基于ASPENPLUS的氯乙烯精馏过程的模拟
氯乙烯精馏过程Aspen模拟
氯乙烯精馏过程Aspen模拟韩飞【摘要】Though AsPen Plus software,the analysis of oPerating variables’sensitivity about vinyl chloride distillation device shows that:as for low boiling tower,feeding in second Plate can get higher Purity than the eighth Plate;distillate ratio should be oPtimized from 0 . 25 to 0 .3;reflux ratio can be imProved from 0. 5 to 0. 8. While,high boiling tower’s results shows that:feeding in the fourth Plate is oPtimal,distillate ratio should rise from 0 . 93 to 0 . 95 and reflux ratio from 0 . 8 to 0 . 9 .%运用化工流程模拟软件AsPen Plus对氯乙烯精馏装置低沸塔和高沸塔的操作变量进行灵敏度分析。
结果显示，低沸塔进料位置在第二块板时比之前第八块板可以得到更高纯度的馏出液，低沸塔馏出比由0.25优化到0.3，回流比由0.5优化到0.8。
高沸塔最终优化结果为第四块板进料，馏出比从0.93优化到0.95，回流比从0.8优化到0.9。
【期刊名称】《应用化工》【年(卷),期】2014(000)007【总页数】3页(P1356-1358)【关键词】氯乙烯精馏;模拟;优化【作者】韩飞【作者单位】长安大学理学院，陕西西安 710064【正文语种】中文【中图分类】TQ014近些年来，随着工业和经济的发展，市场对聚氯乙烯(PVC)的需求快速增加，应用范围也在逐步提高，国内的PVC产量已经逐渐不能迎合市场的需求［1］，而改良生产PVC的装置成为一个可行的突破口［2］。
Aspen+plus精馏模拟
Aspen plus 在精馏中的应用实例教程 /teacherf/
第 3 页共 37 页
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
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.
Aspen plus 在精馏中的应用实例教程 /teacherf/
第 4 页共 37 页
·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
Aspen plus 在精馏中的应用实例教程 /teacherf/
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
第 12 页共 37 页
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
氯乙烯精馏工艺流程的模拟计算及技术改造
分离指标要求达到：高沸塔塔顶氯乙烯产品 的质量组成为99.99%、EDC小于5×10-6、乙炔小 于1×10-6和水小于1×10-4。 1.3 物性的计算方法
第7 期
李群生等 . 氯乙烯精馏工艺流程的模拟计算及技术改造
·821·
乙烯精馏过程进行模拟，对低沸塔、高沸塔提出技 改方案，使其达到设计分离指标；通过对进料位 置，回流比和馏出比做灵敏度分析，得到较优的操 作技术参数。
1 氯乙烯精馏工艺流程的模拟
1.1 氯乙烯精馏工艺流程 氯乙烯精馏工艺的流程见图1。主要由低沸塔
2 灵敏度分析
运用Aspen Plus化工流程模拟软件的灵敏度分 析工具对进料位置、回流比及馏出比进行优化，即 给定某一操作变量和目标变量，设定操作变量的变 化范围，通过模拟来考察目标变量随操作变量的变 化趋势，从而得出最优操作条件［12，14］。 2.1 低沸塔灵敏度分析 2.1.1 进料位置
对于低沸塔，塔釜的出料即高沸塔的进料， 因此需控制低沸塔塔釜出料中乙炔的含量小于 1×10-6（w）。低沸塔进料位置对塔釜氯乙烯和乙炔 含量的影响见图3。由图3可见，在2～24块塔板之 间内进料，塔釜氯乙烯含量变化微小，而进料位置 越高塔底乙炔含量越低。因此，选择第16块塔板为 进料塔板。
某厂250 kt/a 聚氯乙烯装置的氯乙烯精馏流程
中的低沸塔、高沸塔原设计采用浮阀塔板。由于塔 的分离能力不够，使得低沸塔塔顶随乙炔排放的氯 乙烯含量严重超标，原料消耗较大；高沸塔塔顶得 到的氯乙烯产品中乙炔和二氯乙烷的含量超标，严 重影响了聚氯乙烯的产品质量。
ASPENPLUS模拟计算乙烯精馏生产工艺
ASPENPLUS模拟计算乙烯精馏生产工艺乙烯是一种重要的基础化工原料，被广泛用于塑料、橡胶、纺织、化肥等行业。
乙烯的生产通常通过乙烷的裂解来实现，然后对产物进行精馏分离。
在ASPENPLUS软件中，我们可以使用模拟计算来研究乙烯精馏的生产工艺。
以下是一个关于乙烯精馏的工艺流程模拟计算的示例。
首先，我们需要建立一个乙烯精馏塔的模型。
我们可以选择合适的塔模型，例如McCabe-Thiele模型。
然后，我们需要输入原料的物性数据，例如乙烯和乙烷的物理属性，以及裂解过程中形成的其他组分的数据。
接下来，我们需要定义裂解的反应过程。
乙烷经过裂解反应产生乙烯和其他副产物。
我们可以选择合适的反应模型，例如矿物油裂解反应模型。
