AspenPlus應(yīng)用基礎(chǔ)-塔設(shè)備單元

AspenPlus

使用方法ModelsforColumnUnits塔設(shè)備單元模型塔設(shè)備單元模型—分類DSTWUDistlRadFracExtract塔設(shè)備(Columns)單元共有9種模塊，其中RateFrac和BatchFrac需要單獨的許可證，其余7種可直接使用：MutiFracSCFracPetroFracDSTWU

簡捷精餾（設(shè)計）DSTWU模塊用Winn-Underwood-Gilliland捷算法進行精餾塔的設(shè)計，根據(jù)給定的加料條件和分離要求計算最小回流比、最小理論板數(shù)、給定回流比下的理論板數(shù)和加料板位置。DSTWU——

連接DSTWU模型的連接圖如下：DSTWU—

模型參數(shù)DSTWU模型有四組模型設(shè)定參數(shù)：1、塔設(shè)定

(Columnspecifications)（1）塔板數(shù)（Numberofstages)（2）

回流比（Refluxratio)2、關(guān)鍵組分回收率

(Keycomponentrecoveries)（1）輕關(guān)鍵組分在餾出物中的回收率餾出物中的輕關(guān)鍵組分/進料中的輕關(guān)鍵組分（2）重關(guān)鍵組分在餾出物中的回收率餾出物中的重關(guān)鍵組分/進料中的重關(guān)鍵組分4、冷凝器設(shè)定

(Condenserspecifications)（1）全凝器（Totalcondenser)（2）

帶汽相餾出物的部分冷凝器

（Partialcondenserwithvapordistillate)（3）帶汽、液相餾出物的部分冷凝器（Partialcondenserwithvaporandliquiddistillate)3、壓力

(Pressure)（1）冷凝器（Condenser)（2）

再沸器（Reboiler)1、生成回流比——理論板數(shù)關(guān)系表

(Refluxratiovs.Numberoftheoreticalstages)2、計算等板高度

(CalculateHETP)DSTWU—

計算選項DSTWU模型有兩個計算選項：含乙苯30%w、苯乙烯70%w的混合物（F=1000kg/hr、P=0.12MPa、T=30C）用精餾塔（塔壓0.02MPa）分離，要求99.8%的乙苯從塔頂排出，99.9%的苯乙烯從塔底排出，采用全凝器。求：Rmin，NTmin，R=1.5Rmin時的R、NT和NF。DSTWU—

應(yīng)用示例(1)繪制示例（1）的NT~R關(guān)系圖，根據(jù)該圖選取合理的R值，求取相應(yīng)的

NT、NF、冷凝器和再沸器的溫度和熱負荷。DSTWU—

應(yīng)用示例(2)Distl

簡捷精餾（操作）

Distl模塊用Edmister方法計算給定精餾塔的操作結(jié)果。設(shè)定：理論板數(shù)，加料板位置，回流比，D/F，冷凝器類型。計算：D和W組成，再沸器和冷凝器熱負荷，塔頂、塔底和加料板溫度。Distl——

連接Distl模塊的連接圖如下：根據(jù)DSTWU示例（2）的結(jié)果，選取R=25、NT=61、NF=36

用Distl

進行核算。再選取NF=20進行核算。

Distl——

應(yīng)用示例(1)RadFrac

精密分離模塊

RadFrac

模塊同時聯(lián)解物料平衡、能量平衡和相平衡關(guān)系，用逐板計算方法求解給定塔設(shè)備的操作結(jié)果。

RadFrac

模塊用于精確計算精餾塔、吸收塔（板式塔或填料塔）的分離能力和設(shè)備參數(shù)。RadFrac——

連接

RadFrac模型的連接圖如下：RadFrac——模型設(shè)定

RadFrac模型具有以下設(shè)定表：1、配置（Configuration）2、流股（Streams）3、壓力（Pressure）4、冷凝器（Condenser）5、再沸器（Reboiler）6、三相（3-Phase）RadFrac——

配置1、塔板數(shù)（NumberofStages）2、冷凝器（Condenser）3、再沸器（Reboiler）4、有效相態(tài)（ValidPhase）5、收斂方法

