AspenPlus应用基础-塔设备单元
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AspenPlus应用基础分离过程.ppt
从以上 4 个参数中选定 2 个。
Flash3 — 应用示例（1）
流量为 1000 kg/hr、压力为 0.11 MPa 、含乙醇30 %w、正己烷30%、水40 %w 的饱和蒸汽在蒸汽冷凝器中部分冷凝，冷 凝物流的汽/液比（摩尔）=1/9。求离开冷 凝器的汽、液、液三相的温度、质量流量 和组成。
DSTWU — 应用示例 (2)
绘制示例（1）的NT~R关系图， 根据该图选取合理的R值，求取相 应的 NT、NF、冷凝器和再沸器的 温度和热负荷。
Distl 简捷精馏（操作）
Distl 模块用 Edmister 方法计算给 定精馏塔的操作结果。 设定：理论板数，加料板位置，回流 比，D/F，冷凝器类型。 计算：D和W组成，再沸器和冷凝器 热负荷，塔顶、塔底和加料板温度。
塔设备单元模型 — 分类
塔设备(Columns)单元共有9种模 块，其中 RateFrac 和 BatchFrac 需要单 独的许可证，其余7种可直接使用：
1. DSTWU 5. MutiFrac
2. Distl
6. SCFrac
3. RadFrac 7. PetroFrac
4. Extract
DSTWU 简捷精馏（设计）
从F=500 kg/hr、P= 0.15 MPa、T=20 ℃、 含乙醇60 %w、正丙醇25%w、正丁醇 15 %w的物流中回收乙醇，要求： 1. 乙醇浓度达到98%w、正丁醇含量不大
于1%w; 2. 乙醇回收率达到95%。 求输出物流的组成和流量。
Sep2 — 应用示例（2）
同示例（1），如分离过程是在精馏塔 中实现，塔顶出料是 0.11 MPa 的饱和 蒸汽，塔底出料是0.13 MPa 的饱和液体 ，求输出物流的温度和体积流量。
Flash3 — 应用示例（1）
流量为 1000 kg/hr、压力为 0.11 MPa 、含乙醇30 %w、正己烷30%、水40 %w 的饱和蒸汽在蒸汽冷凝器中部分冷凝，冷 凝物流的汽/液比（摩尔）=1/9。求离开冷 凝器的汽、液、液三相的温度、质量流量 和组成。
DSTWU — 应用示例 (2)
绘制示例（1）的NT~R关系图， 根据该图选取合理的R值，求取相 应的 NT、NF、冷凝器和再沸器的 温度和热负荷。
Distl 简捷精馏（操作）
Distl 模块用 Edmister 方法计算给 定精馏塔的操作结果。 设定：理论板数，加料板位置，回流 比，D/F，冷凝器类型。 计算：D和W组成，再沸器和冷凝器 热负荷，塔顶、塔底和加料板温度。
塔设备单元模型 — 分类
塔设备(Columns)单元共有9种模 块，其中 RateFrac 和 BatchFrac 需要单 独的许可证，其余7种可直接使用：
1. DSTWU 5. MutiFrac
2. Distl
6. SCFrac
3. RadFrac 7. PetroFrac
4. Extract
DSTWU 简捷精馏（设计）
从F=500 kg/hr、P= 0.15 MPa、T=20 ℃、 含乙醇60 %w、正丙醇25%w、正丁醇 15 %w的物流中回收乙醇，要求： 1. 乙醇浓度达到98%w、正丁醇含量不大
于1%w; 2. 乙醇回收率达到95%。 求输出物流的组成和流量。
Sep2 — 应用示例（2）
同示例（1），如分离过程是在精馏塔 中实现，塔顶出料是 0.11 MPa 的饱和 蒸汽，塔底出料是0.13 MPa 的饱和液体 ，求输出物流的温度和体积流量。
Aspen_Plus应用塔电子教案
输入单板压降或 全塔压降。 （非必填项）
53
(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
53
(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
AspenPlus应用基础-分离过程-
Sep2 — 应用示例（1）
从F=500 kg/hr、P= 0.15 MPa、T=20 ℃、 含乙醇60 %w、正丙醇25%w、正丁醇 15 %w的物流中回收乙醇，要求： 1. 乙醇浓度达到98%w、正丁醇含量不大
于1%w; 2. 乙醇回收率达到95%。 求输出物流的组成和流量。
Sep2 — 应用示例（2）
(1) 绝热 (Adiabatic) (2) 指定温度剖形 (Specify temperature…) (3) 指定热负荷剖形 (Specify heat duty …)
Extract — 模型参数
Extract 模块有四组基本模型参数：
2、关键组分 ( Key components) (1) 第一液相( 1st liquid phase)
同示例（1），求乙醇分离 效率为0.9时需要的水流量和萃 取相组成。
Sep 组份分离器
Sep 模块可以接受多股输 入物流，输出多股物流，并把 输入混合物中的各个组份分别 按照指定的比例分配到每一股 输出物流中去。
Sep —— 连接
Sep 模块的连接图如下：
Sep — 模型参数
