aspen吸收、精餾塔模擬設(shè)計(jì)(轉(zhuǎn)載)

1、aspen模擬塔設(shè)計(jì)（轉(zhuǎn)載）一、板式塔工藝設(shè)計(jì)首先要知道工藝計(jì)算要算什么？要得到那些結(jié)果？如何算？然后再進(jìn)行下面的計(jì)算步驟。（參考）其次要知道你用的軟件（或軟件模塊）能做什么，不能做什么？你如何借助它完成給定的設(shè)計(jì)任務(wù)。記?。耗闶枪に囋O(shè)計(jì)者，沒有 aspen 你必須知道計(jì)算過程及方法，能將塔設(shè)計(jì)出來，這是你經(jīng)過課程學(xué)習(xí)應(yīng)該具有的能力，理論上講也是進(jìn)入畢業(yè)設(shè)計(jì)的前提。只是設(shè)計(jì)過程中將復(fù)雜的計(jì)算過程交給 aspen 完成， aspen 只替你計(jì)算，不能替你完成你的設(shè)計(jì)。做不到這一點(diǎn)說明工藝設(shè)計(jì)部份還不合格，畢業(yè)答辯就可能要出問題，實(shí)際的這是開題時要做的事的一部份，開題答辯就是要考察這個方面的問題。

2、設(shè)計(jì)方案，包括設(shè)計(jì)方法、路線、分析優(yōu)化方案等，應(yīng)該是設(shè)計(jì)開題報(bào)告中的一部份。沒有很好的設(shè)計(jì)方案，具體作時就會思路不清晰，足見開題的重要性。下面給出工藝設(shè)計(jì)計(jì)算方案參考，希望借此對今后的結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度設(shè)計(jì)作一個詳細(xì)的設(shè)計(jì)方案，明確的一下接下來所有工作詳細(xì)步驟和方法，以便以后設(shè)計(jì)工作順利進(jìn)行。板式塔工藝計(jì)算步驟1.物料衡算（手算）目的：求解 aspen 簡捷設(shè)計(jì)模擬的輸入條件。內(nèi)容：(1) 組份分割，確定是否為清晰分割； (2)估計(jì)塔頂與塔底的組成。得出結(jié)果：塔頂餾出液的中關(guān)鍵輕組份與關(guān)鍵重組份的回收率參考：化工原理有關(guān)精餾多組份物料平衡的內(nèi)容。2.用簡捷模塊（DSTWU）進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算目的：結(jié)合后面的

3、靈敏度分析，確定合適的回流比和塔板數(shù)。方法：選擇設(shè)計(jì)計(jì)算，確定一個最小回流比倍數(shù)。得出結(jié)果：理論塔板數(shù)、實(shí)際板數(shù)、加料板位置、回流比，蒸發(fā)率等等 RadFarce 所需要的所有數(shù)據(jù)。3.靈敏度分析目的：1.研究回流比與塔徑的關(guān)系（NT-R），確定合適的回流比與塔板數(shù)。 2.研究加料板位置對產(chǎn)品的影響，確定合適的加料板位置。方法：可以作回流比與塔徑的關(guān)系曲線（NT-R），從曲線上找到你所期望的回流比及塔板數(shù)。得到結(jié)果：實(shí)際回流比、實(shí)際板數(shù)、加料板位置。4. 用DSTWU再次計(jì)算目的：求解aspen塔詳細(xì)計(jì)算所需要的輸入?yún)?shù)。方法：依據(jù)步驟3得到的結(jié)果，進(jìn)行簡捷計(jì)算。得出結(jié)果：加料板位置、回流比，

4、蒸發(fā)率等等 RadFarce 所需要的所有數(shù)據(jù)。5. 用詳細(xì)計(jì)算模塊（RadFrace）進(jìn)行初步設(shè)計(jì)計(jì)算目的：得出結(jié)構(gòu)初步設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。方法：用 RadFrace 模塊的Tray Sizing（填料塔用PAking Sizing），利用第4步（DSTWU）得出的數(shù)據(jù)進(jìn)行精確設(shè)計(jì)計(jì)算。主要結(jié)果：塔徑。6. 核算目的：確定工藝計(jì)算的最后結(jié)果。方法：對第 5 步的計(jì)算結(jié)果（如：塔徑等）按設(shè)計(jì)規(guī)范要求進(jìn)行必要的圓整，用 RateFrace 或 RateFrace 模塊的Tray Rating（填料塔用PAking Sizing），對塔進(jìn)行設(shè)計(jì)核算。結(jié)果：塔工藝設(shè)計(jì)的所有需要的結(jié)果。如果僅是完成設(shè)計(jì)，至此，

