AspenPlus吸收单元设计过程例题
aspenplus教程(下)
蒸馏基础知识
• 最小回流比
R k R 1 R 1 1 1 R
1.0
R ，两操作线交点 d 落在平衡 线上，所需的理论板数为无穷 多，此时所对应的回流比为最 小回流比Rmin yn+1与xn 成平衡 yn 与xn 成平衡
0 xW
q d
xF
xD 1.0
yn+1=yn，无分离作用，恒浓区
ASPEN-PLUS教程
第7章 分离单元模拟Part A
作者：武佳 孙兰义
蒸馏基础知识
• 蒸馏依据 蒸馏过程利用均相液体混合物中各组分饱 和蒸汽压（或沸点或挥发性）的差异而使 各组分得以分离
蒸馏基础知识
蒸馏过程的分类
间歇蒸馏、连续蒸馏
按操作流程分
按蒸馏方法分 简单蒸馏、平衡蒸馏、精馏、特殊精馏 按操作压力分 常压蒸馏、减压蒸馏、加压蒸馏 按组分数分 二元蒸馏、多元蒸馏、复杂蒸馏
蒸馏基础知识——理论板数计算
F L V ' V L'
F
L
V
FHF V ' HV ' LH L VHV L' H L'
由于相邻两层板的温度和浓度变化不 大，可认为 H H H H
L L'
L’
V’
V
V'
FHF V ' HV LH L VHV L' H L
化工过程模拟实训AspenPlus教程第二版课程设计
化工过程模拟实训AspenPlus教程第二版课程设计
1. 简介
Aspen Plus是一种广泛使用的化工过程模拟软件，它可以模拟各种化学工艺操作和过程。本教程将介绍如何使用Aspen Plus进行化工过程模拟实训。本教程是第二版，增加了更多的实例和案例，以便读者更好地理解和应用Aspen Plus。
2. Aspen Plus基础
在开始使用Aspen Plus前，需要了解以下基础概念：
2.1 单元操作
单元操作是指物料转化和传递过程中的基本操作，如反应、蒸馏、吸收、萃取等。Aspen Plus提供了许多单元操作模块，可以用来构建整个流程。
2.2 组成
组成是指物料的组成成分。在Aspen Plus中，组成可以用化学式、分子式、元素符号等表示。
2.3 热力学
热力学是指物料的能量状况。在Aspen Plus中，可以使用不同的热力学库来模拟不同的物料。
2.4 流程图
流程图是Aspen Plus中最基本的概念，所有的操作都可以在流程图中进行。
3. Aspen Plus实例
3.1 空气分离实例
空气分离是工业化学中常见的过程。它可以通过液化空气来分离氮气和氧气。在Aspen Plus中，可以使用cryogenic splitter模块来模拟这个过程。
1.创建流程图并选择cryogenic splitter模块。
2.设置物料组成和流量。
3.设置冷却剂和回收装置。
4.进行模拟并查看结果。
3.2 甲醇制备实例
甲醇制备是另一个常见的化学工艺过程。它可以使用甲烷和水制备甲醇。在Aspen Plus中，可以使用reactor模块来模拟这个过程。
AspenPlus吸收单元设计过程例题
AspenPlus吸收单元设计过程例题
AspenPlus 软件的吸收单元设计过程
这个⼿册描述了使⽤AspenPlus 软件设计⼀个吸收器必需的所有步骤。这个⼿册同时包括设计过程中的使⽤技巧、劝告（建议）和注释说明。例⼦如下：
例1
问题描述：填料塔的丙酮吸收
在293K 和101.32kPa （1atm ）下，⽤⽔吸收丙酮，填料塔直径0.4866m ，进料空⽓含有2.6mol%丙酮，⽓体出⼝含丙酮0.5mol%。总的⽓体进料流速为14.0148kmol/h ，纯⽔进料流速为45.36kmol/h 。简图如下：
过程
登录到AspenPlus 系统并开启⼀个空⽩模拟⽂件，那么就会出现⼀个流程图区域。（如需要帮助可参考“使⽤AspenPlus 进⾏流程模拟”）
上⾯显⽰的是Columns 的⼦⽬录，单击“RateFrac ”块就选择了这个块，如果单击“RateFrac ”
⽓体出⼝⽓体出⼝ Xair=0.974
块旁边的向下箭头就会跳出⼀系列的图标。这些图标都表⽰相同的计算程序，仅仅是概略简图不同⽽已，从中可以选择最能描述你设计的过程的块。对于这个例⼦选择“RA TEFRAC”左上⾓的矩形块。
RateFrac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。RateFrac模拟实际板式塔和填料塔，⽽不是理想化的平衡级。