Sep 模块的模型参数有 3 组： 1、设定 (Specifications)
从以上 4 个参数中选定 2 个。
Flash3 —— 模型参数
Flash3 模块的模型参数有 3 组：
2、关键组份 ( Key Component) 指定关键组份后，含关键组份摩
尔分率大的液相作为第二液相。 如未指定关键组份，则密度大的
液相作为第二液相。
Flash3 —— 模型参数
Flash3 模块的模型参数有 3 组：
• 组份分离器 • 两出口组份
分离器
AspenPlus应用基础-分离过程
DSTWU 简捷精馏（设计）
DSTWU 模块用Winn-UnderwoodGilliland捷算法进行精馏塔的设计，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、给定回流 比下的理论板数和加料板位置。
DSTWU —— 连接
DSTWU 模型的连接图如下：
DSTWU — 模型参数
DSTWU模型有四组模型设定参数： 4、冷凝器设定 ( Condenser specifications) 2、关键组分回收率 1、塔设定 Pressure) specifications) 3、压力 ( ( Column condenser) （1） ( Key component recoveries ) 全凝器 ( Total （1） 塔板数 ( (Number of stages) （2） 冷凝器 Condenser) （1） 带汽相馏出物的部分冷凝器 （1）轻关键组分在馏出物中的回收率
Aspen Plus 应用基础
Models for Separation Processes
分离过程模型
分离过程模型的分类
Aspen Plus 中的分离 过程模型包含两大类别：
• 简单分离单元模型 • 塔设备单元模型
简单分离单元模型
简单分离单元模型包含五个模块：
• 两相闪蒸器 • 三相闪蒸器 • 倾析器
RadFrac—— 连接
RadFrac模型的连接图如下：
RadFrac——模型设定
RadFrac 模型具有以下设定表：
1、配置（Configuration） 2、流股（Streams） 3、压力（Pressure） 4、冷凝器（Condenser） 5、再沸器（Reboiler） 6、三相（3-Phase）
Aspen入门及塔的捷算介绍
Aspen Plus入门及DSTWU捷算介绍摘要: Aspen Plus是用来计算平衡态体系数据的软件，通过Aspen Plus的计算模拟，可以得出模拟系统中所有物流的PFD参数，比如物流的温度，压力，密度，流量等参数，通过这些参数，我们可以推断出操作工况是否合适，操作条件是否合理，成功地找出运行状况下生产装置的瓶颈之处，从而在保证产品质量的前提下，提高产品产量和降低能耗。
本文简要介绍Aspen Plus流程模拟软件的入门操作及注意事项，通过简捷法精馏计算DSTWU 举例说明。
关键词：Aspen Plus,DSTWU,精馏计算，流程模拟一、Aspen Plus入门关于什么是Aspen ，百度百科里面对aspen的解释是：Aspen Plus是一个生产装置设计、稳态模拟和优化的大型通用流程模拟系统。
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Aspen Tech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。
软件的入门是一件很痛苦的事情，枯燥的英文界面，复杂的软件结构，安装的时候看到软件安装包是1.3G的时候，就感觉到一点痛苦了，首先对于软件的安装，第一次在家里安装的时候，自以为是地不看安装crack手册，一路next 至最后，然后发现安装到半路就无法安装了，卸载重新安装怎么也安装不上了。
于是重装windows系统继续安装，直至最后的安装成功。
AspenPlus应用塔共70页文档
Chemicals with Metric Units （3）选用模块: DSTWU （4）连接流股 （5）整理工艺流程图
11
（3）选用模块: DSTWU
2.1建立工艺流程图
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。Leabharlann 曲线拐点： 回流比约1.340
(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
2.4灵敏度分析
分离要求： 丙烯纯度：99.5wt% 丙烯回收率：99.9%
7
设计思路
1.用Aspen plus的简捷精馏模块（DSTWU）确 定满足要求的理论板数、最小回流比和采出率 的大概值； 2.用灵敏度分析得到塔板数和再沸器热负荷随 回流比的变化曲线，选择合适的回流比； 3.结合采出率和进料板位置共同作为严格精馏 的输入条件，选用严格精馏模块（RadFrac） 进行模拟； 4.用Aspen plus模型分析功能中的设计规定辅 助进行求解，使之准确达到设计要求。
=0.994≈0.995
30
2.3 模拟计算及结果查看
查看塔模块结果
2.简捷精馏模块DSTWU
最小回流比： 0.9976
