ASPEN+PLUS+塔设计案例
化工设计 第四章 设备工艺设计 2015 (二)( ASPEN Plus 设计精馏塔)
31
3 RadFrac——配置（4收敛方法） 收敛方法从六个选项中选择一种： 1、标准方法（Standard） 2、石油/宽沸程（Petroleum/Wide-Boiling） 3、强非理想液相（Strongly Non-ideal Liquid） 4、共沸体系（Azeotropic） 5、深度冷冻体系（Cryogenic） 6、用户定义（Custom）
1、釜式再沸器（Kettle）
2、热虹吸式再沸器（Thermosyphon）
3、无再沸器 (None)
化工设计
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3 RadFrac——配置（4有效相态） 有效相态从四个选项中选择一种： 1、汽-液（Vapor-Liquid） 2、汽-液-液（Vapor-Liquid -Liquid ） 3、汽-液- 冷凝器游离水 （Vapor-Liquid-FreeWaterCondensor） 4、汽-液- 任意塔板游离水 （Vapor-Liquid-FreeWaterAnyStage）
化工设计
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3 RadFrac——压强（2）
冷凝器压力
PN2塔顶压力
全塔压降= 塔底-塔顶
化工设计
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3 RadFrac——冷凝器（1）
冷凝器设定有两组参数：
1、冷凝器指标（Condenser Specification）
仅仅应用于部分冷凝器。只需指定冷凝温 度（Temperature）和蒸汽分率（Vapor Fraction）两个参数之一。
在Specification表单中设定以下参数： 理论板数 Number of stages 加料板位置 Feed stage 回流比 Reflux ratio 馏出物/进料摩尔比
冷凝器类型 冷凝器压强 再沸器压强
(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。
Aspen_Plus应用塔电子教案
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(5)Condenser设定
3.2 模块数据输入
输入完成，按Next 键开始模拟计算
输入经过冷凝器 后的过冷温度。 （非必填项）
54
3.严格精馏模块RadFrac
3.3模拟运算及结果查看
(1)查看物流结果
达不到分离效果 可用设计规定来优化
55
3.严格精馏模块RadFrac
不含固体，不用改变
16
(1)输入全局变量
b)输入描述信息 Description
c)输入帐号信息 Accounting
2.2前期输入
17
(1)输入全局变量
d)修改Report Options部分选项
2.2前期输入
Fraction basis Mole 选上 Mass 选上
18
(2)输入化学组分
一般选输入回流比 （i）输入正数，如3，
表示回流比为3 （ii）输入负数，如-1.5 表示1.5倍最小回流比
2.2前期输入
25
(5)输入DSTWU模块数据
2.2前期输入
（b）输入塔顶压力 和塔釜压力
为相对压力 塔顶压力要小于进料 压力，否则计算过程 会报警告信息
26
(5)输入DSTWU模块数据
2.2前期输入
曲线拐点： 回流比约1.3
40
(6) 模拟结果
2.4灵敏度分析
回流比1.3下的模拟结果 理论板数：19.04 进料板：14.8 塔顶/进料：0.2458(mole)
41
(7) 结论
对同一产品质量要求而言 回流比R增加
✓ 塔板数减少，投资费用降低 ✓ 能耗增加，运行费用上升
严格精馏条件
马后炮化工微课堂-AspenPlus基础培训-塔设备单元
对塔出口和进口的物料进行化学分析，判断是否存在化学反应 异常等故障。
塔设备单元故障处理措施
01
清洗塔板
对于液泛、漏液、雾沫夹带等故 障，可以采取清洗塔板的方法，
去除塔板上的积垢和杂质。
03
调整操作参数
通过调整操作参数，如温度、压 力、流量等，改善塔的操作状态
软件应用领域
化工流程模拟
Aspen Plus软件广泛应用于化工流程 模拟，帮助用户了解和优化化工过程。
设备选型
Aspen Plus软件可辅助用户进行设备 选型，根据模拟结果选择合适的设备
和参数。
工艺设计
Aspen Plus软件可用于工艺设计，通 过模拟和优化帮助用户制定更加合理 和高效的工艺方案。
专家系统
集成专家知识和经验，为塔设备的优化提供 决策支持。
05
塔设备单元的故障诊断与处 理
塔设备单元常见故障类型
液泛
由于液体在塔板上的积累，导致气体通道被堵塞，使得气体无法正常通过塔板。
漏液
由于塔板上的液体分布不均或液体流量过大，导致液体从塔板缝隙漏下。
雾沫夹带
气体通过塔板时携带液滴，导致液滴在塔板间传递，影响分离效果。
对选定的塔设备单元进行实际安装和调试，确保 其性能和生产效率达到预期要求。
感谢您的观看
THANKS
02
根据需要设置塔设备的操作条件，如进料温度、出料温度、操作压力 等。
03
根据需要设置塔设备的控制系统，包括控制变量和被控变量，以及控 制策略和算法等。
04
还需要设置塔设备的性能评估指标，如分离效率、处理能力等，以便 对塔设备的性能进行评估和优化。
基于AspenPlus的甲醇与水筛板板精馏塔设计书