⼀个塔有很多段组成（见右边的填料塔⽰意图），这些段指的是填料塔
的⼀部分填料或者板式塔的⼀块或⼏块塔板。RateFrac执⾏⼀个把所有
的段看作平衡级模型的初始化计算，⽤这个初始化计算的接过去计算速
(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。
Aspen经典算例
11
2、 单元操作参数
表 单元操作参数
T201催化分馏塔
操作压力Kg/cm2
全塔压降Kg/cm2
抽出板/返回板
中段流量
中段回流1
4/1
230000Kg/h
h
中段回流2
14/12
198000Kg/h
h
中段回流3
26/24
25000Kg/h
h
中段回流4
32/32
300000Kg/h
h
实际板数
32
进料板
表1 进出料参数
出料量Kg/h
进料温度
进料压力Kg/cm2
进料组成WT%
H2O
H2
N2
CO2
H2S
CH4
C2H6
C2H4
C3H8
C3H6
NC4
IC4
丁烯-1
异丁烯
顺丁烯-2
反丁烯-2
IC5
C5=
减压瓦斯268
11
馏程
IP
10%
30%
50%
70%
90%
EP
比重
产品抽出板
减顶油1550
11
86
112
167
表设计规定
理论板或板效率
15块
热力学
BK10
初值
设计规定
ASPEN详细算例
《化工过程数学模型与计算机模拟》课程案例研究之一
甲醇→ 二甲醚+ 水
前言
概念设计又称为“预设计”，在根据开发基础研究成果、文献的数据、现有类似的操作数据和工作经验，按照所开发的新技术工业化规模而作出的预设计，用以指导过程研究及提出对开发性的基础研究进一步的要求，所以它是实验研究和过程研究的指南，是开发研究过程中十分关键的一个步骤。
概念设计不同于工程设计，因而不能作为施工的依据，但是成功的概念设计不但可以节省大量的人力和物力，而且又可以加快新技术的开发速度，提高开发的水平和实用价值。即使一个很普通的单一产品的生产过程，也可能有104～109个方案可供选择。如何从技术、经济的角度把最有希望的方案设计出来，是作为强化研究开发工作的方向，这是一种系统化的分级决策过程，也正是概念设计的真谛。
概念设计是设计者综合开发初期收集的技术经济信息，通过分析研究之后。对开发项目作出一种设想的方案，其主要内容包括：原料和成品的规格，生产规模的估计，工艺流程图机简要说明，物料衡算和热量衡算，主要设备的规模，型号和材质的要求，检测方法，主要技术和经济指标，投资和成本的估算，投资回收预测，三废治理的初步方案以及对中试研究的建议。
随着计算技术和计算机技术的发展,化工流程过程模拟软件也越来越成熟，计算机辅助设计也日趋广泛。在进行概念设计时，采用流程系统模拟物料衡算和热量衡算，投资和成本估算等问题以及采用流程模拟软件进行整体优化业越来越普遍。本文采用国际上最成功和最流行的过程模拟软件之一的ASPLEN PLUS作为辅助设计的主要工具。与过程有关的物料和能量的衡算基本上有该软件给出，并从设计流程计算的收敛与否来检验该流程是否可行。
目的练习用AspenPlus进行流程仿真的基本步骤
使用φ 108×4 的无缝钢管作为输水管，进水管道长10 m，需要安装1 个90° 弯头（Elbow）和2 只闸阀（Gate Valve）；出水管道长55 m，需要安装6 个 90°弯头，2 只闸阀；离心泵入口的安装高度比清水贮槽液面低0.5 m。为降 低能耗，采用变频电动机改变离心泵转速来调节输送流量，转速变化范围为 1500~2800 rpm。离心泵的特性曲线如下表：求： 1） 最大输入水量 2） 输入水量为正常用量时离心泵所需的转速、轴功率和泵出口压力； 3） 输入水量为50%正常用量时离心泵所需的转速、轴功率和泵出口压力； 4） 与采用2900 rpm 的固定转速，在泵出口采用节流阀调节流量的传统流量 调节方案相比，上述第2）和第3）两种情况下分别能节约多少驱动能量（%）。
泵出口安装一只V500 系列的等百分比流量截止阀（Globe Valve）调 节输送流量。计算以下数据： 1）压力11500mmH2O 最大输送流量（20kg/s）及相应的轴功率。
上机练习
4