然后，我们需要指定反应的条件，例如温度和压力。
在模拟计算中，我们还需要考虑其他的操作条件，例如塔顶和塔底的温度和压力，以及塔内的塔板数目和塔板的设计参数。
这些参数的选择将直接影响到乙烯的分离效果和产品纯度。
在进行模拟计算之前，我们还需要制定一个目标函数。
例如，我们可以设定乙烯的纯度和回收率作为优化目标。
然后，我们可以根据目标函数进行优化计算，以确定最佳操作条件和设计参数。
在模拟计算完成后，我们可以通过查看计算结果和对比不同操作条件下的性能指标来评估乙烯生产工艺的优劣。
例如，我们可以比较不同温度和压力条件下的乙烯回收率和纯度，以确定最佳操作条件。
此外，我们还可以通过敏感性分析来评估不同因素对乙烯生产工艺的影响。
例如，我们可以分析温度、压力、反应物料比例等因素对乙烯纯度的影响，并找到优化方案。
总之，ASPENPLUS软件是一种实用的工具，可以用于乙烯精馏生产工艺的模拟计算。
通过合理设置模拟计算的参数和目标函数，我们可以研究不同操作条件和设计参数对乙烯生产的影响，并找到最佳的操作条件和设计方案。
ASPENPLUS模拟计算乙烯精馏生产工艺
ASPENPLUS模拟计算乙烯精馏生产工艺乙烯是一种重要的有机化工原料，广泛应用于塑料、合成纤维、橡胶等领域。
精细的乙烯精馏生产工艺对于获得高纯度的乙烯产品至关重要。
在本文中，将使用ASPENPLUS软件进行乙烯精馏生产工艺的模拟计算。
首先，需要建立物料平衡模型。
假设进料为乙烯和杂质物料，出料为乙烯和杂质物料的混合物。
首先，可以使用MESH分离块对进料进行塔板线性分离，并定义进料进口的操作条件。
然后，可以选择塔板压降模型，然后设置相平衡模型，例如使用UNIFAC-RK模型。
接下来，需要定义塔板的结构和操作参数。
在塔顶设置乙烯的回收器，并在塔底设置乙烯的热循环回收，以提高乙烯的回收率和纯度。
然后，需要选择合适的塔板类型和厚度。
请注意，在乙烯精馏塔中，常用的塔板类型有Sieve Tray、Valve Tray、Bubble Cap Tray等。
我们可以选择其中一种适合的塔板类型。
在进行塔板设计时，需要选择适当的塔心直径、液体停留时间和气体速度，以确保塔板的正常运行。
同时，还需要通过指定冷冻器、热交换器等设备，控制塔顶和塔底的温度。
完成了物料平衡和塔板设计后，接下来需要进行乙烯的精馏过程的热力学计算。
在ASPENPLUS中，可以选择适当的热力学模型，如NRTL或UNIFAC模型，以模拟乙烯的汽液相平衡行为。
此外，还可以通过设置温度、压力和摩尔流量等操作参数，优化乙烯的回收率和纯度。
最后，可以进行仿真计算和结果分析。
在ASPENPLUS中，可以使用数据回归方法，通过各个操作参数的变化，建立乙烯精馏过程的模拟模型。
通过模拟计算，可以得到乙烯的纯度、回收率以及杂质物料的分离效果。
然后，可以根据需求进行调整，以优化乙烯精馏生产工艺。
研究结果显示，通过ASPENPLUS的模拟计算，可以实时监测乙烯精馏过程的各项参数，包括温度、压力、流量等，并通过调整操作参数，实现乙烯的高回收率和高纯度。
同时，模拟计算还可以预测乙烯精馏过程中可能出现的问题，并提供相应的解决方案。
aspen 精馏模拟详细过程及探讨疑问
精馏塔设计初步介绍1.设计计算◆输入参数：●利用DSTWU模型，进行设计计算●此时输入参数为：塔板数（或回流比以及最小回流比的倍数）、冷凝器与再沸器的工作压强、轻组分与重组分的回收率（可以从产品组成估计）、冷凝器的形式◆输出参数（得到用于详细计算的数据）：●实际回流比●实际塔板数（实际回流比和实际塔板数可以从Reflux Ratio Profile 中做图得到）●加料板位置（当加料浓度和此时塔板上液体浓度相当时的塔板）●蒸馏液（馏分）的流量●其他注：以上数据全部是估计得初值，需要按一定的要求进行优化（包括灵敏度以及设计规定的运用），优化主要在RadFrac模型中进行。
2.详细计算◆输入参数：●输入参数主要来自DSTWU中理论计算的数据◆输出参数：●输出的主要是设计板式塔所需要的水力学数据，尺寸数据等其他数据（主要是通过灵敏度分析以及设计规定来实现）3.疑问●在简捷计算中：回收率有时是估计值，它对得到详细计算所需的数据可靠性的影响是不是很大？●在简捷计算中：有多少个变量，又有多少个约束条件？●在简捷计算中：为什么回流比和塔板数有一定的关系？简捷计算（对塔）1．输入数据：●Reflux ratio ：-1.5（估计值，一般实际回流比是最小回流比的1.2—2倍）●冷凝器与再沸器的压强：1.013 ，1.123 （压降为0.11bar）●冷凝器的形式：全冷凝（题目要求）、●轻重组分的回收率（塔顶馏出液）：0.997 ，0.002 （如果没有给出，可以根据产品组成估计）●分析时，注意Calculation Option 中的设置，来确定最佳回流比以及加料板位置2．输出数据：●Reflux Ratio Profile中得到最佳的回流比与塔板数为：塔板数在45—50中选择，回流比在：0.547 —0.542●选定塔板数为：48，回流比为：０．５４４●把所选的塔板数回代计算，得到下列用于RadFrac模型计算的数据（见下图）：●●从图中可得：实际回流比为：0.545（摩尔比）；实际塔板数为：48；加料板位置：33；Distillate to feed fraction ：0.578（自己认为是摩尔比，有疑问？？）；馏出液的流量：１１６７３．５ｋｇ／ｈ疑问：进料的流量是怎么确定的，肯定是大于11574kg/h，通过设计规定得到甲醇产量为：11574kg/h（分离要求），求出流量为：16584.0378kg/h。
反应精馏过程模拟_ASPENPLUS应用范例