基于AspenPlus的甲醇与水筛板板精馏塔设计书第一章流程确定和说明1.1塔板类型1）精馏塔的塔板类型有三种：泡罩塔板，筛孔塔板，浮阀塔板。
筛板塔板具有结构简单，制造方便，造价低等优点；2）本设计采用筛板精馏塔；3）加料方式本精馏塔加料选择泵接加料，结构简单，安装方便，而且可以引入自动控制系统来实时调节流量及流速。
1.2进料状况本精馏塔选择泡点进料，常温原料经换热后进料。
1.3塔顶冷凝方式甲醇与水不反应，且容易冷凝，故本精馏塔塔顶选择全凝器，可用水冷凝。
1.4塔釜加热方式塔釜使用200℃的饱和蒸汽间接加热。
1.5回流比该物系属易分离物系，最小回流比较小，故操作回流比取最小回流比的1.2〜2倍，本设计规定回流比取最小回流比的1.5倍。
1.6回流方式本设计处理量大，所需塔板数多，塔较高，回流冷凝器不适宜塔顶安装，故采用强制回流。
1.7操作压力甲醇-水在常压下相对挥发度较大，因此在常压下也比较容易分离，故本设计采用常压精馏。
1.8工艺流程确定如图1是甲醇-水工艺流程草图：图1.甲醇-水分离工艺流程第二章 塔板工艺设计2.1精馏塔全塔物料衡算2.1.1设计要求及条件表1.设计要求及条件处理量（万吨/年）X D （质量分数，％） X F （质量分数，％）XW （质量分数，％）R/Rmin4.598.5450.31.52.1.2原料液级塔顶、塔底产品的摩尔分率已知：甲醇的摩尔质量M A =32.04Kg /Kmol , 水的摩尔质量M B =18.02Kg /Kmol 。
原料液组成可（摩尔分数，下同）0.45/32.04 0.45/32.04 + 0.55/18.02塔顶组成0.985/32.040.985/32.04 + 0.015/18.02塔底组成0.003/32.040.003/32.04 + 0.997/18.022.1.3原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量M = 0.3151 x 32.04 + (1-0.315D x 18.02 = 22.44kg/km )l F M = 0.9736 x 32.04 + (1 - 0.9736) x 18.02 = 31.67kg/kmDl D M = 0.0017 x 32.04 + (1 -0.0017)x 18.02 = 18.04kg/kmol W2.1.4 全塔物料衡算一年以300天，一天以24小时计，计算可得进料流率：4.5x 104 x 103 x l n.45/32.04 + (1 -0.45)/18.021 f 一 1Z1F = 4.5万吨/年=-- ----- ----- 二 278.54km )l/h=0.3151二 0.9736= 0.001689300x24全塔物料衡算式：Fx = Dx + Wx联立代入求解：D=89.82kmol/h, W=188.72kmol/h2.1.5 塔顶回收率2.2利用Aspen Plus 模拟进行塔工艺计算过程2.2.1 常压下甲醇-水气液平衡组成与温度关系2.2.2 甲醇-水精馏塔的简捷计算DSTWU 简捷塔模块的任务是从反应混合物中从塔顶分离甲醇。
Aspen_Plus应用塔
选择模板Template
甲醇分离： Chemicals with Metric Units
丙烯塔 Petroleum with Metric Units
9
2.简捷精馏模块DSTWU
建立工艺流程图 数据输入 模拟运算及结果查看 灵敏度分析
10
2.简捷精馏模块DSTWU
2.1建立工艺流程图
（1）启动Aspen Plus （2）选Template：
28
2.3 模拟计算及结果查看
2.简捷精馏模块DSTWU
输入完成，按Data Brower键查看模拟结果
计算结束 无错误提示 无警告提示
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2.简捷精馏模块DSTWU
2.3 模拟计算及结果查看
查看物流结果
塔顶甲醇分率满足： 甲醇回收率：
质量分率0.999
20198.8*0.999/ (55000*0.268)
（2）用Manipulators的Dupl模块复制T1 进料流股作为RadFrac进料
（3）连接RadFrac模块各流股
44
流股连接
选中T1进料T1F，右键，选取 Reconnect Destination
将T1F连接到复制 器Dupl上 再从Dupl上引出 两股物流至两个 塔模块上 连接RadFrac所需 物流 整理工艺流程图
Sensitivity
点New按钮
在弹出窗口中输入任务ID
33
(2)定义因变量
2.4灵敏度分析
NSTAGE为精馏塔 所需理论板数
点New按钮，输入因变量名称
在弹出窗口中定义因变量类型
34
(3)定义自变量
2.4灵敏度分析
自变量选择 回流比RR
输入自变量变化范围和步长 （RR的下限要大于最小回流比）
Aspen_Plus应用-塔器(北京化工大学)解析
49
3.2 模块数据输入
(5)Condenser设定
输入完成，按Next 键开始模拟计算
输入经过冷凝器 后的过冷温度。 （非必填项）
50
3.严格精馏模块RadFrac
3.3模拟运算及结果查看
(1)查看物流结果
达不到分离效果 可用设计规定来优化
51
3.严格精馏模块RadFrac
7
2.1建立工艺流程图
（3）选用模块: DSTWU
选取这三个不同的 图标，仅仅是外形 不同，功能是一样 的
DSTWU模型用于对 塔的简捷设计计算， 它可以估算最小回流 比和最小理论板数。
8
2.1建立工艺流程图
