷塔
模型
DSTWU
Distl SCFrac
说明
目的
用途
简捷法蒸馏设计
简捷法蒸馏核算 石油馏分的简捷法 蒸馏
确定最小回流比, 最小理论 板数, 和用 WinnUnderwood-Gilliland 方法 得到的实际回流比或实际塔 板数.
带有一个进料物流和两个产品 物流的塔
ASPEN模拟软件及其 应用简介
刘智信 北京化工研究院
主要内容
• 模拟概念 • ASPEN软件介绍 • ASPEN模块介绍 • ASPEN Plus介绍 • 应用举例
1 流程模拟的概念
• “模拟”可以理解为“模仿”与“拟合”， 是用软件作为工具，去模仿一个过程 （反应、精馏、吸收、萃取、换热、结 晶等），根据用户所给过程的条件（温 度、压力、流量、设备尺寸），对相应 过程进行物料平衡、能量平衡、及相平 衡、化学平衡的计算，从而预测过程中 可能发生的现象，指导科研、设计、生 产部门的工作。过程可以是实际生产过 程、实验过程、假想过程。
Aspen模拟
西安科技大学
ASPEN PLUS 能做什么
进行工艺过程严格的能量和质量平衡计算
预测物流的流率、组成和性质
功
预测操作条件和设备尺寸
能
减少装置的设计时间、进行设计方案比较
帮助改进当前工艺
回答“如果…那会怎么样”的问题 在给定的限制内优化工艺条件 辅助确定一个工艺约束部位
西安科技大学
ASPEN PLUS 基本概念
用来计算热力学性质和迁移性质决定模拟精确性的关键西安科技大学单元操作模型及其主要功能分离器热交换器混合器和分流器?heater通用加热器器?heatx热交换器?mheatx多股物流的热交换器?hetran管壳式换热器?aerotran空冷式换热器?hxflux热传递计算?htrixist与htri的接口?mixer通用混合?split分流?fsplit子物流分流?sep组分分割?sep2两产品分离?flash2两相闪蒸?flash3三相闪蒸?decanter液液倾析器西安科技大学单元操作模型及其主要功能反应器压力改变固体处理?pyield收率反应器?rstoic化学计量反应器器?rcstr连续搅拌釜式反应器?rplug活塞流反应器?requil两相化学平衡反应器?rgibbs通用相平衡和化学平衡反应器?rbatch间歇式反应器?pump泵料浆泵?compr单级压缩膨胀机机?mcompr多级压缩膨膨胀机?pipeline多段管线压降降?pipe单段管线压降?valve阀压降?radfrac严格法精馏?multilfrac严格法多塔精馏?extrac严格法萃取?dstwu简算法精馏设计型?distl简算法精馏核算型型?scfrac简算法多塔精馏?petrofrac石油炼制分馏塔西安科技大学单元操作模型及其主要功能用户模型固体处理器流控制器?user有限进出流股?user2无限进出流股?hierarchy分层结构?cyclone旋风分离器?rsp静电除尘器?fabfl纤维过滤器?vscrub文丘里涤气器?crush破碎机?screen筛选机?hycyc水力旋风分离器?filter转鼓过滤器?cfuge离心过滤器?swash固体洗涤器?ccd逆流倾析器?crystallizer结晶器?dryer干燥器?mult乘法器?dupl复制器?clchng流股复类器?select物流选择器?analyzer物流分析器?qtvec热负荷控制器?measurement测量器西安科技大学物性方法和模型描述热力学性质传递性质方法分类理想物性方法状态方程物性方法逸度系数物性方法专用系统物性方法常用推荐方法与煤相关应用推荐的物性方法煤的粉碎研磨solids分离和清洗过滤旋风分离沉降洗涤solids煤燃烧prbmrksbm煤气化prbmrksbm煤液化prbmrksbmbwrls酸性气体吸收使用prwsrkswsprmhv2rksmhv2psr
Aspenplus模拟环丁砜萃取精馏苯乙烯工艺过程
1 前言 我国苯乙烯的供应量将在很长一段时间内处
于相对紧缺的状态 ,需要大量进口 , 2009 年我国 的苯乙烯需求将达到 319 M t [ 1 ] 。随着苯乙烯后 续产品需求量的增加 ,苯乙烯的生产成为重要的 制约因素 。
以石脑油 、柴油为原料的乙烯厂的裂解汽油 中苯乙烯的质量分数约为 4% ～6% ,传统的加工 方法是将裂解汽油 C6 ～C8 馏分进行两段加氢 ,其 中苯乙烯被饱和成为乙苯后 ,随二甲苯一同作为 汽油调合组分 ,或作为 C8异构化的原料 。如果从 裂解汽油 C8 馏分中直接回收苯乙烯 ,不但可以廉 价地获得部分苯乙烯产品 ,而且可以大幅度地减 轻装置的加氢负荷 ,降低氢耗量 ,同时 C8 芳烃因 不含乙苯 ,作为异构化原料的使用价值也相应地 提高了 。从裂解 C8 馏分中回收苯乙烯包括原料 的预处理脱苯乙炔 、萃取精馏以及粗苯乙烯的精 制等环节 ,但萃取精馏是技术关键 ,该工艺开发与 应用前景十分广阔 。
