分離單元的仿真設(shè)計二

分離單元的仿真設(shè)計二第一頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日分離過程模型的分類AspenPlus

中的分離過程模型包含兩大類別：簡單分離單元模型塔設(shè)備單元模型第二頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日塔設(shè)備單元模型—分類DSTWUDistlRadFracExtract塔設(shè)備(Columns)單元共有9種模塊：MultiFracSCFracPetroFracRateFracBatchFrac第三頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日塔設(shè)備單元模型—分類（2）第四頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日DSTWU簡捷精餾（設(shè)計）DSTWU模塊用Winn-Underwood-Gilliland捷算法進(jìn)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。第五頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日DSTWU簡捷精餾（2）第六頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日DSTWU——

連接DSTWU模型的連接圖如下：第七頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日1、塔設(shè)定(Columnspecifications)（1）塔板數(shù)(Numberofstages)（2）回流比

(Refluxratio)

>0,實際回流比；

<-1,絕對值=實際回流比/最小回流比DSTWU—

模型參數(shù)DSTWU模型有四組模型設(shè)定參數(shù)：第八頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日DSTWU—

模型參數(shù)（2）第九頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日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(jìn)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(jìn)料中的重關(guān)鍵組分DSTWU—

模型參數(shù)（3）DSTWU模型有四組模型設(shè)定參數(shù)：第十頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日DSTWU—

模型參數(shù)（4）第十一頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日3、壓力

(Pressure)（1）冷凝器

(Condenser)（2）再沸器

(Reboiler)DSTWU—

模型參數(shù)（5）DSTWU模型有四組模型設(shè)定參數(shù)：第十二頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日DSTWU—

模型參數(shù)（6）第十三頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日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)DSTWU—

模型參數(shù)（7）DSTWU模型有四組模型設(shè)定參數(shù)：第十四頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日DSTWU—

模型參數(shù)（8）第十五頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日

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)第十六頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日1、生成回流比——理論板數(shù)關(guān)系表

(Generatetableofrefluxratiovs.numberoftheoreticalstages)2、計算等板高度

(CalculateHETP)DSTWU—

計算選項DSTWU模型有兩個計算選項：第十七頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日DSTWU—

計算選項（2）第十八頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日“生成回流比——理論板數(shù)關(guān)系表”對選取合理的理論板數(shù)很有參考價值。在實際回流比對理論板數(shù)欄目中輸入我們想分析的理論板數(shù)的最小值(Initialnumberofstages)、最大值(Finalnumberofstages)和增量值(Incrementsizefornumberofstages)。計算完成后的結(jié)果中會包括回流比剖形(Refluxratioprofile),據(jù)此可以繪制回流比——理論板數(shù)曲線。DSTWU—

計算選項（3）第十九頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日DSTWU—

計算選項（4）第二十頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日DSTWU—

計算選項（5）合理的理論板數(shù)應(yīng)在曲線斜率絕對值較小的區(qū)域內(nèi)選擇。第二十一頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日繪制示例（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(fù)荷。DSTWU—

應(yīng)用示例(2)第二十二頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日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。第二十三頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日Distl——

連接Distl模塊的連接圖如下：第二十四頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日Distl——模型參數(shù)在Specification表單中設(shè)定以下參數(shù)：理論板數(shù)

Numberofstages

加料板位置

Feedstage

回流比

Refluxratio

餾出物/進(jìn)料摩爾比

Distillatetofeedmole

冷凝器類型

Condensertype

冷凝器壓強

Condenserpressure

再沸器壓強

Reboilerpressure第二十五頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日Distl——

模型參數(shù)（2）第二十六頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日Distl——計算結(jié)果計算給出以下模塊信息：

冷凝器熱負(fù)荷

Condenserduty

再沸器熱負(fù)荷

Reboilerduty

進(jìn)料板溫度

Feedstagetemperature

塔頂溫度

Topstagetemperature

塔底溫度

Bottomstagetemperature

進(jìn)料q值

Feedquality第二十七頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日Distl——計算結(jié)果（2）第二十八頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日

含水30%w、甲醇70%w的混合物(F=1000kg/hr、P=0.12MPa、T=20C)用精餾塔(塔壓0.12MPa)分離，采用全凝器，22塊理論塔板，加料板在第15塊，摩爾回流比0.56775，餾出物/加料摩爾比0.641。核算分離效果，再沸器功率。Distl——

應(yīng)用示例(1)第二十九頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日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)。第三十頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日RadFrac

精密分離模塊（2）第三十一頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日RadFrac——

連接

RadFrac模塊的連接圖如下：第三十二頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日RadFrac——模型設(shè)定RadFrac

模型具有以下設(shè)定表單：

1、配置（Configuration）

2、流股（Streams）

3、壓強（Pressure）

4、冷凝器（Condenser）

5、再沸器（Reboiler）

6、三相（3-Phase）第三十三頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日RadFrac——

配置配置表單包含以下項目：

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)第三十四頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日RadFrac——

配置（2）第三十五頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日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)第三十六頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日RadFrac—配置（冷凝器）（2）第三十七頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日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)第三十八頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日RadFrac—配置（再沸器）（2）第三十九頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日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-冷凝器游離水

（Vapor-Liquid-FreeWaterCondensor）

4、汽-液-任意塔板游離水

（Vapor-Liquid-FreeWaterAnyStage）第四十頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日RadFrac—配置(有效相態(tài))（2）第四十一頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日RadFrac—配置（收斂方法）收斂方法從六個選項中選擇一種：