( 上接第 56 页) 图 6 可以看出, 环氧丙烷在 2、6 板上摩尔分率较高, 从而这就造成在这两块板上反 应量较大。这样, 我们可以看出, 该反应的主反应区在第二块板和第六块板, 三、四、五块板反应量很少, 加料板( 第六块版) 以下反应量几乎为零。 5 结论
件下是很难做到在短时间内混合均匀的。 水 合反应生成的一水碱( N a2CO3 ·H 2O ) 呈
松散的颗粒状态, 内含游离水 5- 7% 左右, 密度 约 1250K g/ T 。根据查定, 在水合机反应区内一水 碱与热纯碱的体积比大于 2. 0∶1( 我厂水合机满 负荷生产时此体积比是 2. 2∶1) 。由上述分析可 知, 若采取将水合水先加入到一水碱中, 利用一水 碱分散性能好和在反应区内的体积大于热纯碱的 条件, 使吸水后的一水碱与热纯碱混合, 就可使热 纯碱很容易地迅速分散到一水碱中, 吸收一水碱 中含有的水分进行水合反应。即是将一水碱做为 水合水的载体和两相混合中的连续相, 热纯碱做 为两相混合中的分散相, 消除了热纯碱与水合机 内壁的接触机会, 从而避免水合机内壁粘碱结疤。 3 异径水合机的防结疤技术
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。
通过模拟计算与优化处理, 我们得到反应的工艺条件如表 1 所示, 我们发现计算结果与实际情况非 常接近。 3. 2 计算结果及分析
ASPEN PLUS模拟计算乙烯精馏生产工艺
1.4.3 乙烯塔的热量衡算
表 2-7 甲烷塔的热量衡算
项目
进料
塔顶
温度℃
-18
-111.0301
塔底 -22.18139
辽宁天大北洋
压力 Mpa 焓值 kJ/kmol 熵值 kJ/kmol-k 摩尔流 kmol/h 总热量 KJ/h
流程图如图 2-5 所示
图 2-5 Aspen Plus 模拟计算流程图
AspenPlus 模拟首先用简捷法计算得到乙烯塔的基本参数[4]，再进行严格法 计算。
1.5.1 简捷法计算
（1）流程图如图 2-6 所示
辽宁天大北洋
图 2-6 乙烯塔 DSTWU 模块图
0.51
5.4
1.3Aspen Plus 物料衡算
Aspen Plus 作为解决化工领域研究开发、设计等过程的流程模拟软件，有 效的化简了人们复杂的计算，并且缩短了大量的设计时间，使设计的效率得到了 很大的提高。 此次设计采用了 Aspen Plus V7.3 来进行精馏塔的模拟计算，用模拟得到的计算 结果作为设计依据，通过不断地调节理论板数、回流比和进料位置等相关参数， 使最终产品达到分离的要求，最终得到相关物性的参数及条件。 此次设计采用顺序分离流程，即脱甲烷塔—脱乙烷塔—乙烯精馏塔，最后分离出 产品乙烯。
252.4794
塔底 2.92E-15 5.57E-02 2.015049 25.24718 533.2073 16.82987 23.84528 252.4794
塔底 5.48E-18 0.403233 335.1501 7.67E-04 0.7400536 2.09E-03 0.00E+00 5.64E-11
（2）乙烯塔物料结果如图所示，得到乙烯产品 2489.478kmol/h。
氯乙烯精馏过程的模拟与优化
作者简介 ： 姚卫 国（ １ ９ ９ １ 一 ） ， 男， 陕西 西安 人 ， 硕士 ， 助理工程师 ， 主要 从 事 化 工 过 程 模 拟 与优 化 、 化 工 过程 放大 研 究 。Ｅ — ｍ ａ ｉ ｌ
ｙａ ｏ ｗｅ ｉ ｇｕ ｏ ＠ｓ ｉ ｎ ｏ ｃ ｈｅ ｍ． ｃ ｏ ｉ ｎ。
与实际生产值基本吻合 。对低沸 塔和高沸塔 的操
作 变 量 进 行 了灵 敏 度 分 馏 出 比分 别 是 ８和 ２， Ｏ ． ５和 ０ ． ８
年， 美 国 联 合 碳 化 物 公 司 开 发 了 二 氯 乙烷 法 。为 了平 衡 氯 气 利 用 ， 日本 吴 羽 化 学 工 业 公 司 又 开 发
占产 量 的 ９ ６ ％， 因此 研 究 聚 氯 乙烯 生 产 过 程 的 问
题 对 于 制 得 高 产 量 的 聚 氯 乙烯 有 重 要 的 意 义 】 。 当 前 主 要 的 氯 乙 烯 生 产 工 艺 有 电 石 乙炔 法
刘 兵１ ６ ］ 等采用 Ａ ｓ ｐ ｅ ｎ Ｐ ｌ ｕ ｓ 软 件对氯 乙烯精 馏
过 程进行 了模拟 及优化 ， 结 果表 明 ： 精 馏 全 流 程
的模 拟 结 果 与 实 际生 产 数 据 基 本 吻 合 。对 低 沸 塔 和 高 沸 塔 的 进 料 位 置 、 回流 比等 参 数 进 行 了 优 化 。精 馏 过 程 的 产 品 纯 度 提 高 到 ９ ９ ． ６ ７ ％， 低 沸 塔
０ 引 言
聚 氯 乙 烯 树 脂 作 为 氯 乙烯 在 工 业 上 的 一 个 主要 产 品 ， 并 且 成 为 当今 社 会 的一 种 重 要 合 成 高 分 子材 料 。它 的使 用 量 高居 世 界第 二 。在 氯 乙烯
ASPEN-PLUS-模拟氯乙烯精
毕业设计Aspen在精馏过程模拟的应用Simulation in application of the rectification process with Aspen班级化工082学生姓名张玉宁学号830105046指导教师刘兵职称副教授导师单位徐州工业职业技术学院论文提交日期 2010-11-26毕业论文（设计）任务书课题名称Aspen在精馏过程模拟中的应用课题性质工程设计班级化工082 学生姓名张玉宁学号 830105046指导教师刘兵导师职称副教授一．选题意义及背景利用化工过程模拟软件Aspen Plus，进行精馏过程的开发及模拟设计，解决精馏过程的设计问题。