5、工藝計(jì)算全部完成。工藝計(jì)算說明書內(nèi)容要求1.給出 aspen 每步輸入?yún)?shù)（除給定的設(shè)計(jì)條件外）和選項(xiàng)的依據(jù)。2.給出輸入的結(jié)果畫面。注意：不要每一步的輸入方法，且記你在寫設(shè)計(jì)報(bào)告，而不是軟件的使用教程。3.給出運(yùn)算結(jié)果（表格）注意：(1)不是生成的計(jì)算結(jié)果畫面，而是生成的表格，最好是Excel 的，然后插入說明中時要對其進(jìn)行必要的編輯，比如，分子式的角標(biāo)的寫法等。(2)插入說明書中的單位必須是法定計(jì)量單位。二、填料塔工藝設(shè)計(jì)填料塔吸收塔設(shè)計(jì)比板式塔復(fù)雜，具有一點(diǎn)挑戰(zhàn)性，原因是由于填料塔設(shè)計(jì)本身的復(fù)雜性，設(shè)計(jì)軟件無法依據(jù)給定的設(shè)計(jì)參數(shù)，按照某一個不變的設(shè)計(jì)路線作出最后的設(shè)計(jì)結(jié)果，需要設(shè)計(jì)者利用

6、各模塊的功能，自己設(shè)計(jì)一個計(jì)算路線，完成給定的設(shè)計(jì)任務(wù)。因此，需要設(shè)計(jì)者有一定的獨(dú)立思考和解決問題的能力。下面的給出利用RatdFrace 做吸收塔設(shè)計(jì)的3種的計(jì)算路線，僅供設(shè)計(jì)參考，當(dāng)然你可能有更好的設(shè)計(jì)方法。填料吸收塔工藝計(jì)算步驟方案一：用RadFrace計(jì)算1.吸收劑用量的初步估算（手算）目的：為 RateFrace 計(jì)算填料高度準(zhǔn)備數(shù)據(jù)。2.確定理論板數(shù)（手算）目的：為 RadFrace 詳細(xì)設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)備數(shù)據(jù)（ RadFrace 模型需要理論平衡級數(shù)）。3.用 RateFrace 模塊確定填料高度目的：為 RadFrace 詳細(xì)設(shè)計(jì)計(jì)算提供數(shù)據(jù)。4.用 RadFrace 模塊詳細(xì)設(shè)計(jì)計(jì)

7、算5.核算該方案手算內(nèi)容較多。方案二：用RateFrace計(jì)算1.吸收劑用量的初步估算（手算）目的：為 RateFrace 計(jì)算填料高度準(zhǔn)備數(shù)據(jù)。2. 初步計(jì)算填料高度估算一塔徑，用 RateFrace 模塊的設(shè)計(jì)規(guī)定，初步計(jì)算填料高度。3.確定塔徑與填料高度用靈敏度分析，研究填料高度與塔徑的關(guān)系，選擇合適的塔徑及對應(yīng)的填料高度，4.核算對確定的塔徑和填料高度的塔進(jìn)行最后核算，得出最后結(jié)果。rate給出的計(jì)算結(jié)果不夠充分。方案三：用RateFrace和RadFrace結(jié)合計(jì)算1.吸收劑用量的初步估算（手算）2. 確定平衡級數(shù)用 RateFrace 模塊的設(shè)計(jì)規(guī)定，計(jì)算填料高度 H 和等板高度