3 萃取精馏工艺流程 (见图 1) 裂解汽油 C8 馏分进入萃取精馏塔 ( ED ) 中
部 ,贫溶剂从 ED 塔顶进入 ,经过萃取精馏后 ,塔 顶抽余油经过冷凝后得到含少量苯乙烯的 C8 副 产物 。为了保证苯乙烯的回收率并回收 C8 副产 物中的少量溶剂 ,该塔保持一定量的回流 。塔釜 中富含苯乙烯的溶剂 (富溶剂 )进入溶剂回收塔 (RD ) ,分离后塔底溶剂循环回到萃取精馏塔 ,塔 顶得到苯乙烯产品 。为了降低温度减少聚合 , ED 塔使用了负压操作 ,同时塔底引入了一定量的急 冷水 。
5。 ED 的理论塔板数对其分离能力的影响如图 2 所示 。
工艺条件
进料量 / t·h - 1 进料温度 / ℃ 进料压力 / kPa
表 4 工艺条件初设
利用 Aspen Plus 软件模拟丙烯精馏过程
利用 Aspen Plus 软件模拟丙烯精馏过程焦林宏;赵立祥;袁科道;王理【摘要】采用ASPEN PLUS化工流程模拟软件对丙烯精馏过程进行模拟，采用RadFrac模块进行计算，并用软件灵敏度分析工具优化操作参数。
最后分析了进料中丙烷含量的变化对分离效果的影响及采取的措施。
进料中丙烷含量增大时，可以降低塔顶馏出量，以达到分离要求。
%The propylene distillation column was simulated by Aspen Plus.It was calculated by RadFrac module. The operating parameters were optimized by sensitivity analysis tools.The effect of the changes of propane on separation effect was analyzed.When the content of propane increased in the feed, decrease of distillation rate could meet the purity required of the distillate.【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2015(000)014【总页数】3页(P107-109)【关键词】丙烯;模拟;丙烷【作者】焦林宏;赵立祥;袁科道;王理【作者单位】兰州石化职业技术学院石油化学工程系，甘肃兰州 730060;兰州石化职业技术学院石油化学工程系，甘肃兰州 730060;兰州石化职业技术学院石油化学工程系，甘肃兰州 730060;兰州石化职业技术学院石油化学工程系，甘肃兰州 730060【正文语种】中文【中图分类】TE992.1丙烯是石油化工基本有机原料之一，目前70%丙烯来自于蒸汽裂解装置，28%丙烯来自于炼厂FCC 装置［1］。
化工流程模拟实训：Aspen Plus教程 第10章工艺流程模拟
10.1 带循环的工艺流程模拟
主流程处理顺序
从 原 料 物 流 (Feed streams) 到 产 物 物 流 (Product streams)的流程顺序，称为主流程处理顺序(Main Flow Processing Sequence) 。 S9 S10
U7 S1 U1 S2 U2 S3 U3 S4 U4 S6 U5 S7 U6 S8
撕裂流
撕裂流是Aspen Plus给出其初始估值的一股物流，并 且该估值在迭代过程中逐次更新，直到连续的两个估值 在规定的容差范围内为止 撕裂流与循环物流是相关的，但又与循环物流不一样 要 确 定 由 Aspen Plus 选 择 的 撕 裂 流 ， 可 在 Control Panel（控制面板）中的“Flowsheet Analysis（流 程分析）”页面查看 用户确定的撕裂流可在Convergence/Tear页面进行 规定 为撕裂流提供估计值可以促进或者加快流程收敛（极力 推荐，否则缺省值为零） 如 果 输 入 了 “ 回 路 ” 中 的 某 个 物 流 的 信 息 ， Aspen Plus会自动设法把该物流选为撕裂流
苯乙烯的生产——问题描述
6. 物流7在两相闪蒸器G中冷却到50℃，得到富含H2的物 流9，去流程的其他部分。物流8在分相器H中进一步冷却到 25℃，分离出水相物流11和有机相物流10； 7. 物流10在精馏塔J中进行乙苯和苯乙烯的分离，塔底得 到富含苯乙烯的物流12；塔顶得到富含乙苯的物流2，经过 冷却器K被冷却得到物流15。 该工艺过程的进料条件： 物 流 1 ： 纯 乙 苯 ， 摩 尔 流 率 为 45.35kmol/hr ， 温 度 为 25℃，压力为0.1MPa； 物 流 14 ： 纯 水 ， 摩 尔 流 率 为 18.14kmol/hr ， 温 度 为 25℃，压力为0.1MPa。