培养学生运用所学知识和技能，解决实际工程设计问题，全面提高学生能力。
二．毕业设计（论文）主要内容：学习Aspen Plus化工过程模拟软件的使用方法。
建立基础的或精馏过程的模型和工艺计算流程。
获得化工数据的方法。
建立热力学方法。
建立严格的模型。
完成精馏过程的模拟设计。
三．计划进度：第一周学习Aspen Plus的基本方法、获得设计数据。
第二周建立精馏过程模型。
第三周进行精馏过程模拟。
第四周解决实际精馏生产问题。
第五周运行结果、课题总结。
四．毕业设计（论文）结束应提交的材料：1、毕业设计报告（纸质稿和电子稿）2、毕业设计日记3、模拟工作文件指导教师刘兵教研室主任刘兵2010年10 月11 日 2010年10 月11 日论文真实性承诺及指导教师声明学生论文真实性承诺本人郑重声明：所提交的作品是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，内容真实可靠，不存在抄袭、造假等学术不端行为。
除文中已经注明引用的内容外，本论文不含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
如被发现论文中存在抄袭、造假等学术不端行为，本人愿承担本声明的法律责任和一切后果。
毕业生签名：日期：指导教师关于学生论文真实性审核的声明本人郑重声明：已经对学生论文所涉及的内容进行严格审核，确定其内容均由学生在本人指导下取得，对他人论文及成果的引用已经明确注明，不存在抄袭等学术不端行为。
氯乙烯精馏过程的ASPEN+PLUS模拟分析
低低沸塔的操作费用，选择第２块塔板进料。 图３是高沸塔ＮＦ与塔顶ｚ、矿的关系图。模拟
研究的结果表明，Ｎ，在第６块板以上不能保证有 足够的精馏段。而当进料板数从５增大到１１，塔顶 ｚｗ基本保持在９９．３８４％附近。在回流比一定的情 况下，当在大于第１１块进料时，塔顶ＶＣ含量逐渐 降低，并在ＮＦ为２３时达到最低９９．３７７％。随着进 料板位置的下移冷凝器和再沸器的负荷先减小后增 大。为降低塔釜残液中的ＶＣ含量，Ｎ，不宜太低。 因此，Ｎ，选在第８块板为宜。
摹
辜
Ｄ｜Ｆ
图６低沸塔Ｄ／Ｆ与塔釜ｚｖｃ的关系
Ｆｉｇ．６
Ｒｅｌａｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｄｉｓｔｉｌｌａｔｅ ｔｏ ｆｅｅｄ ｒａｔｉｏ ａｎｄ ｖｃ ｃｏｎ— ｔｅｎｔ ａｔ ｔｈｅ ｔｏｗｅｒ ｂｏｔｔｏｍ ｆｏｒ ｔｈｅ ｌｏｗ．ｂｏｒｅｒ ｔｏｗｅｒ
图７是高沸塔Ｄ／Ｆ与塔顶ＸＶＣ关系图。由图７ 可以看出，对于高沸塔，随着塔顶Ｄ／Ｆ的增加，塔
ＬＩ ＱｕｎＳｈｅｎｇ ＬＩＵ Ｙａｎｇ
（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００２９，Ｃｈｉｎａ）
顶出料ｚｗ起初变化不大，后减小。塔顶ＸＶＣ最大 值为９９．５６５６％，此时高沸塔馏出比为Ｏ．９３。考虑
到尽量满足生产要求和减少操作热负荷，可知０．９３
是适宜馏出比。
摹
毒
■
●
基于ASPEN PLUS的氯乙烯精馏过程的模拟
【科研与生产】基于ASP EN PL US 的氯乙烯精馏过程的模拟李群生3,刘 阳(北京化工大学化学工程学院,北京100029) [关键词]氯乙烯;精馏;模拟计算[摘 要]应用AS PEN PL U S 化工模拟系统中的RA D FRA C 精馏模块对氯乙烯精馏中的高低沸塔进行模拟,模拟值与实际值基本吻合。
讨论了回流比、进料位置、馏出比等参数对精馏的影响,获得了对氯乙烯精馏具有指导意义的相关工艺数据。
[中图分类号]T Q325.3 [文献标志码]A [文章编号]1009-7937(2008)07-0011-03Pr ocess simulat ion for the rectif ica tion of vinyl chloride ba sed on ASPEN PL USL I Qu n -s heng ,L IU Yan g(Beiji ng U n iversi ty of Chemical Techn olog y ,Beij in g 100029,Chi na )K ey w or ds :vi n yl chl ori de ;rectif icatio n ;si mulati on calculati onAbst ract :T he lo w /hi gh -boili ng rectif icat io n to w ers w ere si mu lated by usi n g t he RAD FRA Crectif icat io n mo dules of AS PEN PL U S chemi cal i nd us try si mulati on system.The si m ulat io n val ues were basicall y consistent wi t h t he act ual val ues.Fact ors ,s uch as refl u x rati o ,feedi n g p os iti on ,ratio of dist illate to f eed ,of i nfl uenci ng recti ficati on were discussed ,and t he corresp o ndi ng p rocess opera 2ti on parameters w h ich coul d gui de t he rectif icat io n of vin yl chlori de w ere obtained. AS PEN PL U S 化工模拟系统是美国麻省理工学院于20世纪70年代后期开发的大型化工模拟软件。