31
2.4灵敏度分析
2.简捷精馏模块DSTWU
用灵敏度分析得到塔板数和再沸器热负 荷随回流比的变化曲线，选择合适的回 流比
32
11
（3）选用模块: DSTWU
2.1建立工艺流程图
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。Leabharlann 曲线拐点： 回流比约1.340
(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
2.4灵敏度分析
分离要求： 丙烯纯度：99.5wt% 丙烯回收率：99.9%
7
设计思路
1.用Aspen plus的简捷精馏模块（DSTWU）确 定满足要求的理论板数、最小回流比和采出率 的大概值； 2.用灵敏度分析得到塔板数和再沸器热负荷随 回流比的变化曲线，选择合适的回流比； 3.结合采出率和进料板位置共同作为严格精馏 的输入条件，选用严格精馏模块（RadFrac） 进行模拟； 4.用Aspen plus模型分析功能中的设计规定辅 助进行求解，使之准确达到设计要求。
=0.994≈0.995
30
2.3 模拟计算及结果查看
查看塔模块结果
2.简捷精馏模块DSTWU
最小回流比： 0.9976
31
2.4灵敏度分析
2.简捷精馏模块DSTWU
用灵敏度分析得到塔板数和再沸器热负 荷随回流比的变化曲线，选择合适的回 流比
32
Aspenplus分离单元的仿真设计(三)
RadFrac — 塔板核算 （5）
RadFrac — 塔板核算 （6）
RadFrac — 塔板核算 （7）
在降液管(Downcomer)表单中输入： • 降液管底隙(Clearance)； • 顶部宽度(Width at top)； • 底部宽度(Width at bottom)； • 直段高度(Straight height) 。
RadFrac — 塔板核算 （8）
RadFrac — 塔板核算 （9）
塔板核算结果在结果 (Results) 表 单中列出，有三个参数应重点关注： 1、最大液泛因子(Maximum flooding factor) ，应该小于0.8 ； 2、塔段压降(Section pressure drop)； 3、最大降液管液位/板间距(Maximum backup / Tray spacing)，应该在 0.25 ~0.5之间。
RadFrac — 吸收计算 (5)
RadFrac — 吸收计算 (6)
RadFrac — 吸收示例 (1)
摩尔组成为 CO2 ( 12%)、 N2 ( 23%) 和H2 ( 65%)的混合气体（F=1000kg/hr、 P=2.9 MPa 、 T=20 C ） 用甲醇（ F= 60 t/hr 、 P=2.9MPa 、 T=-40 C ） 吸收脱除 CO2 。 吸 收 塔 有 30 块 理 论 板 ， 在 2.8 MPa 下操作。求出塔气体中的 CO2 浓 度。
RadFrac — 塔板核算（3）
RadFrac — 塔板核算 （4）
在塔板布置(Layout)表单中输入： • 浮 阀 的 类 型 (Valve type) 、 材 质 (Material) 、 厚 度 (Thickness) 、 有 效区浮阀数目(Number of valves to active area) ； • 筛孔直径(Hole diameter)和开孔率 (Sieve hole area to active area fraction)。
Aspen_Plus应用-塔器(北京化工大学)解析
输入单板压降或 全塔压降。 （非必填项）
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
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
AspenPlus应用基础-塔设备单元
1、塔板数（Number of Stages）
2、冷凝器（Condenser）
3、再沸器（Reboiler）
4、有效相态（Valid Phase）
5、收敛方法 （Convergence)
6、操作设定
（Operation Specifications)
ppt课件
15
RadFrac — 配置（冷凝器）
ppt课件
13
RadFrac——模型设定
RadFrac 模型具有以下设定表：
1、配置（Configuration）
2、流股（Streams）
3、压力（Pressure）
4、冷凝器（Condenser）
5、再沸器（Reboiler）
6、三相（3-Phase）
ppt课件
14
RadFrac —— 配置
ppt课件
11
RadFrac 精密分离模块
RadFrac 模块同时联解物料 平衡、能量平衡和相平衡关系，用 逐板计算方法求解给定塔设备的操 作结果。
RadFrac 模块用于精确计算 精馏塔、吸收塔（板式塔或填料塔） 的分离能力和设备参数。
ppt课件
12
RadFrac—— 连接
RadFrac模型的连接图如下：
ppt课件
3
DSTWU —— 连接
DSTWU 模型的连接图如下：
ppt课件
4
DSTWU — 模型参数