（4）连接流股
点击Material Streams 连接流股
Distillate 塔顶采出
2.简捷精馏模块DSTWU
2.3 模拟计算及结果查看
输入完成，ห้องสมุดไป่ตู้Data Brower键查看模拟结果
计算结束 无错误提示 无警告提示
25
2.简捷精馏模块DSTWU
2.3 模拟计算及结果查看
查看物流结果
塔顶甲醇分率满足： 甲醇回收率： 20138.8*0.999/ 质量分率0.999 (55000*0.268) =0.994≈0.995
b)输入描述信息 Description
c)输入帐号信息 Accounting
13
2.2前期输入
(1)输入全局变量
d)修改Report Options部分选项
Fraction basis Mole 选上 Mass 选上
14
2.2前期输入
(2)输入化学组分
（a）Formula 表项中 分别输入水和甲醇分子式 （b）Component 表项中 对化学组分重命名，便于自己识别 例： 甲基环戊烷 ID：METHY-01
利用ASPEN PLUS 设计和优化萃取精馏塔
[16,17]
Hayden-O’Connell 方程的热力学模型为 NRTL-HOC[15]， 故 本 设 计 在 Aspen Plus 的 Properties 模 块 中 选 择 NRTL-HOC 模型。
：
其中：
Gij exp ij ij
摘要：本文利用 Aspen Plus 软件，以醋酸-水体系为例，概念设计和优化萃取精馏过程。热力学模型选择 NRTL 活度系数方程和 Hayden-O’Connell 逸度系数方程，采用 Aspen Plus 的 DSTWU 模块，确定萃取精馏塔和溶剂回收塔的初始参数。在初始参数下， 利用 Aspen Plus 的 RadFRac 模块对两塔精算，并利用 Sensitivity 模块，分别优化两塔的原料和萃取剂进料位置、回流比、萃取剂对 原料的进料比等参数。 设计和优化结果为： 萃取精馏塔塔板数为 30， 原料进料板为第 8 块， 萃取剂的进料板为第 3 块， 回流比为 3， 萃取剂与原料进料比（质量）为 1.6；溶剂回收塔塔板数为 20，进料板为第 7 块，回流比为 2。此参数下，利用 RadFRac 模块进行 全流程模拟， 结果， 产品冰醋酸的质量分数达 0.9975， 两塔再沸器总热负荷为 6545 kW， 生产 1t 冰醋酸耗费蒸汽 （1MPa） 量为 4.25 t，与文献报道的普通精馏过程相比，可节约能耗 52.23%。概念设计和优化的结果对工业化设计和生产具备指导意义。 关键词：Aspen plus；萃取精馏；醋酸；概念设计；优化 中图分类号：TQ028 文献标识码：A 文章编号：1001-4160（2010）00- -
4.2.4 进料比的影响 萃取剂与原料进料比（质量）对分离效果影响如图 5 所示。当进料比≤1.6 时，增加进料比，塔底釜液中水 的质量分数降低；当进料比>1.6 时，增加进料比，水的 质量分数反而提高，因为萃取剂的流量增加到一定程度 之后，有些水份开始被萃取剂液相携带入塔底，使得分 离效果降低。因此，最佳进料比（质量）为 1.6。
ASPEN软件进行精馏塔设计
1引言1.1ASPEN PLUS概述Aspen Plus是大型通用流程模拟系统，源于美国能源部七十年代后期在麻省理工学院（MIT）组织的会战，开发新型第三代流程模拟软件。
该项目称为“过程工程的先进系统”（Advanced System for Process Engineering，简称ASPEN），并于1981年底完成。
1982年为了将其商品化，成立了AspenTech公司，并称之为Aspen Plus。
该软件经过20多年来不断地改进、扩充和提高，已先后推出了十多个版本，成为举世公认的标准大型流程模拟软件，应用案例数以百万计。
全球各大化工、石化、炼油等过程工业制造企业及著名的工程公司都是Aspen Plus 的用户。
1.2精馏塔概述精馏塔是进行精馏的一种塔式汽液接触装置，又称为蒸馏塔。
有板式塔与填料塔两种主要类型。
根据操作方式又可分为连续精馏塔与间歇精馏塔。
蒸气由塔底进入。
蒸发出的气相与下降液进行逆流接触，两相接触中，下降液中的易挥发(低沸点)组分不断地向气相中转移，气相中的难挥发(高沸点)组分不断地向下降液中转移，气相愈接近塔顶，其易挥发组分浓度愈高，而下降液愈接近塔底，其难挥发组分则愈富集，从而达到组分分离的目的。
由塔顶上升的气相进入冷凝器，冷凝的液体的一部分作为回流液返回塔顶进入精馏塔中，其余的部分则作为馏出液取出。
塔底流出的液体，其中的一部分送入再沸器，加热蒸发成气相返回塔中，另一部分液体作为釜残液取出。
1.2.1 精馏塔的分类气－液传质设备主要分为板式塔和填料塔两大类。
精馏操作既可采用板式塔，也可采用填料塔，填料塔的设计将在其他分册中作详细介绍，故本书将只介绍板式塔。
板式塔为逐级接触型气－液传质设备，其种类繁多，根据塔板上气－液接触元件的不同，可分为泡罩塔、浮阀塔、筛板塔、穿流多孔板塔、舌形塔、浮动舌形塔和浮动喷射塔等多种。
板式塔在工业上最早使用的是泡罩塔(1813年)、筛板塔(1832年)，其后，特别是在本世纪五十年代以后，随着石油、化学工业生产的迅速发展，相继出现了大批新型塔板，如S型板、浮阀塔板、多降液管筛板、舌形塔板、穿流式波纹塔板、浮动喷射塔板及角钢塔板等。
Aspen Plus精馏模拟(塔设计)