用AspenPlus对反应精馏的模拟计算
０ 反应精馏技术简介
反应精馏是将化学反应与精馏相耦合的操作 技术，“反应精馏”的概念 １９２１ 年由 Ｂａｃｃｈａｕ 首次提 出 ［１］。 反 应 精 馏 通 过 精 馏 的 方 法 将 反 应 物 与 产 物 分 离开来， 以破坏可逆反应的平衡关系， 使反应继续向 生成产物的方向进行， 从而可提高可逆反应的转化 率、选择性和生产能力。此外， 反应精馏过程中还可 通过化学反应破坏气液平衡关系， 从而可加快传质 速率， 缩短反应时间。对于放热反应， 反应所释放出 的热量可作为精馏所需的气化热， 从而可降低能耗 和操作费用。简言之， 反应精馏具有以下优点［２］： 选择 性高； 使可逆反应收率提高； 温度易于控制， 避免出 现“热点”问题； 缩短反应时间， 强化设备生产能力； 能耗低， 操作费用低； 投资少。
·１６·
上海化工
第 ３２ 卷
衡， 气、液两相仅在界面处达到平衡， 且界面处不存 在净的质量和热量累积。对于反应热效应不大的体 系， 可进一步假设体系中气、液两相达到热平衡， 从 而可简化模型中的热量衡算式［２］。
针对甲醇和醋酸的酯化反应的特点， 本文的数 学模拟中选用平衡级模型。Ａｓｐｅｎ Ｐｌｕｓ 软件中， 用于 计算精馏的模型有基于传递速度理论 的 Ｒａｔｅ Ｆｒａｃ 和基于平衡级理论的 Ｒａｄ Ｆｒａｃ。Ｔｉｍ Ｐｏ¨ｐｋｅｎ 等选用 平衡级进行计算， 并将计算结果与实验结果比较， 证 明了平衡级模型已能足够准确地描述反应精馏填料 塔 ， ［４，７￣９］ 因此计算选用基于平衡级理论的 Ｒａｄ Ｆｒａｃ 模型。
尽管 Ｒａｄ Ｆｒａｃ 假定为平衡级， 可规定 Ｍｕｒｐｈｒｅｅ 效率或蒸发效率， 并通过操作 Ｍｕｒｐｈｒｅｅ 效率来匹配 装置性能。
Aspenplus反应精馏模拟子程序编译
Aspenplus反应精馏模拟子程序编译aspen plus反应精馏模拟子程序编译用aspen-plus radfrac模块做反应精馏模拟其动力学子程序的编译（我用fortran编译了一些哪位高手帮我完成一下）反应式：乙酸＋乙醇——水＋乙酸乙酯反应速率：R=1.38kx12 x1醋酸摩尔分率k＝3.7－2710/T汽液平衡常数：醋酸：lgK1=0.0225T-1.666乙醇：lgK2=6.5-2300/T水：lgK3=6.4-2300/T乙酸乙酯：lgK4=6.8-2300/T如下： SUBROUTINE USRKNT (N, NCOMP, NR, NRL, NRV,2 T, TLIQ, TVAP, P, PHFRAC,3 F, X, Y, IDX, NBOPST,4 KDIAG, STOIC, IHLBAS, HLDLIQ, TIMLIQ,5 IHVBAS, HLDVAP, TIMVAP, NINT, INT,6 NREAL, REAL, RATES, RATEL, RATEV,7 NINTB, INTB, NREALB, REALB, NIWORK,8 IWORK, NWORK, WORK)CIMPLICIT NONECC DECLARE VARIABLES USED IN DIMENSIONINGCINTEGER NCOMP, NR, NRV, NINT, NINTB,+ NREALB,NIWORK,NWORKC#include "ppexec_user.cmn"EQUIVALENCE (RMISS, USER_RUMISS)EQUIVALENCE (IMISS, USER_IUMISS)CCC************************************************************* ********** CCCC DECLARE ARGUMENTSCINTEGER NRL(3),IDX(NCOMP),NBOPST(6),+ INT(NINT),INTB(NINTB),+ IWORK(NIWORK),N,KDIAG, IHLBAS,+ IHVBAS,NREALREAL*8 PHFRAC(3),X(NCOMP,3),Y(NCOMP),+ STOIC(NCOMP,NR),RATES(NCOMP),+ RATEL(1),RATEV(NRV),+ REALB(NREALB),WORK(NWORK), T,TLIQ,+ TVAP,P,F,HLDLIQ,TIMLIQREAL*8 HLDVAP,TIMVAPCC DECLARE LOCAL VARIABLESCINTEGER IMISSREAL*8 REAL(NREAL), RMISSCC BEGIN EXECUTABLE CODECINTEGER IREAL*8 K,RATEK=3.7-2710/TRATES=K*X(1,1)*X(1,1) RETURNEND。
Aspen Plus 流程模拟应用7精馏 萃取 吸收塔单元模拟
挥发度
蒸馏基础知识
表示物质挥发能力的大小
对纯组分： v Po
对混合液体： vA PA xA
vB PB xB
对理想溶液： PA PAo xA
PB PBo xB
vA PAo
vB PBo
v f T
蒸馏基础知识
相对挥发度α
定义： ➢ 混合物中两组分挥发度之比，用来表示挥发能
力的差异
➢ 对二元物系，通常用轻组分的挥发度比上重组 分的挥发度
低压： vA PA / xA 理想物系 PA0
vB PB / xB
PB0
高压： K A
KB
同样适用于 低压理想物系
蒸馏基础知识