DSTWU模型有四组模型设定参数：
1（ （2（（3（ （、4（ （ （、、12、馏 馏1212）塔123）））（关压）））出 出（冷））设P回物 物力轻塔键P凝重再冷a带带全(定a中 中流r板关器r(组K沸关t凝汽汽凝ti的 的Pl(ai比e数ia设键器q分r器l键C、相y器轻重lec（u（oc定s（o组（ci关关回液馏组（soldouRnuNnR键键C(r相出分dmdmeT收分dueeCofeio组组)emlnsb馏物pn在unot率t在noia分分ssoxdbnlse出的plile馏eeadlnr馏r//ecerrna进进tee物部owcretwso出n)in出in)e料料foifs的分iittrdect)h物s)中中物haerrt部冷aetnvs的的vi中gpcas中o分凝aeeop轻 重enprs的cov的s冷)器)o关 关i)rferi回凝键 键cr回adianei组 组t收器ds收sito分 分i)l率n率las)te)
AspenPlus应用基础-塔设备单元
RadFrac — 配置（操作设定）
操作设定从十个选项中选择：
6、上升蒸汽比（ 1、回流比（Reflux Boilup Ratio Ratio ）) 7、上升蒸汽 2、回流速率（ /进料比 Reflux （Boilup Rate） to Feed Ratio) 8、馏出物 3、馏出物速率（ /进料比（ Distillate DistillateRate) to Feed Ratio) 9、冷凝器热负荷（ 4、塔底物速率（Bottoms Condenser Rate) Duty) 10 5、再沸器热负荷（ 、上升蒸汽速率（Reboiler Boilup Rate) Duty)
RadFrac —— 再沸器
热虹吸再沸器需要进行设定： 1、指定再沸器流量
（Specify reboiler flow rate）
2、指定再沸器出口条件
（ Specify reboiler outlet condition）
3、同时指定流量和出口条件
（Specify both flow and outlet condition ）
DSTWU 简捷精馏（设计）
DSTWU 模块用Winn-UnderwoodGilliland捷算法进行精馏塔的设计，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、给定回流 比下的理论板数和加料板位置。
DSTWU —— 连接
DSTWU 模型的连接图如下：
DSTWU — 模型参数
DSTWU模型有四组模型设定参数： 4 、关键组分回收率 冷凝器设定 ( Condenser specifications) 2 、 13 、 塔设定 ( Column specifications) 、 压力 ( Pressure) （1） 全凝器（ Total condenser) ( Key component recoveries ) （ 11 ） 塔板数（ Number of stages) （ 2 ） 带汽相馏出物的部分冷凝器 （ ） 冷凝器（ Condenser) （1）轻关键组分在馏出物中的回收率
AspenPlus应用基础-塔设备单元
DSTWU 简捷精馏（设计）
DSTWU 模块用Winn-UnderwoodGilliland捷算法进行精馏塔的设计，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、给定回流 比下的理论板数和加料板位置。
DSTWU —— 连接
DSTWU 模型的连接图如下：
DSTWU — 模型参数
4、冷凝器设定 ( Condenser DSTWU模型有四组模型设定参数： specifications) （1） 全凝器（Total 2、关键组分回收率 condenser) ( Key component recoveries ) （2） 带汽相馏出物的部 （1）轻关键组分在馏出物中的回收率 分冷凝器 馏出物中的轻关键组分/进料中的轻关键组分 （Partial condenser （2）重关键组分在馏出物中的回收率 with vapor distillate) 馏出物中的重关键组分/进料中的重关键组分 （3） 带汽、液相馏出物
RadFrac—— 连接
RadFrac模型的连接图如下：
RadFrac——模型设定
RadFrac 模型具有以下设定表：
1、配置（Configuration） 2、流股（Streams） 3、压力（Pressure） 4、冷凝器（Condenser） 5、再沸器（Reboiler） 6、三相（3-Phase）
5 种典型的规整填料：
1、带孔板波填料（MELLAPAK） RadFrac — 填料设计 2、带孔网波填料（CY） 3、带缝板波填料（RALU-PAK） 4、陶瓷板波填料（KERAPAK） 5、格栅规整填料（FLEXIGRID）
填料设计（Pack sizing）计算选 用某种填料时的塔径，共有40种填 料供选用，在此仅介绍 5 种典型的 散堆填料和 5 种典型的规整填料：
ASPEN在塔设备的使用方法
RadFrac —— 配置