（Convergence)6、操作設(shè)定

（OperationSpecifications)RadFrac—

配置（冷凝器）冷凝器配置從四個選項中選擇一種：

1、全凝器（Total）

2、部分冷凝-汽相餾出物

（Partial-Vapor）

3、部分冷凝-汽相和液相餾出物

（Partial-Vapor-Liquid）

4、無冷凝器

(None)RadFrac—配置（再沸器）再沸器配置從三個選項中選擇一種：

1、釜式再沸器（Kettle）

2、熱虹吸式再沸器（Thermosyphon）

3、無再沸器

(None)RadFrac—配置（有效相態(tài)）有效相態(tài)從四個選項中選擇一種：

1、汽-液（Vapor-Liquid）

2、汽-液-液（Vapor-Liquid-Liquid）

3、汽-液-再沸器游離水

（Vapor-Liquid-FreeWaterCondensor）

4、汽-液-任意塔板游離水

（Vapor-Liquid-FreeWaterAnyStage）RadFrac—配置（收斂方法）收斂方法從六個選項中選擇一種：1、標準方法（Standard）2、石油/寬沸程（Petroleum/Wide-Boiling）3、強非理想液相（StronglyNon-idealLiquid）4、共沸體系（Azeotropic）5、深度冷凍體系（Cryogenic）6、用戶定義（Custom）RadFrac—配置（操作設(shè)定）1、回流比（RefluxRatio）2、回流速率（RefluxRate）3、餾出物速率（DistillateRate)4、塔底物速率（BottomsRate)5、上升蒸汽速率（BoilupRate)操作設(shè)定從十個選項中選擇：6、上升蒸汽比（BoilupRatio)7、上升蒸汽/進料比（BoiluptoFeedRatio)8、餾出物/進料比（DistillatetoFeedRatio)9、冷凝器熱負荷（CondenserDuty)10、再沸器熱負荷（ReboilerDuty)RadFrac——

流股1、進料流股（FeedStreams）指定每一股進料的加料板位置。2、產(chǎn)品流股（ProductStreams）指定每一股側(cè)線產(chǎn)品的出料板位置及產(chǎn)量。RadFrac——

壓力塔內(nèi)壓力設(shè)定有三種方式（View）1、塔頂/塔底（Top/Bottom）

指定塔頂壓力、冷凝器壓降和塔壓降。2、壓力剖型（PressureProfile）

指定每一塊塔板壓力。3、塔段壓降（SectionPressureDrop）

指定每一塔段的壓降。RadFrac——

冷凝器冷凝器設(shè)定有兩組參數(shù)：1、冷凝器指標（CondenserSpecification）

僅僅應(yīng)用于部分冷凝器。只需指定冷凝溫度（Temperature）和蒸汽分率（VaporFraction）兩個參數(shù)之一。2、過冷態(tài)（Subcooling）

1）過冷選項（Subcoolingoption）二選一：回流物和餾出物都過冷/僅僅回流物過冷。

2）過冷指標（Subcoolingspecification）二選一：過冷物溫度/過冷度RadFrac——

再沸器熱虹吸再沸器需要進行設(shè)定：1、指定再沸器流量

（Specifyreboilerflowrate）2、指定再沸器出口條件

（Specifyreboileroutletcondition）3、同時指定流量和出口條件

（Specifybothflowandoutletcondition）計算結(jié)果從三部分查看：1、結(jié)果簡匯（Resultssummary）2、分布剖形（Profiles）3、流股結(jié)果（Streamresults）RadFrac—

結(jié)果查看1、結(jié)果簡匯給出塔頂（冷凝器）和塔底（再沸器）的溫度、熱負荷、流量、回流比和上升蒸汽比等參數(shù)，以及每一組份在各出塔物流中的分配比率。2、分布剖形給出塔內(nèi)各塔板上的溫度、壓力、熱負荷、相平衡參數(shù)，以及每一相態(tài)的流量、組成和物性。據(jù)此可確定最佳加料板和側(cè)線出料板位置。3、流股結(jié)果給出進出的所有流股的工藝和物性參數(shù)。根據(jù)DSTWU示例（2）的結(jié)果，選取R=25、NT=61、NF=36

，用RadFrac

進行核算。再選取最佳進料板位置進行核算。

RadFrac—

應(yīng)用示例(1)RadFrac—設(shè)計指標RadFrac模型帶有內(nèi)部的設(shè)計指標功能，通過DesignSpecs和Vary兩組參數(shù)進行設(shè)定?？梢栽O(shè)定多個指標參數(shù)和多個變化參數(shù)，但要注意兩者間的依賴關(guān)系和自由度必須吻合，否則不能收斂。RadFrac—

應(yīng)用示例(2)如將示例（1）的塔壓調(diào)到0.01MPa，全塔壓降0.005MPa，試求滿足分離要求所需的回流比和餾出物流量。

RadFrac—塔板效率RadFrac模型可以設(shè)定實際塔板的板效率(Efficiencies)。用戶可選用蒸發(fā)效率(VaporizationEfficiencies)或墨弗里效率(MurphreeEfficiencies)，并選擇指定單塊板的效率，單個組分的效率，或者塔段的效率。RadFrac—