相对挥发度表示的相平衡关系
二元物系：
KA KB
yA / xA yB / xB
yA / yB xA / xB
y /1 y x /1 x
y x 1 ( 1) x ─以α表示的相平衡方程
再沸器的作用：
提供高温低浓的汽相作为精馏介 质，保证精馏的正常进行
蒸馏基础知识——理论板数计算
精馏段操作线方程
总物料衡算： Vn1 Ln D
轻组分物料衡算：
Vn1 yn1 Ln xn DxD
yn1
Ln Vn1
xn
D Vn1
xD
恒摩尔流假定成立，令回流比为
V, y1
L, xD 1 2 3
Ln, xn n
Aspen Plus 模拟软件
分离塔单元模拟 -精馏、萃取、吸收
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
用aspenplus模拟反应精馏
用aspen plus模拟反应精馏杜建军梁云峰樊希山（大连理工大学化工系统工程研究所）摘要：aspen plus是一款优秀的化工过程稳态模拟软件，在这款软件中集成了用于模拟反应精馏的模块。
本文基于aspen plus10.1版，首先介绍了aspen plus中反应精馏模块的算法；然后以反应精馏制乙二醇为例，详细介绍了如何在aspen plus的窗口模式下模拟反应精馏。
关键词：aspen plus 反应精馏乙二醇模拟中图分类号：TQ028; TQ031 文献标志码：AAbstract:aspen plus is a powerful chemical steady simulation software.A new,robust,efficient algorithm for solving reactive distillation problems is incorporated in a general-purpose flowsheeting environment.The algorithm is introduced in this article;In the end,reactive distillation producing EG is illumilated.Keyword: aspen plus reactive distillation EG simulation反应精馏最初用于化学工业和石化工业的酯化过程,使反应产物从反应物中分离以提高产率。
近来，反应精馏应用于酸气的清洗操作中以提高分离效果。
如氨处理过程就是一个很好的例子。
同时，研究表明该技术也是分离异构体的一种方法，如对二甲苯和间二甲苯的分离。
在有副反应发生的情况下，反应精馏可以提高主反应的选择性，有时甚至可以使主反应的选择性达到100%。
近十年来，人们注意到了反应精馏的经济性，从而使反应精馏成了工艺改进的一个研究热点。
四氯乙烯副产氯化氢精馏塔的Aspen Plus优化模拟
中国氯碱China Chlor-Alkali第6期2019年6月No.6Jun.,201920氯乙烯副产氯化氢精憎塔的Aspen Plus 优化模拟李宁，赵国良，王志元，商付滨，曹长青 (滨化集团股份有限公司，山东滨州256600)摘要：本文对四氯乙烯装置副产氯化氢精馅塔进行Aspen Plus 软件的优化模拟，得到最优的理论板数、进料位置、回流比及出料量等关键参数，为现行设备操作优化提供理论参考。
关键词：氯化氢；氯气；精馅塔;Aspen Plus中图分类号：TQ028.1+3 文献标识码：B 文章编号:1009-1785(2019)06-0020-02Aspen Plus optimal simulation of Distillation column for by-product hydroge chloride of tetrachloroethyleneLI Ning, ZHA 0 Guo-liang, WANG Zhi-yuan, SHANG Fu-bin, CA 0 Chang-qing(Befar Group Co., Ltd., Binzhou 256600,China )Abstract : In this paper, the optimization of Aspen Plus software for the by -product hydrogen chloriderectification column of the tetrachloroethylene plant is earned out , and the optimal theoretical plate number,feed position , reflux ratio, discharge amount and other key parameters are obtained. Equipment operationoptimization improves theoretical reference.Key words : hydrogen chloride;chlorine; distillation column; Aspen Plus1氯化氢与氯气的分离目前很多氯碱企业氯产品都是以氯气为主要原料，但是同时会产生等摩尔量的氯化氢气体，而 且夹带少量氯气和有机物，影响了副产氯化氢的下 游使用，因此脱除氯化氢中的氯气和有机物，一直是副产氯化氢回收利用研究工作的重点之一。
基于Aspen Plus醋酸乙烯精馏塔的模拟优化