8、HEPT。進(jìn)而得到理論板數(shù) NT=H / HEPT。3.用RadFrace 進(jìn)行初步設(shè)計(jì)4.用RadFrace 進(jìn)行最后核算aspen模擬塔設(shè)計(jì)之二1. 如用何用DSTUW 和 RadFRac 進(jìn)行精餾塔模擬計(jì)算經(jīng)過簡單的訓(xùn)練，初學(xué)都便能夠用DSTUW 和 RadFRac 進(jìn)行塔模擬計(jì)算，似乎會用aspen做塔的設(shè)計(jì)和操作模擬了。但計(jì)算思路是不是很清楚就不一定了。如可用DSTUW 和 RadFRac完成一個塔的設(shè)計(jì)，或?qū)σ粋€已知的塔進(jìn)行模擬，需要有清晰的過程思路，這樣才能用好模擬軟件。使用DSTUW 和 RadFRac塔單元模塊，首先我們應(yīng)該知道模塊能做什么？然后知道如何用它做我們想做的事？需

9、要輸入那些參數(shù)？在有aspen之前你首先回答不用aspen你能不能做塔設(shè)計(jì)？如果答案是肯定的，那就可以往下用aspen了，否則先進(jìn)搞清楚精餾塔的設(shè)計(jì)原理與方法，再來研究如何用aspen做精餾模擬。DSTUW能做什么？ DSTUW是塔的簡捷計(jì)算模塊，它能夠?qū)M(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算和操作計(jì)算（也就是核算）。如何用DSTUW進(jìn)行設(shè)計(jì)和操作模擬？ 這兩種功能通過選擇輸入回流比和理論板數(shù)來實(shí)現(xiàn)。設(shè)計(jì)計(jì)算：輸入?yún)?shù)：回流比（或最小回流比倍數(shù)）和其它設(shè)計(jì)必須的工藝參數(shù)，但不需要結(jié)構(gòu)尺寸數(shù)據(jù)。計(jì)算結(jié)果：實(shí)際回流比、實(shí)際塔板數(shù)、進(jìn)料板位置、蒸出率（D/F）和傳熱面積及其它的工藝數(shù)據(jù)等。為精確設(shè)計(jì)計(jì)算提供必要的設(shè)計(jì)參數(shù)。操

10、作模擬：輸入?yún)?shù)：塔板數(shù)、進(jìn)料板位置等必要的操作參數(shù)。計(jì)算結(jié)果：為回流比、塔頂組成等。當(dāng)然很多輸入?yún)?shù)是可以選擇的，但一定要保證設(shè)計(jì)或操作必須的自由度數(shù)。也就是條件必須足夠，且不能有多余。RadFRac能做什么？ RadFRac能對板式塔、填料塔等進(jìn)行嚴(yán)格模擬計(jì)算。功能主要有基本設(shè)計(jì)計(jì)算、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算、操作（設(shè)計(jì)）核算三個方面。（1）基本設(shè)計(jì)計(jì)算：不區(qū)別填料和板式塔等類型，當(dāng)然不需要塔盤或填料的結(jié)構(gòu)尺寸，也不能給出詳細(xì)的結(jié)構(gòu)尺寸。但它和用 DSTUW模擬不同，結(jié)果也會略有差別。（2）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算：需要要給定塔盤等或填料的詳細(xì)結(jié)構(gòu)，計(jì)算必要的結(jié)構(gòu)尺寸。板式塔通過對 TraySizing 設(shè)置實(shí)現(xiàn)

11、，填料通過對PackingSizing設(shè)置實(shí)現(xiàn)。這兩種類型的塔可以在一個流程中進(jìn)行不同的設(shè)置完成，十分方便。（3）操作（設(shè)計(jì)）核算：對于設(shè)計(jì)計(jì)算，（2）只得到的結(jié)果可能需要做一些圓整（比如塔徑要圓整到系列尺寸）。圓整后其它參數(shù)也會發(fā)生改變，需要對已知結(jié)構(gòu)參數(shù)的塔進(jìn)行核算，得到最后的設(shè)計(jì)結(jié)果。同樣操作計(jì)算是對已存在的塔進(jìn)行模擬。綜上內(nèi)容，我們知道完成一個塔的設(shè)計(jì)計(jì)算，可以按下面步驟進(jìn)行（1） 簡捷計(jì)算（DSTUW）（2） 詳細(xì)計(jì)算（RadFRac），將計(jì)算結(jié)果與DSTUW 對比，相差不是很大。（3） 結(jié)構(gòu)計(jì)算（RadFRac TrayRsting 或RadFRac PackingRating）輸