1、塔板数（Number of Stages） 2、冷凝器（Condenser） 3、再沸器（Reboiler） 4、有效相态（Valid Phase） 5、收敛方法 （Convergence) 6、操作设定
（Operation Specifications)
RadFrac — 配置（冷凝器）
RadFrac — 填料设计
5 种典填型料的设散规计堆整（P填ac料k s：izing）计算选
用1某、拉带种孔西填板环料波（时填R的A料塔S（C径HM，IEG共L）L有A4P0A种K填） 料2供、鲍带选孔尔用网环，波（在填P此A料仅L（L介）C绍Y）5 种典型的 散3堆、阶带填缝梯料板环和波（5填C种M料典R（型）R的A规LU整-P填A料K）：
RadFrac — 应用示例 (4)
在示例（3）的基础上选定 性质选项中的包括水力学参数， 计算后查看结果。
RadFrac — 塔板设计
塔板设计（Tray sizing）计算给定板 间距下的塔径，共有五种塔板供选用： 1、泡罩塔板（Bubble Cap） 2、筛板（Sieve） 3、浮阀塔板（Glistch Ballast） 4、弹性浮阀塔板（Koch Flexitray） 5、条形浮阀塔板（Nutter Float Valve)
1（（2（（3（（、4（（（、、12、馏 馏1221）塔213）））（关压）））出 出（冷））设P回力轻塔物物键P凝重再冷a带带全定(a中中流r板关器r(组K沸关t凝汽汽凝ti的的Pl(ia比数eia设键器分q器rl键C、相y器轻重lec（u（oc定s（o组（ci液馏回关关（组soldouRnuNnR键键C(r相出分dmdTem收分dueeCofeio组组)emlnsb馏物pn在unot率t在noia分分sxsodbnlse出的plile馏eedalnr馏r//ceerrna进进te物部eowcretswo出n)in出in)e料料foifs的分iitrdtect)h物s)中中物haerrt部冷aentvs的的vi中gpc中sao分凝aeeo轻重epnprs的co的v冷器s))o关关i)freri回凝回c键键radainei组组t器收d收sisto分分i)率ln率las)te)
AspenPlus应用基础-分离过程-2
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17
RadFrac——模型设定
RadFrac 模型具有以下设定表：
1、配置（Configuration）
2、流股（Streams）
3、压力（Pressure）
4、冷凝器（Condenser）
5、再沸器（Reboiler）
6、三相（3-Phase）
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18
RadFrac —— 配置
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37
RadFrac — 塔板效率
RadFrac 模型可以设定实际塔板 的板效率(Efficiencies)。用户可选用蒸 发效率(Vaporization Efficiencies) 或墨 弗里效率(Murphree Efficiencies)，并 选择指定单块板的效率，单个组分的 效率，或者塔段的效率。
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。
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28
RadFrac —— 冷凝器
冷凝器设定有两组参数：
2、过冷态（Subcooling）
1）过冷选项（Subcooling option） 二选一：回流物和馏出物都过冷/仅仅回
含乙苯30%w、苯乙烯70%w的混合物 （F=1000kg/hr、P=0.12MPa、T=30 C）用 精馏塔（塔压0.02MPa ）分离，要求99.8% 的乙苯从塔顶排出，99.9%的苯乙烯从塔底 排出，采用全凝器。求： Rmin，NTmin，R=1.5 Rmin 时的R、NT和NF。
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31
RadFrac — 结果查看
1、结果简汇给出塔顶（冷凝器）和 塔底（再沸器）的温度、热负荷、 流量、回流比和上升蒸汽比等参 数，以及每一组份在各出塔物流 中的分配比率。
Aspen-Plus应用塔设备设计课件 (一)
Aspen-Plus应用塔设备设计课件 (一)Aspen-Plus应用塔设备设计课件是针对化工专业的一门课程，由美国斯坦福大学开发并推广。
该课程主要讲解了Aspen-Plus软件的基本操作和应用以及塔设备设计的基本知识点。
下面我们来分别介绍。
Aspen-Plus软件是一款流程模拟软件，它可以模拟化工过程的各种反应、传质、传热等现象，以及调整反应条件、优化生产过程等。
通过使用Aspen-Plus软件，工程师可以更好地理解化工过程和产品，同时对实验进行预测和模拟。
这款软件广泛应用于石油、化工、能源等各个行业，是工程师必备的工具之一。