2、 某吸收塔用293.15
K 的清水作为吸收剂，正常用量
为50 m3/hr。
清水贮槽液面至吸收塔顶加料口的垂直高度为40 m。清水贮槽内 压力为0.1013MPa，吸收塔内压力为0.3 MPa。 初步设计方案如下(参见下图)：
化工过程模拟 练习二
目的：1、练习用Aspen Plus 进行流程仿真的基本步骤； 2、自学掌握物流分割模块FSplit 的用法； 3、体会物性计算方法对仿真结果可靠性的重要性。 内容： 1、建立以下过程的Aspen Plus 仿真模型： 1) 将1000 m3/hr 的低浓酒精（乙醇30%w，水70%w，30°C，1 bar ）与700 m3/hr 的高浓酒精（乙醇95%w，水5%w，20°C，1.5 bar）混合； 2) 将混合后物流平均分为三股； 3) 一股直接输出； 4) 第二股与600 kg/hr 的甲醇溶液（甲醇98%w，水2%w，20°C，1.2 bar）混合 后输出； 5) 第三股与200 kg/hr 的正丙醇溶液（正丙醇90%w，水10%w，30°C，1.2 bar） 混合后输出。 求：三股输出物流的组成（摩尔分率与质量分率）和流量（摩尔流量及体积流量） 分别是多少？
Aspenplus模拟第五讲+第六讲热过程单元的仿真设计
Heater — 应用示例 (2)
流量为1000 kg/hr （0.4 MPa ） 的饱和水蒸汽用蒸汽过热器加热 到过热度 100 ℃（0.39 MPa）， 求过热蒸汽温度和所需供热量。
Heater— 应用示例 (3)
流量为 1000 kg/hr、压力为 0.11 MPa、 含乙醇70 %w、 水 30 %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）=1/3。求冷凝器热负荷。
Case Study— 参数赋值（2）
Case Study— 批处理运行
完成案例定义后，从窗口的级联 式菜单中选择“运行→批处理→提交” 命令
Run→Batch→Submit 并在弹出的对话框中设定运行代号 (RunID)，运行结果输出文件将采用 运行代号作为文件名。
Case Study—批处理运行（2）
HeatX——换热器详情（2）
HeatX —— 分区
分区表单给出了换热器内根据冷、热 流体相态对传热面积分区计算的情况，包 括各区域的热流体温度、冷流体温度、对 数平均温差、传热系数、热负荷和传热面 积信息。我们可根据此信息分析换热方案 是否合理以及改进设计方案的方向。
HeatX —— 分区（2）
Heater 模型的连接图如下：
Heater — 模型参数
Heater模型有两组模型设定参数：
从 中 任
反应精馏过程模拟_ASPENPLUS应用范例
表 2
计算结果与实际比较〔1〕〔4〕:
比较项目
反 应精馏塔 模拟值 实际值
脱水塔 模拟值 实际值
精馏塔 模 拟值 实际值
塔顶温度 ℃ 塔底温度 ℃ 塔底液相质量流率 KG / HR 塔底丙二醇含量( 质量) 转化率 选择性 丙二醇收率
177. 1 237. 5 916. 5 85. 8% 94. 5% 94. 2% 89. 1%
对 于我们所模拟的物系 而言, 所包含的物质 共有 4 种。它 们分别是环氧 丙烷( C3H 6O ) 、丙 二醇 ( C3H8 O2 ) 、一缩丙二醇( C6H 14O 3) 和水( H 2O ) 。这四种物质在 A SPEN 纯物质数据库中都可以找到, 因 此, 我们不需要计算纯物质的物性数据。 1. 2 流程简介
分散到一水碱中。随着机体的旋转, 机内采用的大 抄板技术使一水碱与热纯碱迅速而均匀地得到了 混合。
异径水合机长度为 4775mm , 一水 碱在机内 的停留时间是 10 分钟, 仅是直筒式水合机停留时 间的一半。由于出料端亦采用了异径技术, 消除了 出料死角, 加之较短的停留时间使机内物料在温 度尚未降低时导出, 避免了因温度降低而发生的 机尾结疤。
图 1 流程简图
54 反应精馏过程模拟——ASPEN P LU S 应用范例 第 27 卷
其中, B1 为反应精馏塔, B2 为脱水塔, B3 为精馏塔。 2 模拟计算
(完整word版)Aspen-plus模拟甲苯脱烷基制苯过程
四川理工学院毕业论文
Aspen-plus模拟甲苯脱烷基制苯过程