Aspen plus精馏模拟实例教程1. Aspen Plus 简介进入Aspen Plus后，出现图1所示的Aspen Plus软件操作界面.图1操作界面构成·标题条：在该栏目中显示运行标识. 在你给出运行名字之前，Simulation1是缺省的标识. ·拉式菜单：Aspen Plus的功能菜单. 这些下拉式菜单与Windows的标准菜单类似.·工艺流程窗口：在该窗口中可以建立及连接所要模拟的工艺流程.·模式选择按钮：按下此按钮你可以关闭插入对象的插入模式，并返回到选择模式.·模型库：在这里列出建立模型可用的任何单元操作的模型..·状态域：显示当前有关运行的状态信息.·快速访问按钮：快速执行Aspen Plus相应的命令。
这些快捷按钮与其它Windows程序的快速访问按钮类似.·Next按钮（N->）：设计过程的任意时刻点击它，系统都会自动跳转到当前应当进行的工作位置，这为我们输入数据提供了极大的方便.2 Aspen Plus模拟精馏简介（1）塔模型分类做塔新流程模拟分析必须先进行简捷塔计算--- 塔的初步设计. 计算结果为理论板数、进料位置、最小回流比、塔顶/釜热负荷. 然后进行塔精确模拟分析，简捷塔计算结果做为精确计算的输入依据. 本文以甲醇-水混合物系分离为例，首先介绍初步设计方法，然后介绍复杂塔模拟计算。
为初学者提供帮助。
Aspen Plus塔模型分类如下表.模型简捷蒸馏 DSTWU、 Distl 、SCFrac严格蒸馏 RadFrac、 MultiFrac、 PetroFrac、 RateFrac（2）精馏塔的模拟类型精馏塔的模拟类型可以分为设计式和操作式模拟计算. 可以通过定义模型的回流比进行设计型计算，又可以定义塔板数进行操作型计算. 本章我们进行设计计算，在下一章中进行操作型计算.（3）设计实例常压操作连续筛板精馏塔设计，设计参数如下[1]：进料组份：水63.2%、甲醇38.6%（质量分率）；处理量：水甲醇混合液55t/h；进料热状态：饱和液相进料；进料压力：125 kPa；操作压力：110 kPa；单板压降：≤0.7 kPa；塔顶馏出液：甲醇量大于99.5 %（质量分率）塔底釜液：水量大于99.5 %；（质量分率）.回流比：自选；全塔效率：E T=52%热源：低压饱和水蒸汽；我们通过这个实例学习Aspen Plus精馏模拟应用.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·DSTWU 规定与估算内容规 定目 的其它结果轻重关键组分的回收率 最小回流比和最小理论级数 理论级数 必需回流比回流比必需理论级数进料位置、冷凝器、再沸器的热负荷·DSTWU 计算结果浏览汇总结果、物料和能量平衡结果、回流比对级数曲线.3.1 定义模拟流程本节任务：·创建精馏塔模型 ·绘制物流·模块和物流命名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.图3.1-2在空白流程图上单击，即可绘出一个精馏塔模型如图3.1-3所示.图3.1-32）绘制物流单击流股单元下拉箭头，选择流股类型，在这里我们选择 material 类型. 选择后得到图3.1-4所示.图3.1-4在箭头提示下我们可以根据需要来绘制流股，其中红色箭头表示必须定义的流股，蓝色箭头表示可选定义的流股，不同的模型根据设计任务绘制. 本例一股进料、塔顶和塔底两股出料，如图3.1-5.图3.1-53）模块和物流命名选择中流股/模块（单击流股/模块），点击鼠标右键，在弹出的菜单中选择 rename stream 或 rename block，在对话框中输入改后的名称，即可改变名称.在这里我们将入料改为FEED；塔顶出料改为D；塔底出料改为L；改变名称后的流程图如图3.1-6所示.图3.1-6至此，本节创建模拟流程任务完成，我们将在N-> 快捷键引导下进入下一步操作.3.2 模拟设置单击N-> 快捷键，进入初始化设置页面，如图3.2-1. 用户可以对Aspen Plus做全局设置、定义数据输入输出单位等.·定义数据输入输出单位Aspen plus提供了英制、公斤米秒制、国际单位制三种单位制. 输入数据可以在输入时改变单位，输出报告则按在此选择的单位制输出.系统自身有一套默认的设置。
AspenPlus优化设计丙酮吸收塔.doc
Aspen Plus优化设计丙酮吸收塔【摘要】吸收传质过程中，吸收剂用量越大，吸收效果越好，精度越高。
但是如果吸收剂用量过大，就会造成解析过程中负担过重。
所以本案优化的目标为：用最小的吸收剂用量达到指定的吸收精度。
首先要初步估算一个吸收剂用量，再确定平衡级数。
这样就可以用RateFrac模块确定填料高度；然后做一次灵敏度分析，确定一个合适的吸收剂用量以及所对应的填料高度；然后将其回带到原计算过程中，再做一次灵敏度分析，确定出第一次灵敏度分析中所确定的填料高度下所对应的塔径；最后将填料总高度进行分段、圆整，再一次回带到原计算过程中进行核算，至此，模拟计算结束。
【关键词】Aspen Plus；吸收；优化设计1.设计参数操作温度 50℃操作压力 0.12MPa气相摩尔流量 42kmol/h摩尔分率 H20-0；PH-0.255；ACE-0.169；N2-0.432；O2-0.144吸收剂 H2O填料种类 DN38聚丙烯阶梯环混合气出口丙酮含量 50ppm2.初步计算Aspen Plus软件中的RateFrac模块是模拟诸如吸收、气提和精馏等所有类型的多级汽液分离过程的速率型非平衡级模型。
初步计算主要是为了找到一个较佳的塔高度和塔直径。
然后进一步确定一个较佳的吸收剂流量，为后面的核算做准备。
2.1定义流程使用AspenPlus下的RateFrac模块创建流程图。
如图2-1所示。