1、標(biāo)準(zhǔn)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）第四十二頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日RadFrac—配置(收斂方法)(2)第四十三頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日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：第四十四頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日6、上升蒸汽比（BoilupRatio)7、上升蒸汽/進(jìn)料比（BoiluptoFeedRatio)8、餾出物/進(jìn)料比（DistillatetoFeedRatio)9、冷凝器熱負(fù)荷（CondenserDuty)10、再沸器熱負(fù)荷（ReboilerDuty)RadFrac—配置(操作設(shè)定)(2)操作設(shè)定從十個選項中選擇：第四十五頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日RadFrac—配置(操作設(shè)定)(3)第四十六頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日RadFrac——

流股1、進(jìn)料流股（FeedStreams）

指定每一股進(jìn)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。在流股表單中設(shè)置以下參數(shù)：第四十七頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日RadFrac——流股（2）第四十八頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日RadFrac——

壓強從三種方式（View）中選擇一種

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。在壓強表單中設(shè)置以下參數(shù)：第四十九頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日RadFrac——壓強（2）第五十頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日RadFrac——

冷凝器冷凝器設(shè)定有兩組參數(shù)：1、冷凝器指標(biāo)（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。第五十一頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日RadFrac—冷凝器（2）第五十二頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日2、過冷態(tài)（Subcooling）1）過冷選項（Subcoolingoption）回流物和餾出物都過冷(Bothrefluxandliquiddistillatearesubcooled)

/僅僅回流物過冷(Onlyrefluxissubcooled)2）過冷指標(biāo)（Subcoolingspecification）

過冷液溫度(Subcooledtemperature)

/過冷度(Degreesofsubcooled)RadFrac—

冷凝器（3）冷凝器設(shè)定有兩組參數(shù)：第五十三頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日RadFrac—

冷凝器（4）第五十四頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日RadFrac——

再沸器如選用了熱虹吸再沸器，則需要進(jìn)行設(shè)置：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）第五十五頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日RadFrac——

再沸器第五十六頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日RadFrac的計算結(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)果查看第五十七頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日結(jié)果簡匯給出塔頂（冷凝器）和塔底（再沸器）的溫度、熱負(fù)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。RadFrac—

結(jié)果簡匯第五十八頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日RadFrac—

結(jié)果簡匯（2）第五十九頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日

分布剖形給出塔內(nèi)各塔板上的溫度、壓力、熱負(fù)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。RadFrac—

分布剖形第六十頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日RadFrac—

分布剖形（2）第六十一頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日RadFrac—

分布剖形（3）第六十二頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日

根據(jù)DSTWU示例（2）的結(jié)果，選取R=20、NT=72、NF=42

，用RadFrac模塊進(jìn)行精確計算。再根據(jù)濃度分布剖形結(jié)果選取最佳進(jìn)料板位置，重新進(jìn)行校核計算。

RadFrac—

應(yīng)用示例(1)第六十三頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日RadFrac—設(shè)計規(guī)定RadFrac

模型帶有內(nèi)部的設(shè)計規(guī)定功能，通過設(shè)計規(guī)定(DesignSpecs)和變化(Vary)兩組對象進(jìn)行設(shè)定?？梢栽O(shè)置多個設(shè)計規(guī)定對象和多個變化對象，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。第六十四頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日RadFrac—設(shè)計規(guī)定(2)第六十五頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日RadFrac—設(shè)計規(guī)定對象

設(shè)計規(guī)定對象通過以下三張表單設(shè)置規(guī)定指標(biāo)

1、規(guī)定(Specification)

2、組分(Components)3、進(jìn)料/產(chǎn)物流股

(Feed/ProductStreams)

第六十六頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日RadFrac—設(shè)計規(guī)定對象

(2)第六十七頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日RadFrac—設(shè)計規(guī)定對象

(3)在規(guī)定表單中輸入以下指標(biāo)

1、類型(Type)

有36種變量類型共選用

2、目標(biāo)(Target)

設(shè)定規(guī)定變量的目標(biāo)值

3、流股類型(Streamtype)

產(chǎn)物(Product)/內(nèi)部(Internal)/傾析器(Decanter)第六十八頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日RadFrac—設(shè)計規(guī)定對象

(4)第六十九頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日RadFrac—設(shè)計規(guī)定對象

(5)

在組分表單中輸入定義目標(biāo)值的組分(Components)（分子）和基準(zhǔn)組分(BaseComponents)（分母）。從左側(cè)可用組分(Availablecomponents)框中選擇需用組分到右側(cè)的選用組分(SelectedComponents)框中.第七十頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日RadFrac—設(shè)計規(guī)定對象

(6)第七十一頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日RadFrac—設(shè)計規(guī)定對象

(7)

在進(jìn)料/產(chǎn)物流股表單中選擇定義設(shè)計規(guī)定目標(biāo)值的流股名稱.第七十二頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日RadFrac—設(shè)計規(guī)定對象

(8)第七十三頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日RadFrac—變化對象

在變化對象的Specification表單中輸入調(diào)節(jié)變量及其調(diào)節(jié)范圍的上、下限值。

第七十四頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日RadFrac—變化對象（2）第七十五頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日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。

第七十六頁，共八十八頁，編輯于2023年，星期日RadFrac——塔板效率RadFrac模塊可以設(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(MurphreeEfficien