在Aspen-Plus应用塔设备设计课件中，学生将学习如何正确使用Aspen-Plus进行塔设备的设计。
在这个过程中，学生需要掌握如何运用软件模拟不同类型的塔，如提取塔、精馏塔、萃取塔和吸附塔等等。
为此，学生还需要掌握和了解一些化工工艺原理和塔设备的设计方法。
在这门课程中，学生将学习到以下基本的知识点：1.反向追踪法（反演法）：这是一种求解化工过程的方法，旨在寻找完美的动态模型。
2.材料平衡原理和动态模型：通过学习材料平衡原理，学生可以更好地理解化工过程中的物质变换和传输。
此外，学生还将学习如何使用Aspen-Plus软件建立动态模型，以预测化工过程的性能和优化生产过程。
3.塔设备的设计：塔设备是化工过程中重要的组成部分，对生产过程的稳定和效率影响很大。
在这个课程中，学生将学习如何在Aspen-Plus软件中进行塔设备的设计和优化，以提高生产效率。
总的来说，Aspen-Plus应用塔设备设计课件不仅可以帮助学生更好地掌握Aspen-Plus软件的基本操作和应用，还可以让学生了解化工工艺和塔设备的设计和方法，为将来从事化工行业提供了有力的保障。
同时，这门课程对于工程师和专业人士也有一定的参考价值，可以帮助他们更好地应用Aspen-Plus软件进行化工过程的优化、建模和模拟。
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
36
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
37
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
《AspenPlus应用塔》课件
定义系统中的组分和初始条件。 选择适当的热力学模型，包括状态方程和物性 计算方法。 定义反应器类型和反应物的摩尔比例。 指定模拟计算的时间步长和收敛准则。
AspenPlus输出文件的解析与数据分析
数据分析
使用AspenPlus输出文件进行 数据统计和分析，获得关键参 数。
图表分析
绘制模拟结果的图表，直观展 示化工过程的变化规律。
1 模拟收敛失败
检查初始条件和物料设 定是否正确，调整收敛 准则和时间步长。
2 数据输出错误
审查输入文件和模拟参 数设置，确需求和可靠数 据，选择适合的热力学 模型和反应器类型。
《AspenPlus应用塔》PPT 课件
本课程介绍了如何使用AspenPlus进行化工过程模拟，包括其应用场景、基 础知识回顾和输入文件的构成与编写方式。
AspenPlus应用场景
化工生产
模拟和优化各种化工过程，提 高生产效率和产品质量。
炼油厂
优化炼油流程，降低能耗和环 境污染。
制药研发
快速预测反应结果，优化药物 合成工艺。
敏感性分析
通过改变关键参数，评估其对 模拟结果的影响。
AspenPlus应用案例分析
1
石油裂化
优化裂化装置操作参数，提高石油产
化学反应
2
品的产量和质量。
模拟并改进化学反应过程，减少副反
应和废物生成。
3
生物质转化
研究生物质转化为能源的过程，探索 可持续能源生产方法。
AspenPlus使用中常见问题与解决方法
AspenPlus基础知识回顾
组分
定义化学物质组成，相互之间的摩尔比例。
反应器
模拟反应器类型和反应物之间的化学反应。
Aspen_Plus应用塔
8
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
29
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）
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
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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
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(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
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(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）
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123、4（、、、塔1关压）冷设力键凝全(定器(组K凝P(e设分rCy器eo定sc回（slouu(rmTm收eCo)npo率tasonpldnceeeocninnfsitdecaerrentsipcsoeoenrcvs)i)feicraietiso)ns) （ （（（（ （（ （12馏馏1212）23）））（））出 出（））P回物 物塔轻P重再冷a带带a中 中流r板关r沸关t凝汽汽ti的 的lia比数ia键器q器l键、相轻重lc（u（c（o组（i液关关馏组odRnNnR键键C相出分dde分dueofei组组emlsb馏物n在nut在noi分分sxdblse出的lie馏eealr馏r//errna进进t物部wretwso出)出i)e料料oif的分itrt)h物s)中中物ht部冷av的的v中g中a分凝ae轻 重pps的o的冷器)o关 关rr回凝回键 键adni组 组器收d收st分 分i率l率late)