2.2定义组分设定单位制为公制（MET），混和气主要成分为丙酮、苯酚、氮气、氧气，吸收剂主要成分为清水。
2.3定义特性计算方法定义热力学方法为NRTL-RK（如图2-2所示）。
“NRTL-RK”方程对酮、醇、醚体系具有较高的预测精度，对于含水系统，“NRTL-RK”方程通常比其他方程拟合的更好。
“NRTL-RK”模型是一种计算多元体系液相活度系数的特性计算方法，它的优点不但在关联强极性物系时效果较好，更主要的是可以从二元体系的关联参数直接计算多元体系，而不必引入多元体系特有的参数。
Aspen_Plus应用塔设备设计
d.选择精馏过程中 的有效相态。 e.选择塔模块收敛方法 此项对流程收敛非常 重要
50
3.2 模块数据输入
(2)Configuration设定
f.从列表框中选择 操作变量类型。
51
3.2 模块数据输入
(3)Streams设定
输入进料板位置
52
3.2 模块数据输入
(4)Pressure设定
输入第一级理论 板压力
(2)Design Spec设计规定优化
(b)定义自变量
点击Next键运行
自变量为回流比R
60
3.4结果分析与改进
(2)Design Spec设计规定
(c)查看设计规定运行结果
塔顶采出甲醇纯度 达到要求
61
3.4结果分析与改进
(2)Design Spec设计规定
(c)查看设计规定运行结果
塔顶温度为58.6℃ 可考虑通过降低塔顶压力 使塔顶温度降低至45℃左 右，从而降低能耗
点击此项自动 填入所有表项
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2.4灵敏度分析
(5)查看结果，绘制RR-NSTAGE图
a.定义X轴数据 左键选取RR这 一列数据 在菜单栏上选 取 PlotX-Axis Variable
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2.4灵敏度分析
(5)查看结果，绘制RR-NSTAGE图
b.定义Y轴数据 左键选取 NSTAGE这一列 数据 在菜单栏上选 取 PlotY-Axis Variable
4
1.1简捷塔模块
本节课学习DSTWU模块
5
1.2 严格塔模块
我们主要学习RadFrac模块
6
塔设计案例
甲醇和水的精馏分离 进料组成 甲醇：38.6wt% 水：63.2wt%
Aspen Plus应用塔设备设计
输入完成，按Next 键开始模拟计算
（d）输入轻/重关键组分 及其在塔顶采出中 的mole回收率
进料甲醇：36.8wt% 甲醇纯度：99.9wt% 回收率：99.5%
SD0/F=0.368*99.5%/0.999 =0.3665 水回收率=(SD0*0.1%)/(F*0.632) =0.00058
24
29
2.4灵敏度分析
(2)定义因变量
NSTAGE为精馏塔 所需理论板数
点New按钮，输入因变量名称 在弹出窗口中定义因变量类型
30
2.4灵敏度分析
(3)定义自变量
自变量选择 回流比RR
输入自变量变化范围和步长 （RR的下限要大于最小回流比）
2.2数据输入
(1)输入全局变量 (2)输入化学组分 (3)输入/修改物性方法 (4)输入进料物流数据 (5)设定模块数据
11
2.2前期输入
(1)输入全局Hale Waihona Puke 量输入Title （可不输入）
不含固体，不用改变 稳态过程，不用改变 物流计算基准 由Mole改成Mass
12
2.2前期输入
(1)输入全局变量
FEED 进料流股连接处
Bottom 塔底抽出
9
2.1建立工艺流程图
（5）整理工艺流程图
重命名塔模块、流股 调整模块 大小、流股 位置 保存模拟 项目
Example4_1 Column Appl 模拟项目名称 最好不用中文，文件所在目录也 最好不用中文，避免运行错误
10
2.简捷精馏模块DSTWU
2.简捷精馏模块DSTWU
2.3 模拟计算及结果查看
输入完成，按Data Brower键查看模拟结果
计算结束 无错误提示 无警告提示
Aspen Plus应用塔设备设计
3.1 建立工艺流程图
3.严格精馏模块RadFrac
• （1）在工艺流程窗口插入RadFrac模块
• （2）用Manipulators的Dupl模块复制T1 进料流股作为RadFrac进料
• （3）连接RadFrac模块各流股
39
流股连接
• 选中T1进料T1F，右键，选取 Reconnect Destination
49
3.严格精馏模块RadFrac
模拟运算及结果查看
(1)查看物流结果
达不到分离效果 可用设计规定来优化
50
3.严格精馏模块RadFrac
结果分析与改进
(1)灵敏度分析优化进料板位置
51
3.4结果分析与改进
(1)灵敏度分析优化进料板位置
进料板位置还是在15块
52
(2)Design Spec设计规定
3.4结果分析与改进
塔顶采出甲醇纯度 达到要求
56
(2)Design Spec设计规定
(c)查看设计规定运行结果
3.4结果分析与改进
塔顶温度为58.6℃ 可考虑通过降低塔顶压力 使塔顶温度降低至45℃左 右，从而降低能耗
回流比为
57
3.严格精馏模块RadFrac
通过Tray Sizing的New按钮新建一个设计表项
31
2.4灵敏度分析
(5)查看结果，绘制RR-NSTAGE图
• 左键选取RR这 一列数据
• 在菜单栏上选 取
PlotX-Axis Variable
32
2.4灵敏度分析
(5)查看结果，绘制RR-NSTAGE图
• 左键选取 NSTAGE这一列 数据
• 在菜单栏上选 取
Variable