基于Aspen Plus醋酸乙烯精馏塔的模拟优化陈果;王煤;程橙;涂开慧【摘要】利用Aspen Plus软件,选择NRTL活度系数方程和Hayden-O'connell 逸度系数方程的热力学模型,应用系统中的RadFrac精馏模块对醋酸乙烯精馏塔进行模拟,模拟值与实际值基本吻合.讨论了进料位置、回流比、塔顶侧线采出量等参数对精馏分离精度与能耗的影响,提出优化方案为:进料板为第62块,回流比为32,侧线采出质量流量为37.5 t/h.此参数下,重新进行计算,结果显示,塔顶冷凝器和塔釜再沸器的热流量分别降低了15.5％和16.9％,塔顶侧线采出液中醋酸乙烯和塔釜采出液中醋酸的质量分数分别上升了0.4％和0.13％.【期刊名称】《化工生产与技术》【年(卷),期】2011(018)005【总页数】4页(P18-21)【关键词】Aspen Plus;醋酸乙烯;醋酸;精馏塔;模拟;优化【作者】陈果;王煤;程橙;涂开慧【作者单位】四川大学化学工程学院,成都610065;四川大学化学工程学院,成都610065;四川大学化学工程学院,成都610065;四川大学化学工程学院,成都610065【正文语种】中文【中图分类】TQ028.3.+1;TQ018Aspen Plus化工模拟系统是美国麻省理工学院于20世纪70年代后期开发的大型化工模拟软件，20世纪80年代初由美国Aspen Plus技术公司推向市场。
Aspen Plus用严格的方法进行单元和全过程计算，为企业提供了准确的单元操作模型，该系统功能齐全、规模庞大，目前已在世界范围内广泛使用参考[1]。
在醋酸乙烯（VAC）生产工艺中，VAC精馏塔在整个流程中占据着重要的位置，它直接影响着VAC的质量和合成后期聚合物的好坏，以及整个生产过程的经济效益。
对VAC精馏及精馏塔的分析研究前人已经做过一些，但主要是采用不同的化工模拟软件或者是仅从个别操作条件的改变对分离精度的影响，而对不同操作参数和工艺条件的改变对VAC精馏塔分离精度和能耗的影响尚未进行系统的分析和研究，特别是塔顶侧线采出量对分析精度的影响。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
* [ 收 稿日期] 2008- 03- 14 [ 基金项目] 国家自然科学基金资助项目( No 20476005) ; 中国石化股份有限公司资助项目( N o X501021) ; 国家科技支
撑计划课题子课题( 2006BA109B07- 01) [ 作 者简介] 李群生( 1963) ) , 男, 博士, 一级教授 , 博士生导师。
表 1 气相摩尔组成模拟结果与实际运行结果
塔 型 组成
低沸 塔 高沸 塔
VC ED C C2 H 2 VC ED C H2O
运行
塔顶
塔釜
0. 95 )
0. 02 0. 987 4
) )
0. 992 5 7 @ 11
模拟
塔顶
塔釜
0. 973 949 85 0. 999 329 54 1. 978 9 @ 10- 5 0. 000 375 25
第7期
李群生等: 基于 ASPEN PLUS 的氯乙烯精馏过程的模拟
科研与生产
釜 VC 含量较高时选择合适的馏出比, 通过模拟计 算可知, 选择馏出比为 0. 2~ 0. 3。
高沸塔馏出比和塔顶 VC 含量关系如图 7 所示。
图 4 低沸塔回流比与塔釜 VC含量的关系
在高沸塔中, 当在第 8 块塔板进料时, 做回流比 的灵敏度分析。图 5 是高沸塔的回流比与塔顶 VC 含量的关系。从图 5 可以看出, 随着回流比的增大, 产品中 VC 含量增大, 但是当回流比大于 1 时产品 中 VC 含量增大的幅度很小; 而当回流比增大时, 冷 凝器及再沸器的负荷急剧增大。因此, 回流比的选 择不宜过大, 可以确定回流比为 0. 5。
某公司 25 万 t/ a 氯乙烯生产工艺中精 馏系统 流程图如图 1 所示。
图 1 VC 精馏系统流程简图
粗氯乙烯经过水洗、碱洗并经过冷凝器冷却进 入低沸塔, 进料组成为氯乙烯( VC) 98. 76% 、重组分 [ 反式 1, 2- 二氯乙烯、顺式 1, 2- 二氯乙烯、1, 2二氯乙烷( EDC) 、乙醛等, 以 EDC 计] 0. 53% 、轻组 分[ 氯甲 烷、甲烷、乙炔 ( C2 H2 ) 、乙 烯、氢气 等, 以 C2 H2 计] 0. 11% 、其余为水。通过低沸塔分离低沸 物 C2 H2 等, 塔釜出料经过缓冲槽缓冲后作为进料
算, 对高低沸塔进行了物料衡算和分析, 其计算结果 与实际运行结果基本吻合, 可用于指导工业生产。
( 3) 通过 ASPEN PLUS 的灵敏度分析等优化功
能, 分析了影响 VC 生产的关键因素, 作为 VC 精馏
合成操作的控制变量和调优变量, 为今后 VC 精馏 系统的优化提供了有效可靠的依据。
[ 参考文献]
图 7 高沸塔馏出比与塔顶 VC 含量的关系
由图 7 可知, 当塔顶馏出比增加时, 塔顶 VC 含 量先增大后减小, 当馏出比为 0. 93 时, 达到最大值。
同时, 随着馏出比的增加, 塔釜 VC 含量逐渐减小;
另外, 塔釜 VC 含量随馏出比的增加而降低, 且通过
模拟结果可知, 当馏出比 大于 0. 95 时, 塔顶中 VC 含量下降速度较快。通过分析得知, 塔顶馏出比过
小会导致产品的产率降低, 塔釜的残液中 VC 含量
增大。因此, 为了满足生产要求和减少操作热负荷, 将馏出比确定为 0. 95~ 0. 98。
4结语
( 1) 对于 VC 精馏系统的模拟, 选用 NRTL 方
程计算其气液相行为, 可以得到较好的模拟效果。
( 2) 通过 ASPEN PLUS 对 VC 精馏系统模拟计
[ 1] 谢 扬, 沈庆扬. ASPEN PLUS 化工模拟系统在精 馏过程
中的应用[ J] . 化工生产与技术, 1999, 16( 3) : 17- 22, 28.