RadFrac —— 配置
1、塔板数（Number of Stages） 2、冷凝器（Condenser） 3、再沸器（Reboiler） 4、有效相态（Valid Phase） 5、收敛方法 （Convergence) 6、操作设定
（Operation Specifications)
RadFrac — 配置（冷凝器）
RadFrac — 配置（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）
RadFrac 模块用ຫໍສະໝຸດ 精确计算 精馏塔、吸收塔（板式塔或填料 塔）的分离能力和设备参数。
RadFrac—— 连接
RadFrac模型的连接图如下：
RadFrac——模型设定
RadFrac 模型具有以下设定表： 1、配置（Configuration） 2、流股（Streams） 3、压力（Pressure） 4、冷凝器（Condenser） 5、再沸器（Reboiler） 6、三相（3-Phase）
RadFrac — 配置（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- 再沸器游离水 （Vapor-Liquid-FreeWaterCondensor） 4、汽-液- 任意塔板游离水 （Vapor-Liquid-FreeWaterAnyStage）
Distl —— 连接
Distl 模块的连接图如下：
Distl —— 应用示例 (1)
根据DSTWU示例（2）的结果， 选取R=25、NT=61、NF =36 用 Distl 进行核算。再选取NF =20进 行核算。
RadFrac 精密分离模块
RadFrac 模块同时联解物料 平衡、能量平衡和相平衡关系， 用逐板计算方法求解给定塔设备 的操作结果。
冷凝器配置从四个选项中选择一种： 1、全凝器（Total） 2、部分冷凝-汽相馏出物 （Partial-Vapor） 3、部分冷凝-汽相和液相馏出物 （Partial-Vapor-Liquid） 4、无冷凝器 (None)
RadFrac —配置（再沸器）
再沸器配置从三个选项中选择一种： 1、釜式再沸器（Kettle） 2、热虹吸式再沸器（Thermosyphon） 3、无再沸器 (None)
DSTWU — 应用示例 (2)
绘制示例（1）的NT~R关系图， 根据该图选取合理的R值，求取相 应的 NT、NF、冷凝器和再沸器的 温度和热负荷。
Distl 简捷精馏（操作）
Distl 模块用 Edmister 方法计算给 定精馏塔的操作结果。 设定：理论板数，加料板位置，回流 比，D/F，冷凝器类型。 计算：D和W组成，再沸器和冷凝器 热负荷，塔顶、塔底和加料板温度。
RadFrac — 配置（操作设定）
操作设定从十个选项中选择：
61、、上回升流蒸比汽（比R（eflBuoxiluRpaRtiaot）io) 72、、上回升流蒸速汽率/进（料Re比flu（xBRoialutep）to Feed Ratio) 83、、馏馏出出物物/进速料率比（（DiDstisiltlialltaeteRtoatFee)ed Ratio) 94、、冷塔凝底器物热速负率荷（（BCoottnodmenssReraDteu)ty) 150、上再升沸蒸器汽 热速负率荷（BReobilouilperRDauttey))
Aspen Plus 使用方法
Models for Column Units
塔设备单元模型
塔设备单元模型 — 分类
塔设备(Columns)单元共有9种模 块，其中 RateFrac 和 BatchFrac 需要单 独的许可证，其余7种可直接使用：
1. DSTWU 5. MutiFrac 2. Distl 6. SCFrac 3. RadFrac 7. PetroFrac 4. Extract
DSTWU — 计算选项
DSTWU模型有两个计算选项：
1、生成回流比——理论板数关系表 ( Reflux ratio vs. Number of
theoretical stages )
2、计算等板高度
( Calculate HETP )
DSTWU — 应用示例 (1)
含乙苯30%w、苯乙烯70%w的混合物 （F=1000kg/hr、P=0.12MPa、T=30 C）用 精馏塔（塔压0.02MPa ）分离，要求99.8% 的乙苯从塔顶排出，99.9%的苯乙烯从塔底 排出，采用全凝器。求： Rmin，NTmin，R=1.5 Rmin 时的R、NT和NF。
DSTWU 简捷精馏（设计）
DSTWU 模块用Winn-UnderwoodGilliland捷算法进行精馏塔的设计，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、给定回流 比下的理论板数和加料板位置。