ASPEN软件进行精馏塔设计
1引言1.1ASPEN PLUS概述Aspen Plus是大型通用流程模拟系统，源于美国能源部七十年代后期在麻省理工学院（MIT）组织的会战，开发新型第三代流程模拟软件。
该项目称为“过程工程的先进系统”（Advanced System for Process Engineering，简称ASPEN），并于1981年底完成。
1982年为了将其商品化，成立了AspenTech公司，并称之为Aspen Plus。
该软件经过20多年来不断地改进、扩充和提高，已先后推出了十多个版本，成为举世公认的标准大型流程模拟软件，应用案例数以百万计。
全球各大化工、石化、炼油等过程工业制造企业及著名的工程公司都是Aspen Plus 的用户。
1.2精馏塔概述精馏塔是进行精馏的一种塔式汽液接触装置，又称为蒸馏塔。
有板式塔与填料塔两种主要类型。
根据操作方式又可分为连续精馏塔与间歇精馏塔。
蒸气由塔底进入。
蒸发出的气相与下降液进行逆流接触，两相接触中，下降液中的易挥发(低沸点)组分不断地向气相中转移，气相中的难挥发(高沸点)组分不断地向下降液中转移，气相愈接近塔顶，其易挥发组分浓度愈高，而下降液愈接近塔底，其难挥发组分则愈富集，从而达到组分分离的目的。
由塔顶上升的气相进入冷凝器，冷凝的液体的一部分作为回流液返回塔顶进入精馏塔中，其余的部分则作为馏出液取出。
塔底流出的液体，其中的一部分送入再沸器，加热蒸发成气相返回塔中，另一部分液体作为釜残液取出。
1.2.1 精馏塔的分类气－液传质设备主要分为板式塔和填料塔两大类。
精馏操作既可采用板式塔，也可采用填料塔，填料塔的设计将在其他分册中作详细介绍，故本书将只介绍板式塔。
板式塔为逐级接触型气－液传质设备，其种类繁多，根据塔板上气－液接触元件的不同，可分为泡罩塔、浮阀塔、筛板塔、穿流多孔板塔、舌形塔、浮动舌形塔和浮动喷射塔等多种。
板式塔在工业上最早使用的是泡罩塔(1813年)、筛板塔(1832年)，其后，特别是在本世纪五十年代以后，随着石油、化学工业生产的迅速发展，相继出现了大批新型塔板，如S型板、浮阀塔板、多降液管筛板、舌形塔板、穿流式波纹塔板、浮动喷射塔板及角钢塔板等。
ASPENPLUS实例脱丁烷塔课程设计
ASPENPLUS实例脱丁烷塔课程设计编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（ASPENPLUS实例脱丁烷塔课程设计）的内容能够给您的工作和学习带来便利。
同时也真诚的希望收到您的建议和反馈，这将是我们进步的源泉，前进的动力。
本文可编辑可修改，如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅，最后祝您生活愉快业绩进步，以下为ASPENPLUS实例脱丁烷塔课程设计的全部内容。
分离过程课程设计—-脱丁烷塔设计学院:化工与药学院专业：化学工程与工艺年级班别：XX级X班学号:XXXXXXX学生姓名：XXX指导教师：XXX目录目录 (1)任务书 (2)ASPEN PLUS模拟过程 (3)1、启动ASPEN PLUS软件 (3)2、创建简捷精馏塔模型 (4)3、绘制物流 (4)4、模块和物流命名 (5)5、输入用户名 (6)6、定义组分 (6)7、物性方程 (8)8、流股参数输入 (8)9、运行程序 (10)10、确定塔顶、塔底的物料组成以及温度 (11)11、算最小回流比，确定操作回流比，理论塔板数，进料位置 (12)12、灵明度分析 (12)参考文献 (21)设计体会 (22)任务书设计题目:已知:某石油催化裂解的脱丁烷塔的进料组成如下：进料量F=3930kmol/h,泡点进料,全塔平均操作压力700kpa 进料组成(摩尔分数）：C3 =0.6361iC4 =0.1018nC4 =0.1527iC5 =0。
0254C6 =0.0509C7 =0.0102C8 =0.0127C9 =0.0102分离要求：正丁烷在塔顶的回收率不小于99%,异戊烷在塔釜中的回收率不小于85％设计内容：筛板塔1.确定塔顶、塔底的物料组成以及温度2。
求算最小回流比,确定操作回流比3.理论塔板数，进料位置ASPEN PLUS模拟过程1、启动ASPEN PLUS软件启动ASPEN PLUS软件后首先出现如下图窗口，选择Template并点击OK按钮。
Aspen吸收塔的设计
Aspen吸收塔的设计SO2吸收塔的设计计算矿石焙烧炉送出的气体冷却到25℃后送入填料塔中，用20℃清水洗涤以除去其中的SO2。
入塔的炉气流量为2400hm/3，其中SO2摩尔分率为0.05，要求SO2的吸收率为95%。
吸收塔为常压操作。
试设计该填料吸收塔。
解（1）设计方案的确定用水吸收SO2属于中等溶解度的吸收过程，为提高传质效率，选用逆流吸收过程。
因用水作为吸收剂，且SO2不作为产品，故采用纯溶剂。
（2）填料的选择对于水吸收SO2的过程，操作过程及操作压力较低，工业上通常选用塑料散装填料。
在塑料散装填料中，塑料阶梯环填料的综合性能较好，故此选用聚丙烯阶梯环填料。
（3）工艺参数的计算步骤1：全局性参数设置。
计算类型为“Flowsheet”，选择计量单位制，设置输出格式。
单击“Next”，进入组分输入窗口，假设炉气由空气（AIR）和SO2组成。
在“Component ID”中依次输入H2O，AIR，SO2。
步骤2：选择物性方法。
选择NRTL方程。
步骤3：画流程图。
选用“R adFrac”严格计算模块里面的“ABSBR1”模型，连接好物料线。
结果如图3-1所示。
图3-1 水吸收SO2流程图步骤4：设置流股信息。