12、入塔盤或填料必要的參數(shù)。 （4） 核算（RadFRac Tray Sizing 或RadFRac Packing Sizing）上面計(jì)算圓整后做最后的計(jì)算。2.如何用 Aspen 的 RateRac 做吸收塔設(shè)計(jì)計(jì)算填料吸收塔與精餾比具有一定的挑戰(zhàn)性，因?yàn)樗鼪]有太固定的計(jì)算模式。和RadFrace一樣，RateRac 允許進(jìn)行設(shè)計(jì)模式和核算模式操作。首先我們要知道如何用RateFrac 進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算？RateRac用于吸收塔設(shè)計(jì)模式可以用 Block Dsign Spes 規(guī)定設(shè)計(jì)參數(shù)（例如純度或回收率）；用 Packing Specification 定義填料結(jié)構(gòu)。做吸收塔設(shè)計(jì)想得到什么結(jié)果

13、？每一個設(shè)計(jì)者都知道，吸收塔工藝設(shè)計(jì)計(jì)算是依據(jù)分離精度要求，即出塔氣相和液相中的組分指標(biāo)，得到填料高度、塔徑、吸收劑用量等參數(shù)。問題是：在RateRac吸收設(shè)計(jì)模式中，填料高度、吸收劑量是必須輸入的參數(shù)。那么我們就會問：設(shè)計(jì)還沒開始，那來的填料高度、吸收劑量、塔徑？對上面問題的回答是：（1） 填料高度：想要RateFRac模塊運(yùn)行就必須給定足夠的設(shè)計(jì)變量，其中填料高度是必給的參數(shù)之一。如果只給定設(shè)計(jì)，則RateFRac就會按給定的填料高度進(jìn)行計(jì)算。但如果將填料高度做為設(shè)計(jì)規(guī)定的操作變量，RateFrace 會按設(shè)計(jì)規(guī)定搜索填料高度，計(jì)算結(jié)束后，用計(jì)算得到的填料高度值改寫初值。設(shè)計(jì)者如能提供較為

14、接近實(shí)際值的初值，可以減少迭代計(jì)算次數(shù)。（2）吸收劑量：至于吸收劑量，我們可以將它作為與設(shè)計(jì)規(guī)定相對應(yīng)的可控制操作變量，給出它的調(diào)整范圍，RateFrac 就會給出滿足設(shè)計(jì)規(guī)定的吸收劑用量。（3）塔徑是必須輸入的參數(shù)之一，但如果定義填料高度為設(shè)計(jì)規(guī)定的操作變量，輸入的這個塔徑成為了初值，運(yùn)行中要對其進(jìn)行改寫，與填料高度匹配。順便說一句，aspen的RateFrace模塊要求給出的塔板數(shù)不是理論板數(shù)，是計(jì)算將填料塔分成的份數(shù)，份數(shù)越多計(jì)算越精確。進(jìn)行吸收塔設(shè)計(jì)的步驟是什么？知道了上面的方法，我們?nèi)缰诌M(jìn)行設(shè)計(jì)模擬呢？Aspen 用于吸收模擬有兩個模塊：核算模塊（Packing Rating）、設(shè)

15、計(jì)模塊（Packing Sizing）。如果對已有塔進(jìn)行核算（操作）模擬，只用核算模塊就夠了。如果做設(shè)計(jì)計(jì)算要兩個模塊同時交替使用。下面給出的吸收塔設(shè)計(jì)計(jì)算的過程可供參考。（1）初步估算吸收劑用量。吸收是一個具有的化學(xué)反應(yīng)的過程，我們須先依據(jù)反應(yīng)用量，計(jì)算出吸收劑用量，確定一個大至的范圍。（2）Packing Sizing 模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，在這里除了要定義填料的類型與尺寸以外，還要定義填料段數(shù)、填料高度。段數(shù)（Packing Segment）：將填料劃為幾段計(jì)算，它即不是平衡級數(shù)，也不是實(shí)際段數(shù)。這個段數(shù)的多少并無實(shí)際意義，只影響計(jì)算精義。填料高度：這個填料高度是有實(shí)際意義的，如不使用設(shè)計(jì)規(guī)定改變它，rate模塊就按這個高度給出計(jì)算結(jié)果。我們可以估算一個初值。然后用設(shè)計(jì)規(guī)定去改變它。（