DSTWU —— 连接
DSTWU 模型的连接图如下：
DSTWU — 模型参数
DSTWU模型有四组模型设定参数：
RadFrac —— 配置
1、塔板数（Number of Stages） 2、冷凝器（Condenser） 3、再沸器（Reboiler） 4、有效相态（Valid Phase） 5、收敛方法 （Convergence) 6、操作设定
（Operation Specifications)
RadFrac — 配置（冷凝器）
RadFrac — 配置（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）
RadFrac 模块用ຫໍສະໝຸດ 精确计算 精馏塔、吸收塔（板式塔或填料 塔）的分离能力和设备参数。
RadFrac—— 连接
RadFrac模型的连接图如下：
RadFrac——模型设定
RadFrac 模型具有以下设定表： 1、配置（Configuration） 2、流股（Streams） 3、压力（Pressure） 4、冷凝器（Condenser） 5、再沸器（Reboiler） 6、三相（3-Phase）
RadFrac — 配置（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- 再沸器游离水 （Vapor-Liquid-FreeWaterCondensor） 4、汽-液- 任意塔板游离水 （Vapor-Liquid-FreeWaterAnyStage）
Distl —— 连接
Distl 模块的连接图如下：
Distl —— 应用示例 (1)
根据DSTWU示例（2）的结果， 选取R=25、NT=61、NF =36 用 Distl 进行核算。再选取NF =20进 行核算。
RadFrac 精密分离模块
RadFrac 模块同时联解物料 平衡、能量平衡和相平衡关系， 用逐板计算方法求解给定塔设备 的操作结果。
冷凝器配置从四个选项中选择一种： 1、全凝器（Total） 2、部分冷凝-汽相馏出物 （Partial-Vapor） 3、部分冷凝-汽相和液相馏出物 （Partial-Vapor-Liquid） 4、无冷凝器 (None)
RadFrac —配置（再沸器）
再沸器配置从三个选项中选择一种： 1、釜式再沸器（Kettle） 2、热虹吸式再沸器（Thermosyphon） 3、无再沸器 (None)
DSTWU — 应用示例 (2)
绘制示例（1）的NT~R关系图， 根据该图选取合理的R值，求取相 应的 NT、NF、冷凝器和再沸器的 温度和热负荷。
Distl 简捷精馏（操作）
Distl 模块用 Edmister 方法计算给 定精馏塔的操作结果。 设定：理论板数，加料板位置，回流 比，D/F，冷凝器类型。 计算：D和W组成，再沸器和冷凝器 热负荷，塔顶、塔底和加料板温度。
RadFrac — 配置（操作设定）
操作设定从十个选项中选择：
61、、上回升流蒸比汽（比R（eflBuoxiluRpaRtiaot）io) 72、、上回升流蒸速汽率/进（料Re比flu（xBRoialutep）to Feed Ratio) 83、、馏馏出出物物/进速料率比（（DiDstisiltlialltaeteRtoatFee)ed Ratio) 94、、冷塔凝底器物热速负率荷（（BCoottnodmenssReraDteu)ty) 150、上再升沸蒸器汽 热速负率荷（BReobilouilperRDauttey))
Aspen Plus 使用方法
Models for Column Units
塔设备单元模型
塔设备单元模型 — 分类
塔设备(Columns)单元共有9种模 块，其中 RateFrac 和 BatchFrac 需要单 独的许可证，其余7种可直接使用：
1. DSTWU 5. MutiFrac 2. Distl 6. SCFrac 3. RadFrac 7. PetroFrac 4. Extract
DSTWU — 计算选项
DSTWU模型有两个计算选项：
1、生成回流比——理论板数关系表 ( Reflux ratio vs. Number of
theoretical stages )
2、计算等板高度
( Calculate HETP )
DSTWU — 应用示例 (1)
含乙苯30%w、苯乙烯70%w的混合物 （F=1000kg/hr、P=0.12MPa、T=30 C）用 精馏塔（塔压0.02MPa ）分离，要求99.8% 的乙苯从塔顶排出，99.9%的苯乙烯从塔底 排出，采用全凝器。求： Rmin，NTmin，R=1.5 Rmin 时的R、NT和NF。
DSTWU 简捷精馏（设计）
DSTWU 模块用Winn-UnderwoodGilliland捷算法进行精馏塔的设计，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、给定回流 比下的理论板数和加料板位置。
DSTWU —— 连接
DSTWU 模型的连接图如下：
DSTWU — 模型参数
DSTWU模型有四组模型设定参数：