学生:＊＊＊
学号:1＊**＊
专业：化学工程与工艺
班级：＊＊＊**
指导老师：＊*＊＊
四川理工学院材料与化学工程学院
二〇一五年六月
摘要
本文基于甲苯加氢热解法（HDA）脱烷基制苯工艺，建立了Aspen Plus全流程模拟模型。模型包括混合器、预热器、反应器、精馏塔等模块。设定操作参数后,通过灵敏度分析工具对操作参数进行优化，提高了产品质量，降低了能耗。
通过对全流程模拟分析，提出了增加变压吸附(PSA）过程来回收循环气中氢气。采用该过程后,循环气中甲烷含量大大减少，循环气中氢气质量分数达95%，高于原料氢气质量分数。
苯塔是分离工段能耗最大的塔，通过对苯塔进行热泵精馏技术的模拟应用,考察了热泵精馏的节能效果。采用以塔顶气相为换热介质的塔顶气相压缩式热泵节能效果达74%。采用以循环水为换热介质的闭式热泵节能效果达68%.结果表明热泵精馏技术是很有应用前景的节能措施。
关键词：HDA；Aspen Plus;优化；流程改造
Abstract
Based on the pyrolysis (HDA) process， the establishment of Aspen Plus simulation model of the whole process. The model includes a mixer, a preheater, reactor, distillation and other modules。 After setting the operating parameters， sensitivity analysis tool to optimize the operating parameters, improve product quality and reduce energy consumption.
化工流程模拟实训：Aspen_Plus教程_第7章分离单元模拟PartB
精馏塔的严格核算和设计计算
蒸馏塔、吸收塔、汽提塔、共 沸精馏、反应精馏等
7.2 精馏塔的简捷设计模块DSTWU
DSTWU是多组分精馏的简捷设计模块，针对相对挥 发度近似恒定的物系开发，用于计算仅有一股进料和 两股产品的简单精馏塔。
DSTWU模块用Winn-Underwood-Gilliland方法 进行精馏塔的简捷设计计算。
7.2 精馏塔的简捷设计模块DSTWU
DSTWU模块有两个计算选项
生成回流比随理论板数变化表
（Blocks︱DSTWU︱Input︱Calculation Options下的 Generate table of reflux ratio vs number of theoretical stages选项）
7.3 精馏塔的简捷校核模块Distl
Distl模块Results页面给出
7.3 精馏塔的简捷校核模块Distl
Distl模块Results页面给出
冷凝器热负荷（Condenser duty） 再沸器热负荷（Reboiler duty） 进料板温度（Feed stage temperature） 塔顶温度（Top stage temperature） 塔底温度（Bottom stage temperature）等
DSTWU模块的模拟结果可给出
最小回流比（Mimimum reflux ratio） 最小理论板数（Mimimum number of stages） 实际回流比（Actual reflux ratio） 实际理论板数（Number of actual stages） 进料位置（ Feed stage） 冷凝器负荷（Condenser cooling required） 再沸器负荷（Reboiler heating required） 等参数
ASPENPLUS反应器模拟教程
A S P E N P L U S反应器模拟
教程
Hessen was revised in January 2021
简介
什么是Process Flowsheet
Process Flowsheet（流程图）可以简单理解为设备或其一部分的蓝图.它确定了所有的给料流,单元操作,连接单元操作的流动以及产物流.其包含的操作条件和技术细节取决于Flowsheet的细节级别.这个级别可从粗糙的草图到非常精细的复杂装置的设计细节.
