用Aspen模拟板式塔与填料塔的区别

用Aspen 模拟塔单元操作分为操作模拟和设计计算。两种模拟计算方法有所不同。

1 填料塔操作模拟

模拟已知的填料操作可以用radFrace 和rateFrace模块。

模拟操作是对已有的塔进行操作模拟，塔的结构参数是已知的，通过调节某些参数来与实际生产情况吻合。填料塔操作模拟要有两个难点问题：一是平衡级数的选择，二是调节那些参数选择。

1.1 平衡级数

rateFrace 和radFrace 模块要求输入板数，和板式塔模拟操作一样，操作模拟数据应该是实际塔的参数，这里要输入实际塔的板数。对于板式塔没有问题，但对于填料塔的实际板数如何取？

作操作模拟时，和rateFrace和radFrace模块板数（平衡级数）可以任意取，只是计算精度的问题。然后，设置填料核算（Pack Rating）中的每段填料高度（Section pack height）与之对应。如：某填料塔实际填料高度15m，进行操作模拟时，塔板数（Number of stages）输入为5，则在下面的Pack Rating 页的Packed height 栏选择Section packed height 并填入3。

这里的实际级数最好不要小于理论级数，在不确定理论级数时应尽量多取。

1.2 调节参数

进行塔操作模拟时，通过调节塔板效率来与实际相吻合。

和板式塔一样，如果不输入塔板效率则系统按选择的计算方法计算塔板效率（这个效率计算方法有两种：Vaporization efficiencies和Murphree efficiencies）。作操作模拟时按计算效率得到的结果和实际值会不一致，这时通过调节塔板效率来与实际相吻合。

2 填料塔设计

填料精馏塔与填料吸收塔的设计计算有所区别，对于单进料的精馏塔，与板式塔设计计算一样，首先用简捷模块计算理论板数，然后radFrace 或rateFrace 模块进行详细计算。无论用那种模块，设计计算都要用到设计规定，通过调整填料高度来满足设计要求。

填料塔设计比板式塔复杂，原因是由于填料塔设计本身的复杂性，设计软件无法依据给定的设计参数，按照某一个不变的设计路线作出最后的设计结果，需要设计者利用各模块的功能，自己设计一个计算路线，完成给定的设计任务。

2.1 用RadFrace计算

1.吸收剂用量的初步估算（手算）

目的：为RateFrace 计算填料高度准备数据。

2.确定理论板数（手算）

目的：为RadFrace 详细设计计算准备数据（RadFrace 模型需要理论平衡级数）。

3.用RateFrace 模块确定填料高度

目的：为RadFrace 详细设计计算提供数据。

4.用RadFrace 模块详细设计计算

5.核算

该方案手算内容较多，是很难接受的一种算法。

2.2 用RateFrace计算

1.吸收剂用量的初步估算（手算）

目的：为RateFrace 计算填料高度准备数据。

2. 初步计算填料高度

估算一塔径，用RateFrace 模块的设计规定，初步计算填料高度。

3.确定塔径与填料高度

用灵敏度分析，研究填料高度与塔径的关系，选择合适的塔径及对应的填料高度，

4.核算

对确定的塔径和填料高度的塔进行最后核算，得出最后结果。

rate给出的计算结果不够充分。

2.3 用RateFrace和RadFrace结合计算

1.吸收剂用量的初步估算（手算）

2. 确定平衡级数

用RateFrace 模块的设计规定，计算填料高度H 和等板高度HEPT。进而得到理论板数

NT=H / HEPT。

3.用RadFrace 进行初步设计

4.用RadFrace 进行最后核算

一、板式塔工艺设计

首先要知道工艺计算要算什么？要得到那些结果？如何算？然后再进行下面的计算步骤。（参考）

其次要知道你用的软件（或软件模块）能做什么，不能做什么？你如何借助它完成给定的设计任务。

记住：你是工艺设计者，没有aspen 你必须知道计算过程及方法，能将塔设计出来，这是你经过课程学习应该具有的能力，理论上讲也是进入毕业设计的前提。只是设计过程中将复杂的计算过程交给aspen 完成，aspen 只替你计算，不能替你完成你的设计。做不到这一点说明工艺设计部份还不合格，毕业答辩就可能要出问题，实际的这是开题时要做的事的一部份，开题答辩就是要考察这个方面的问题。

设计方案，包括设计方法、路线、分析优化方案等，应该是设计开题报告中的一部份。没有很好的设计方案，具体作时就会思路不清晰，足见开题的重要性。下面给出工艺设计计算方案参考，希望借此对今后的结构和强度设计作一个详细的设计方案，明确的一下接下来所有工作详细步骤和方法，以便以后设计工作顺利进行。

板式塔工艺计算步骤

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) 组份分割，确定是否为清晰分割；

(2)估计塔顶与塔底的组成。

得出结果：塔顶馏出液的中关键轻组份与关键重组份的回收率

参考：《化工原理》有关精馏多组份物料平衡的内容。

2.用简捷模块（DSTWU）进行设计计算

目的：结合后面的灵敏度分析，确定合适的回流比和塔板数。

方法：选择设计计算，确定一个最小回流比倍数。

得出结果：理论塔板数、实际板数、加料板位置、回流比，蒸发率等等RadFarce 所需要的所有数据。

3.灵敏度分析

目的：1.研究回流比与塔径的关系（NT-R），确定合适的回流比与塔板数。

2.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：可以作回流比与塔径的关系曲线（NT-R），从曲线上找到你所期望的回流比及塔板数。

得到结果：实际回流比、实际板数、加料板位置。

4. 用DSTWU再次计算

目的：求解aspen塔详细计算所需要的输入参数。

方法：依据步骤3得到的结果，进行简捷计算。

得出结果：加料板位置、回流比，蒸发率等等RadFarce 所需要的所有数据。

5. 用详细计算模块（RadFrace）进行初步设计计算

目的：得出结构初步设计数据。

方法：用RadFrace 模块的Tray Sizing（填料塔用PAking Sizing），利用第4步（DSTWU）得出的数据进行精确设计计算。

主要结果：塔径。

6. 核算

目的：确定工艺计算的最后结果。

方法：对第5 步的计算结果（如：塔径等）按设计规范要求进行必要的圆整，用RateFrace 或RateFrace 模块的Tray Rating（填料塔用PAking Sizing），对塔进行设计核算。

结果：塔工艺设计的所有需要的结果。

如果仅是完成设计，至此，工艺计算全部完成。

工艺计算说明书内容要求