按题目要求输入进料物料信息。
初始用水量设定为400kmol/h。
步骤5：吸收塔参数的输入。
在“Blocks|B1|Setup”栏目，输入吸收塔参数。
吸收塔初始模块参数如表3-1所示。
其中塔底气相GASIN由第14块板上方进料，相当于第10块板下方。
Calculationtype Equili briumNumber of stages13 Condenser None Reboiler NoneValid Vaporphases -LiquidConvergenc eStandard Feedstage WATE R1GA SIN14 Pressure(kPa) Sta ge 1 101.325表3-1 吸收塔初始参数至此，在不考虑分离要求的情况下，本流程模拟信息初步设定完毕，运行计算，结果如图3-2所示。
ASPEN软件进行精馏塔设计
1引言1.1ASPENPLUS概述AspenPlus是大型通用流程模拟系统，源于美国能源部七十年代后期在麻省理工学院（MIT）组织的会战，开发新型第三代流程模拟软件。
该项目称为“过程工程的先进系统”（Advanc ed System for Proces s Engine ering，简称ASPE N），并于1981年底完成。
1982年为了将其商品化，成立了Asp enTec h公司，并称之为As pen Plus。
该软件经过20多年来不断地改进、扩充和提高，已先后推出了十多个版本，成为举世公认的标准大型流程模拟软件，应用案例数以百万计。
全球各大化工、石化、炼油等过程工业制造企业及著名的工程公司都是Aspen Plus 的用户。
1.2精馏塔概述精馏塔是进行精馏的一种塔式汽液接触装置，又称为蒸馏塔。
有板式塔与填料塔两种主要类型。
根据操作方式又可分为连续精馏塔与间歇精馏塔。
蒸气由塔底进入。
蒸发出的气相与下降液进行逆流接触，两相接触中，下降液中的易挥发(低沸点)组分不断地向气相中转移，气相中的难挥发(高沸点)组分不断地向下降液中转移，气相愈接近塔顶，其易挥发组分浓度愈高，而下降液愈接近塔底，其难挥发组分则愈富集，从而达到组分分离的目的。
由塔顶上升的气相进入冷凝器，冷凝的液体的一部分作为回流液返回塔顶进入精馏塔中，其余的部分则作为馏出液取出。
塔底流出的液体，其中的一部分送入再沸器，加热蒸发成气相返回塔中，另一部分液体作为釜残液取出。
1.2.1 精馏塔的分类气－液传质设备主要分为板式塔和填料塔两大类。
精馏操作既可采用板式塔，也可采用填料塔，填料塔的设计将在其他分册中作详细介绍，故本书将只介绍板式塔。
板式塔为逐级接触型气－液传质设备，其种类繁多，根据塔板上气－液接触元件的不同，可分为泡罩塔、浮阀塔、筛板塔、穿流多孔板塔、舌形塔、浮动舌形塔和浮动喷射塔等多种。
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图 3.3-2
选择所需组分，点击面的 add 按钮，该组分就被添加到组分列表中. 用同样方法输入水 分，结果如图 3.3-3 所示.
图 3.3-3
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单击 N-> 快捷键, 进入模块定义页. 在此流程中只有 column /Dstwu 一个模型. 在窗口左 侧的目录树结构中选择的 Blocks 文件夹，可看到我们在流程图中定义的 B1 模块.
由于我们进行的是设计型计算，要求计算理论塔板数等，因此，这里需要定义回流比.
·定义回流（Column specifications）
·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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·定义再沸器和冷凝器的压力（Pressure） ·定义冷凝器类型（Condenser specifications）
选择全冷器（Total Condenser）
输入完成后界面如图 3.6.
图 3.6
至此，数据全部输入完毕.，可以进行模拟计算了.
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我们通过这个实例学习 Aspen Plus 精馏模拟应用.
Aspeቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 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
·DSTWU 规定与估算内容
规定 轻重关键组分的回收率 理论级数 回流比
目的 最小回流比和最小理论级数 必需回流比 必需理论级数
其它结果 进料位置、冷凝器、再沸器 的热负荷
·DSTWU计算结果 浏览汇总结果、物料和能量平衡结果、回流比对级数曲线.
3.1 定义模拟流程
本节任务：
·创建精馏塔模型 ·绘制物流 ·模块和物流命名
·定义进料热状态（state variables） 对于不同的进料热状态选择不同的参数. 本例进料热状态为饱和液体参数如下： Vapor fraction（汽相分率）： 0； Pressure（压力）：输入 125 kPa.
·定义进料流量（Total Flow） 根据不同需要可以定义摩尔体积质量或标准体积流量.本例输入 195950kg/hr.
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
Aspen Plus 塔模型分类如下表.