对于稳态操作,任何流程图都会产生有限个代数方程。例如，只有一个反应器和适当的给料和产物，方程数量可通过手工计算或者简单的计算机应用来控制。但是，当流程图复杂程度提高，且带有很多清洗流和循环流的蒸馏塔、换热器、吸收器等加入流程图时，方程数量很容易就成千上万了。这种情况下，解这一系列代数方程就成为一个挑战。然而，叫做流程图模拟的电脑应用专门解决这种大的方程组，Aspen PlusTM，ChemCadTM，PRO/IITM。这些产品高度精炼了用户界面和网上组分数据库。他们被用于在真是世界应用中，从实验室数据到大型工厂设备。
流程模拟的优点
在设备的三个阶段都很有用：研究&发展，设计，生产。在研究&发展阶段，可用来节省实验室实验和设备试运行；设计阶段可通过与不同方案的对比加速发展；生产阶段可用来对各种假设情况做无风险分析。
流程模拟缺点
人工解决问题通常会让人对问题思考的更深，找到新颖的解决方式，对假设的评估和重新评估更深入。流程模拟的缺点就是缺乏与问题详细的交互作用。这是一把双刃剑，一方面可以隐藏问题的复杂性使你专注于手边的真正问题，另一方面隐藏的问题可能使你失去对问题的深度理解。
Aspen-plus模拟甲醇、水精馏塔设计说明书
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。
第四章ASPENPLUS多组分平衡级分离过程计算详解
一个进料物流和 两个产品物流的 塔
Distl
使用Edmister方法进 行简捷法精馏核算
确定以回流比、级数、 一个进料物流和 馏出与进料比为基准 两个产品物流的 的分离程度,计算产品 塔 组成。 确定产品组成和流率 每段的级数、使用分 馏指数的热负荷 原油单元常减压 蒸馏塔
SCFrac
简捷法多塔精馏模块
第 46 页
Distl 简捷校核模块
Distil可对带有一股进料和两股产品 的简单精馏塔进行简捷校核计算，此模块 用Edmister方法计算精馏塔的产品组成。
Distil模块有两个假设：即恒摩尔流 假设和恒定的相对挥发度假设。
根据回流比、级数、馏出与进料比 , 计算产品组成。
第 47 页
Distl 简捷校核模块
理论级数
必需回流比
回流比
必需理论级数
第 16 页
DSTWU —连接 DSTWU 模型的连接图如下：
第 17 页
DSTWU — 模型参数（1） DSTWU模型有四组模型设定参数：
1、塔设定 ( Column specifications) （1）塔板数 ( Number of stages)
（2）回流比 ( Reflux ratio)
DSTWU也估算适宜的进料位置、冷凝器和再沸器的热负荷， 并产生一个可选的“回流比～级数”的曲线图或表格。
化工流程模拟AspenPlus实例教程第二版课程设计 (2)
化工流程模拟AspenPlus实例教程第二版课程设计背景
化工工程是指将原料通过化学变化经过一系列的工艺操作，转变成为有用的产品或半成品的工程技术。而流程模拟是指将一个化工流程从原料到最终产品的整个过程，转化为一系列数学方程，通过计算机模拟这些方程，得到化工生产过程中实际情况的仿真技术。
AspenPlus是流程模拟软件领域的翘楚，它集成了热力学、物化性质数据库以及流程模拟引擎，广泛应用于包括化工、石化、新能源、制冷等诸多领域。本文将介绍如何使用AspenPlus进行化工流程模拟。
涉及技术
化工流程模拟的入门难度相对较高，需要涉及诸多领域的知识。以下是本教程所涉及到的主要技术：
1.化学工艺
化学工艺包括物理化学、有机化学、无机化学、分析化学等多个方面。
2.热力学
热力学是研究热与能量转化的科学。其中最常用到的知识是热力学第一法则和热力学第二法则。
3.流体力学
流体力学是研究流体（液体、气体）运动和变形规律及其作用的学科。
4.数学
化工流程模拟需要用到多个数学知识，如微积分、线性代数、概率统计等。
设计目标
本文设计目标为针对初学者，介绍如何使用AspenPlus进行化工流程模拟。设计中将主要涉及以下内容：
1.随机数生成器
2.物性参数调节器
3.简单的化工流程模拟
4.更加复杂的化工流程模拟案例
实现步骤
步骤一：安装AspenPlus
根据AspenTech官网提供的安装指南，完成AspenPlus的安装。
步骤二：创建新项目
新建AspenPlus项目，并开启流程模拟界面。
步骤三：建立模型
建立随机数生成器和物性参数调节器。