應(yīng)用示例(3)如果示例（2）中的精餾段的墨弗里效率為0.45，提餾段的墨弗里效率為0.55，試求滿足分離要求所需的塔板數(shù)和加料板位置。

RadFrac—報告選項報告（Report）中有一項對塔板設(shè)計非常重要，即性質(zhì)選項（Propertyoptions）里的包括水力學(xué)參數(shù)（Includehydraulicparameters）選項。另外剖形選項（Profileoptions）里包括哪些塔板（Stagestobeincludedinreport）也很有用。RadFrac—

應(yīng)用示例(4)在示例（3）的基礎(chǔ)上選定性質(zhì)選項中的包括水力學(xué)參數(shù)，計算后查看結(jié)果。RadFrac—塔板設(shè)計塔板設(shè)計（Traysizing）計算給定板間距下的塔徑，共有五種塔板供選用：1、泡罩塔板（BubbleCap）2、篩板（Sieve）3、浮閥塔板（GlistchBallast）4、彈性浮閥塔板（KochFlexitray）5、條形浮閥塔板（NutterFloatValve)RadFrac—塔板核算塔板核算（Trayrating）計算給定結(jié)構(gòu)參數(shù)的塔板的負荷情況，可供選用的塔板類型與“塔板設(shè)計”中相同?！八逶O(shè)計”與“塔板核算”配合使用，可以完成塔板選型和工藝參數(shù)設(shè)計。RadFrac—

應(yīng)用示例(5)在示例（4）的基礎(chǔ)上進行塔板設(shè)計和塔板核算，分別選用浮閥塔板和彈性浮閥塔板計算后對比結(jié)果。RadFrac—填料設(shè)計填料設(shè)計（Packsizing）計算選用某種填料時的塔徑，共有40種填料供選用，在此僅介紹5種典型的散堆填料和5種典型的規(guī)整填料：5種典型的規(guī)整填料：

1、帶孔板波填料（MELLAPAK）

2、帶孔網(wǎng)波填料（CY）

3、帶縫板波填料（RALU-PAK）

4、陶瓷板波填料（KERAPAK）

5、格柵規(guī)整填料（FLEXIGRID）5種典型的散堆填料：

1、拉西環(huán)（RASCHIG）

2、鮑爾環(huán)（PALL）

3、階梯環(huán)（CMR）

4、矩鞍環(huán)（INTX）

5、超級環(huán)（SUPERRING）RadFrac—填料核算填料核算（Packrating）計算給定結(jié)構(gòu)參數(shù)的填料的負荷情況，可供選用的填料類型與“填料設(shè)計”中相同?！疤盍显O(shè)計”與“填料核算”配合使用，可以完成填料選型和工藝參數(shù)設(shè)計。RadFrac—

應(yīng)用示例(6)在示例（2）的基礎(chǔ)上進行填料設(shè)計和填料核算，分別選用MELLPAK和RALU-PAK計算后對比結(jié)果。RadFrac—吸收計算

吸收計算的設(shè)備參數(shù)設(shè)置：1）冷凝器和再沸器類型選“None”；2）氣體進料板設(shè)置為“N+1”；3）在收斂（Convergence）項目中將“Basic”表里的“algorithm”設(shè)置為“Standard”及“maximumiterations”設(shè)置為200，將“Advance”表里的第一欄“Absorber”設(shè)置為“yes”。摩爾組成為CO2(

12%)、N2(

23%)和H2(

65%)的混合氣體（F=1000kg/hr、P=2.9MPa、T=20C）用甲醇（F=60t/hr、P=2.9MPa、T=40C）吸收脫除CO2。吸收塔有30塊理論板，在2.8MPa

下操作。求出塔氣體中的CO2濃度。RadFrac—吸收示例(1)在吸收示例（1）的基礎(chǔ)上求使出塔液體中的CO2濃度達到0.5%所需的吸收劑（甲醇）用量。RadFrac—吸收示例(2)在吸收示例（2）的基礎(chǔ)上求使出塔氣體中的CO2濃度達到0.5%所需的吸收劑（甲醇）用量與理論板數(shù)的關(guān)系。RadFrac—吸收示例(3)選用10塊理論板，求使出塔氣體中的CO2濃度達到0.5%所需的吸收劑（甲醇）用量以及采用典型塔板和填料時的塔徑。RadFrac—吸收示例(4)RadFrac—脫吸計算脫吸計算與吸收計算的設(shè)備參數(shù)設(shè)置相同，只是物料初始組成不同。將吸收示例（4）所得到的吸收富液減壓到0.15MPa進行閃蒸，低壓液體再進入脫吸塔在0.12MPa下用氮氣進行氣提脫吸，要求出塔貧液中的CO2濃度達到0.1%。求合理的理論板數(shù)、所需氮氣流量、采用不同塔板和填料時的脫吸塔尺寸、壓降和負荷情況。RadFrac—脫吸示例Extract

連續(xù)萃取塔

Extract

模塊用逐級計