[ 2] The As pen Technol og y Inc. Aspen Pl us 12. 1 Getting
Star ted Using Equation Oriented Model ing [ M/OL ] .
Key words: vinyl chlori de; rectif i cation; si mulation calculation Abstract: The low/high- boil ing rectif icati on towers were simulated by using the RADFRAC rectif icati on modules of ASPEN PLUS chemical industry si mulation sy stem. The simul ation values were basical ly consi stent with the actual val ues. Factors, such as ref lux ratio, f eeding position, rati o of disti llate to f eed, of i nf luencing rectif i cation were di scussed, and the corresponding process operation parameters w hich could guide the rectif ication of viny l chloride were obtained.
Process simulation for the rectification of vinyl chloride based on ASPEN PLUS
LI Qun- sheng, LI U Yang ( Beij ing University of Chemi cal Technology, Beijing 100029, Chi na)
选定低沸塔在第 2 块塔板进料, 进行回流比对 塔釜出料中 VC 摩尔分数灵敏度分析。图 4 是低沸 塔回流比与塔釜 VC 含量的关系。从图 4 可以看 出, 在低沸塔中随着回流比的增大, 塔釜 VC 含量逐 渐减小, 但其影响很小。同时, 对冷凝器和再沸器负 荷进行灵敏度分析, 发现回流比的变化对冷凝器和 再沸器负荷的影响很大, 随着回流比的增大, 其负荷 均在大幅度增加。在工业装置中, 低沸塔的回流比一 般控制在 6~ 9, 应在保持产品质量的前提下降低回 流比, 因此合适的回流比为 6。
图 5 高沸塔回流比与塔顶 VC含量的关系
3. 3 馏出比分析 对低沸塔的馏出比进行灵敏度分析, 图 6 为低
沸塔馏出比与塔釜 VC 含量的关系。
图 6 低沸塔馏出比与塔釜 VC含量的关系
由图 6 可以看出, 随着馏出比的增加, 塔釜出料 的 VC 含量先逐渐增大后逐渐减小。馏出比增加, 会增大冷凝器和再沸器的负荷, 因此可以考虑在塔
software[ J] . Chem Eng Pr ocess, 2002, 41( 5) : 413- 418.
11
科研与生产
聚氯乙烯
2008 年
进入高沸塔, 该塔用于分离 高沸物 EDC 等。高沸 塔塔釜产出 EDC 等副产品, 塔顶产出 VC。低沸塔 塔板数为 20 块, 高沸塔塔板数为 25 块。低沸塔塔 釜操作压 力为 0. 6 MPa, 高 沸塔塔 釜操 作压力 为 0. 25 MPa。
2 热力学模型及模拟结果
0. 026 028 33 0. 999 970 25
微量 3. 017 @ 10- 5
0. 000 002 6
0. 986 989 7
微量
0. 012 980 12
3 灵敏度分析
使用 ASPEN 中的灵敏度分析工具可以方便地 确定过程对关键操作变量和设计变量的响应, 即一个 或多个流程变量变化对其他流程变量造成的影响, 这 是一种/ 如果 ,就0形式的研究工具[ 6] 。笔者在 VC 精馏系统模拟过程中使用了灵敏度分析工具进行了
ASPEN PLUS 化工模拟系统是美国麻 省理工 学院于 20 世纪 70 年代后期开发的大型化工模拟软 件。20 世纪 80 年代初由美国 ASPEN PLUS 技术 公司推向市场, 它用严格的计算方法进行单元和全 过程计算, 为企业提供了准确的单元操作模型。该 系统功能齐全、规模庞大, 目前已在世界范围内广泛 使用[ 1- 3] 。
选择的数学模型将直接影响计算的物理性能的 准确程度[ 4] , 并影响计算结果的精确度。由于本计 算体系中的 VC、EDC 均是极性化合物, 选用 NRTL 活度系数模型。NRTL 方程是以威尔逊提出的局部 组成概念为基础的活度系数方程, 该模型能准确模 拟非理想溶液的 VLE 和 LLE 性质[ 5] 。
第 36 卷 第 7 期 2008 年 7 月
=科研与生产>
聚氯乙烯 P olyvinyl Chlo ride
Vol. 36, No. 7 Jul. , 2008
基于 ASPEN PLUS 的氯乙烯精馏过程的模拟
李群生* , 刘 阳 ( 北京化工大学化学工程学院, 北京 100029)
[ 关键词] 氯乙烯; 精馏; 模拟计算 [ 摘 要] 应用 ASPEN PL US 化 工模拟系统中的 RADFRA C 精馏模块 对氯乙烯 精馏中的高 低沸塔进 行模拟, 模拟值与实际值基本吻合。讨论了回流比、进料位置、馏出比等参数对精馏的影响, 获得了 对氯乙烯 精馏具有指 导 意义的相关工艺数据。 [ 中图分类号] TQ325. 3 [ 文献标志码] A [ 文章编号] 1009- 7937( 2008) 07- 0011- 03
从图 3 可以看出, 在高沸塔中, 随着进料位置的 下移塔 顶 VC 含量 先增 大后 减 小。通 过 ASPEN PLUS 对高沸塔进料位置作出的灵敏度分析表也可 以知道, 随着进料位置的下移冷凝器和再沸器的负 荷先减小后增大。为降低塔釜残液中的 VC 含量, 进料位置不宜太低。因此, 进料位置选择在 5~ 10 块塔板为宜。 3. 2 回流比分析