5 radfrac计算例题1 - 天津大学aspen plus教程
第27页
3.稳态精馏过程模拟的建立 3.4 输入设备参数
丙烷、异丁烷的分离过程模拟 7）输入设备参数 - V1
第28页
3.稳态精馏过程模拟的建立 3.5 运行模拟计算
丙烷、异丁烷的分离过程模拟 8）运行模拟计算
第29页
3.稳态精馏过程模拟的建立 3.5 运行模拟计算
第19页
3.稳态精馏过程模拟的建立 3.2指定化学组分及物性模型
丙烷、异丁烷的分离过程模拟 3）设定全局特性
工程概述、工程 单位、报告输出 形式等
第20页
3.稳态精馏过程模拟的建立 3.2指定化学组分及物性模型
丙烷、异丁烷的分离过程模拟 4）指定化学组分并重命名
第21页
3.稳态精馏过程模拟的建立 3.2指定化学组分及物性模型
第17页
3.稳态精馏过程模拟的建立 3.1 启动新的模拟过程
丙烷、异丁烷的分离过程模拟 1）新建模拟文件
第18页
3.稳态精馏过程模拟的建立 3.1 启动新的模拟过程
丙烷、异丁烷的分离过程模拟 2）建立模拟流程图 （分别选择RADFRAC、Valve、Pump模块） 重命名各流股和单元操作
泵和控制阀的命名以易于 选择液与相精馏馏出塔物C1关联为宗旨
丙烷、异丁烷的分离过程模拟 5）选择物性计算模型
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AspenPlus 软件的吸收单元设计过程
这个手册描述了使用 AspenPlus 软件设计一个吸收器必需的所有步骤。这个手册同时 包括设计过程中的使用技巧、劝告（建议）和注释说明。例子如下：
例 1
问题描述：填料塔的丙酮吸收
在 293K 和 101.32kPa （1atm ）下，用水吸收丙酮，填料塔直径 0.4866m ，进料空气含有
2.6mol%丙酮，气体出口含丙酮 0.5mol%。总的气体进料流速为 14.0148kmol/h ，纯水进料 流速为 45.36kmol/h 。简图如下：
气体出口
气体出口 Xair=0.974
过程
登录到 AspenPlus 系统并开启一个空白模拟文件，那么就会出现一个流程图区域。（如需要 帮助可参考“使用 AspenPlus 进行流程模拟”）
上面显示的是 Columns 的子目录，单击“RateFrac ”块就选择了这个块，如果单击
“RateFrac”块旁边的向下箭头就会跳出一系列的图标。这些图标都表示相同的计算程序，仅仅是概略简图不同而已，从中可以选择最能描述你设计的过程的块。对于这个例子选择
“RA TEFRAC”左上角的矩形块。
RateFrac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。RateFrac模拟实际板式塔和填料塔，而不是理想化的平衡级。
一个塔有很多段组成（见右边的填料塔示意图），这些段指的是填料塔
的一部分填料或者板式塔的一块或几块塔板。RateFrac执行一个把所
有的段看作平衡级模型的初始化计算，用这个初始化计算的接过去计
算速率型非平衡级模型。需要学习有关RateFrac的更多知识和应用请
参考“RateFrac”的帮助。
首先，使用“RateFrac”块创建如上所示的示意图，如果需要帮助请参考“使用AspenPlus 进行流程模拟”。将液相进料流股和气相进料流股和进料口（feed port）相连，气相出料口和气相馏出物口（vapor distillte port）相连，液相出口和底部口（bottom port）相连。一旦
流程图完成，单击“Next”按钮（）就会出现标题窗口（见下图），在这个窗口输入模
拟文件的标题，并将单位制由英制（English）变为公制（Metric）。单击“Next”按钮。出
现组分设置窗口（Components Specifications）
在组分设置窗口（Components Specifications），输入在例子中（见上图）使用的组分。使用
屏幕下方的“Find”按钮可以通过分子式、名称、CAS登录号、分子量和正常沸点等在数据库中快速搜索各个组分。“Elec Wizard”可以用来从输入的组分中生成应用于电解质体系的电解质组分和反应。使用“User Defined”按钮可以创立在数据库中没有的的用户自定义
组分。“Record”按钮可以对在选择区域中已经定义的组分重新排序。当所有的组分都输入之后，单击“Next”按钮。