简捷蒸馏 严格蒸馏
模型 DSTWU、 Distl 、SCFrac RadFrac、 MultiFrac、 PetroFrac、 RateFrac
（2）精馏塔的模拟类型
精馏塔的模拟类型可以分为设计式和操作式模拟计算. 可以通过定义模型的回流比进行 设计型计算，又可以定义塔板数进行操作型计算. 本章我们进行设计计算，在下一章中进行 操作型计算.
进行计算. 运行完成后点击该页上的 图标，进入运行结果显示页，如图 3.7-2.
图 3.7-1 图 3.7-2
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通过选择目录树中的不同文件夹，可以查看 Streams、Blocks 计算结果. 在 Blocks / Column 页，可看到塔的设计参数. 包括最小回流比、实际回流比、最小理论板数、 实际理论板、数冷凝器和再沸器的热负荷等. 如图 3.7-3 所示.
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2 Aspen Plus 模拟精馏简介
（1）塔模型分类
做塔新流程模拟分析必须先进行简捷塔计算--- 塔的初步设计. 计算结果为理论板数、 进料位置、最小回流比、塔顶/釜热负荷. 然后进行塔精确模拟分析，简捷塔计算结果做为精 确计算的输入依据. 本文以甲醇-水混合物系分离为例，首先介绍初步设计方法，然后介绍复 杂塔模拟计算。为初学者提供帮助。
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Aspen plus 精馏模拟实例教程
1. Aspen Plus 简介
进入 Aspen Plus 后，出现图 1 所示的 Aspen Plus 软件操作界面.
图1
操作界面构成
图 3.4-1
单击 N-> 快捷键，进入图 3.4-2 所示界面.
图 3.4-2
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3.5 定义流股条件
单击 N-> 快捷键，进入流股参数输入页. 同时在 data browser 窗口左侧的目录树 streams 文件夹中，可看到我们在流程图中定义的三股物料（D、FEED、L），其中 FEED 流股为已知 流股，D、L 流股为待定流股. 故我们仅定义 FEED 流股的状态参数，这时我们可以看到左侧 FEED 文件夹处于激活状态.
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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
·标题条：在该栏目中显示运行标识. 在你给出运行名字之前，Simulation1 是缺省的标识. ·拉式菜单：Aspen Plus 的功能菜单. 这些下拉式菜单与 Windows 的标准菜单类似. ·工艺流程窗口：在该窗口中可以建立及连接所要模拟的工艺流程. ·模式选择按钮：按下此按钮你可以关闭插入对象的插入模式，并返回到选择模式. ·模型库：在这里列出建立模型可用的任何单元操作的模型.. ·状态域：显示当前有关运行的状态信息. ·快速访问按钮：快速执行 Aspen Plus 相应的命令。这些快捷按钮与其它 Windows 程序的 快速访问按钮类似. ·Next 按钮（N->）：设计过程的任意时刻点击它，系统都会自动跳转到当前应当进行的工 作位置，这为我们输入数据提供了极大的方便.
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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3.4 确定物性计算方法
单击 N-> 快捷键，进入特性方法选择页面，如图 3.4-1. 根据不同的物系选择不同的物性计算方法. 对于理想物系可以选择 Ideal 方法；非理想物 系可选择典型的 Wiston 或 Uniquac 等方法；电解质溶液也有其相应的计算方法. 物性计算方法在 Base Method 栏的下拉框中选择. 在这里我们选择了 NRTL-PK 方法， 其他设置由系统默认确定.
图 3.1-2
在空白流程图上单击，即可绘出一个精馏塔模型如图 3.1-3 所示.
图 3.1-3
2）绘制物流 单击流股单元下拉箭头，选择流股类型，在这里我们选择 material 类型. 选择后得到图
3.1-4 所示.
图 3.1-4
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（3）设计实例
常压操作连续筛板精馏塔设计，设计参数如下[1]： 进料组份：水 63.2%、甲醇 38.6%（质量分率）； 处理量：水甲醇混合液 55t/h； 进料热状态：饱和液相进料； 进料压力：125 kPa； 操作压力：110 kPa； 单板压降：≤0.7 kPa； 塔顶馏出液：甲醇量大于 99.5 %（质量分率） 塔底釜液： 水量大于 99.5 %；（质量分率）. 回流比：自选； 全塔效率：ET=52% 热源：低压饱和水蒸汽；
图 3.7-3
3.8 灵敏度分析
3.8.1 回流比对塔盘数的影响分析
在实际问题中我们比较关心一个变量随另一个变量变化的趋势，既所谓的灵敏度分析，这 一方法可用来进行流程的优化. 下面我们结合前面的实例，来介绍在 Aspen plus 中如何进行 灵敏度分析.
3.3 定义组份
本节任务： ·输入物料化学成份
单击 N-> 快捷键直到进入进料参数输入页，如图 3.3-1 所示.
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图 3.3-1
在此窗口中，我们可以定义流程中所涉及的化学组分. 定义方法有两种： 1) 可以在 component ID 或 component name 中直接输入组分的英文名称. 其中 Component ID 是该组分的代号，用户可以进行定义和修改. 2) 可以使用 Aspen plus 提供的 find 工具，查找 Aspen plus 提供的组份. 单击 find 按钮， 进入组份查找页，在对话框中输入组分的英文名称或分子式，也可以输入其部分字符串. 这 里我们输入甲醇分子式 CH4O（注意不能输入 CH3OH），点击 find now 按钮，查找结果出现 在下面列表中，如图 3.3-2.