在这个窗口，在右边的下拉式列表框中选择选择一种热力学方法（Property Method），如需要帮助可参考“使用AspenPlus进行流程模拟”。在本例中选择“NRTL”模型，单击“Next”按钮。直至出现气体进料流股的输入窗口。
上图显示的是空气/丙酮进料气体的输入窗口，输入问题描述中提供的温度、压力、流速和组成等所有的数据。请确认单位和输入的数值相对应。如果值不知道，就让相应的输入框为空，输入结束后单击“Next”按钮，则会出现液相进料流股的输入窗口，重复上步，输入问题描述中给定的数值。单击“Next”按钮。
吸收模块的输入窗口就会出现，组成一个塔的所有段都会被用来评价相互接触的两相的传质速率和传热速率。一个段指的是填料塔的一段填料或者板式塔的一系列塔板。输入段的值。按照拇指规则（thumb rule），每一个塔的底部就应该算一个段的高度，然而比较多的段数可以增加准确性。段的高度不应该小于使用的填料的平均高度。在这个例子中使用10，并且在这个窗口中可以选择冷凝器和再沸器的类型，因为我们模拟的是吸收塔，所以没有冷凝器和再沸器。单击“Next”按钮。出现压力规定窗口。
在上面的压力规定窗口，允许选择我们想输入的压力规定类型，这里，选择
“Top/Bottom”类型，根据问题描述在“segment1”中输入1atm。Segment1指的是塔的顶部。单击“Next”按钮。向导会自动带领我们进入塔板设定（Tray Specs）窗口，因为我们的塔是填料塔而不是板式塔，所以从左边的数据浏览（data browse）窗口选择填料设定栏（Pack Specs），选择“New”按钮创建塔的填料设定。“pack segment number”从1（表示填料塔的顶部填料段）开始，下面的将显示输入填料规范的窗口，输入结束段（ending segment）的值，对于我们的例子，输入10，因为这是我们的塔的最后一段填料。在这个例子中，问题描述中没有定义填料类型，我们任意的选择1.5inch散堆（random）陶瓷拉西环填料（ceramic raschig rings），另外我们还要根据我们要获得的最终的气体和液体浓度猜测填料高度。由于我已经处理过这个问题，我知道达到分离要求所需要的填料高度为
1.94m。单击“Next”按钮继续。
下一个窗口要求我们输入塔的直径，因为塔的直径已经在问题描述中给出，所以输入
0.4866m，单击“Next”按钮继续。下一个窗口要求我们输入进料和出料的位置，注意气体的进料位置输入值是11，因为按照惯例进料位置是“above segment”。输入所有信息后单击“Next”按钮。
现在所有的输入已经完成，可以开始进行模拟了。下面给出结果显示窗口。单击
“Result”上的双箭头（）可以浏览结果。注意在给定的填料高度和填料规范下，离开塔的液相中丙酮摩尔分率为0.00499，离开塔的气相中丙酮摩尔分率为0.00338。
AspenPlus中RateFrac模块的其他特性：
RateFrac的其他特性可以通过观察数据浏览窗口（data browse）来探测和利用。数据浏览窗口指的是AspenPlus左边的窗口。它给出了模拟过程中的可能的输入、结果和需要定义
的对象的大纲视图。下面给出的是通常要用的RateFrac而外特性，但不是全部特性。这些特性可以通过数据浏览窗口来利用。
Report Options：Report Options可以在数据浏览窗口的“Setup”菜单下找到。这个特性允
许我们定义报告选项来包括或禁止标准的AspenPlus报告中的某些数据，
这个报告文件既包含了模拟的结果，也包含了AspenPlus运行所需要的
所有输入数据和默认使用的数据。这个特性允许你控制显示通用信息、
流程图、块和流股信息。
Column Parameters：这里有很多模拟所有不同类型的塔的可供选项。下面是这些可供选项
及其功能的罗列：
Setup——输入段的数目，确定冷凝器、再沸器和塔的操作条件。
Tray Specs和Pack Specs——定义塔板或者填料段、塔板或者填料类型
以及其他参数。
Reactions——输入起始段和终止段的反应，就如反应（reaction）、电解
质反应（chemistry）和用户定义反应（user reactions）的编号（Ids）。Estimates——提供塔内各段的液相温度和气相温度估计值。如果不输入这些值，RateFrac