aspen精馏塔讲义(个人总结)
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102
T-xy d i ag ram for C 2H 5O H /H 2O
x 1. 0133 b ar
100
y 1. 0133 b ar
98
96
94
92
90
恒沸组成为乙 醇为0.89，恒 沸温度为78℃
Tem p eratu re,C
88
86
84
82
80
78℃
0. 05 0. 10 0. 15 0. 20 0. 25 0. 30 0. 35 0. 40 0. 45 0. 50 0. 55 0. 60 0. 65 0. 70 0. 75 0. 80 0. 85 0. 90 0. 95 1. 00 Li q ui d /vap o r m o l e fracti o n,C2H 5O H
78 0Leabharlann Baidu 00
Thanks for your attention！
√
Qmin
Rmin
因变量构成 的目标函数
Tips 6
操作优化（Optimization）
为了使得精馏塔的产品纯度满足要求，又要求获取更大的产品采出流量 ，因此通过稳态模拟来求取最佳操作条件，通过模型分析工具（Model Analysis Tools）中的Optimization功能，将馏出物的组成恒定运行模拟 出再沸器和冷凝器的热负荷Q及塔顶塔顶的产品采出流量D、W，来通过 设置盈利函数确定最大生产利润Profit-max
关于Aspen 精馏模拟操作的学习交流
报告人：
蔡政
指导老师： 易明武
Tips 1
精馏塔设计的独立变量（C+6）：
进料状态（T）： 进料组成（Xi）： 操作压力（P）: 进料位置（NF）: 产品的组成(XD、XW) 回流比（R）
计算机模拟常采 用的指定变量
1 C-1 1 1 2 1 1
C+3
手算设计常 规定的变量
总塔板数 （NT）
余下3个独立 变量从中任选
塔顶与塔釜摩尔量之比（D/W） 1
Tips 2
多元组分的分离（distill专用软件）：以三元组分C4，C5，C6的正构烷烃分离为例
Tips 3
命名（Rename）：流股、模块、组分 ◆在一些大型的全厂规模的模拟中算例中有着众多
的装置、流股、组分，因此对单元、物流和组分的 做出合理的规划很重要，设计时能够便利许多。
定义因 变量
定义自变量 回流比RR
利润函数表达式
指定馏出 物浓度规 定
定义自变量 塔顶馏出物D
指定组分
指定目标组 分所在流股
规定目标 函数值
Tips 7
设计规定（Design Spec/Vary）收敛问题
对于需要调节多个操纵变量以达到精馏塔设计目标函数的要求，需要设定多个 设计规定，若同时进行联立操作则容易导致过程不收敛因而找不到合适的解， 或者得到依初始条件而定的多重解，对于此类问题通常比较好的方法是：让程 序一次只对一个变量收敛，而不是同时求解多个变量。
Tips 6
1.启发式优化法（探索式） ★全塔塔板数的确定：总塔板数等于最小理论板数的2倍
，而最少理论板数由芬斯克（Fensek）方程计算得到 芬斯克方程：
★实际回流比的确定：实际回流比为最小回流比的1.2
倍，而最小回流比通过恩德伍德（Underwood）公式得
到
恩德伍德公式：
Tips 6
2.以经济核算为依据
能耗
相对于塔器和换热器而言，塔 盘的成本显得很小。因此在经 济核算中集中在降低能耗成本 上，以获取最大生产利润。
Aspen模拟 设计规定 Design Spec/Vary 和优化Optimization
调节操作变量回 流比R、馏出物D
获取最大的 利润函数值
Tips 6
(1).确定实现分离任务的最佳塔级数
Tips 4
Tips 5
精馏塔进料压力的确定
以经济原则，采用冷 水做冷源时在冷凝器 中合理的换热温差为
20K，而再沸器合理 的温差为40K。
305K H2O
325k
查表
对应的蒸汽压P
进料压力
PF>P
温度T
查表 Vapor(T+40K)
对应的所需的换热蒸汽压P
Tips 6
精馏塔的经济优化
●启发式优化法 ●以经济核算依据的优化法
比如：在调整合适的塔顶馏出量和回流比来达到满足产品的纯度要求，由于
程序一次只对一个变量收敛，因而先调整馏出物量对塔顶产品指标收敛，然 后调节回流比对塔底产品的指标收敛，这个先后顺序的确定是由于馏出物量
对全塔组分的变化影响要较回流比强。
Tips 8
二元恒沸物恒沸温度的确定
Binary
运行
Tips 8
每年总成本
√
Tips 6
(2).进料塔盘优化
利用模型分析工具（Model Analysis Tools）中的sensitivity（灵敏度 分析）进行优化，以再沸器和冷凝器的热负荷及回流比为目标函数 （Measured Variable），以进料板数为操纵变量（Manipulated Variable）进行运算，得到一个数据表
T-xy d i ag ram for C 2H 5O H /H 2O
x 1. 0133 b ar
100
y 1. 0133 b ar
98
96
94
92
90
恒沸组成为乙 醇为0.89，恒 沸温度为78℃
Tem p eratu re,C
88
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84
82
80
78℃
0. 05 0. 10 0. 15 0. 20 0. 25 0. 30 0. 35 0. 40 0. 45 0. 50 0. 55 0. 60 0. 65 0. 70 0. 75 0. 80 0. 85 0. 90 0. 95 1. 00 Li q ui d /vap o r m o l e fracti o n,C2H 5O H
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√
Qmin
Rmin
因变量构成 的目标函数
Tips 6
操作优化（Optimization）
为了使得精馏塔的产品纯度满足要求，又要求获取更大的产品采出流量 ，因此通过稳态模拟来求取最佳操作条件，通过模型分析工具（Model Analysis Tools）中的Optimization功能，将馏出物的组成恒定运行模拟 出再沸器和冷凝器的热负荷Q及塔顶塔顶的产品采出流量D、W，来通过 设置盈利函数确定最大生产利润Profit-max
关于Aspen 精馏模拟操作的学习交流
报告人：
蔡政
指导老师： 易明武
Tips 1
精馏塔设计的独立变量（C+6）：
进料状态（T）： 进料组成（Xi）： 操作压力（P）: 进料位置（NF）: 产品的组成(XD、XW) 回流比（R）
计算机模拟常采 用的指定变量
1 C-1 1 1 2 1 1
C+3
手算设计常 规定的变量
总塔板数 （NT）
余下3个独立 变量从中任选
塔顶与塔釜摩尔量之比（D/W） 1
Tips 2
多元组分的分离（distill专用软件）：以三元组分C4，C5，C6的正构烷烃分离为例
Tips 3
命名（Rename）：流股、模块、组分 ◆在一些大型的全厂规模的模拟中算例中有着众多
的装置、流股、组分，因此对单元、物流和组分的 做出合理的规划很重要，设计时能够便利许多。
定义因 变量
定义自变量 回流比RR
利润函数表达式
指定馏出 物浓度规 定
定义自变量 塔顶馏出物D
指定组分
指定目标组 分所在流股
规定目标 函数值
Tips 7
设计规定（Design Spec/Vary）收敛问题
对于需要调节多个操纵变量以达到精馏塔设计目标函数的要求，需要设定多个 设计规定，若同时进行联立操作则容易导致过程不收敛因而找不到合适的解， 或者得到依初始条件而定的多重解，对于此类问题通常比较好的方法是：让程 序一次只对一个变量收敛，而不是同时求解多个变量。
Tips 6
1.启发式优化法（探索式） ★全塔塔板数的确定：总塔板数等于最小理论板数的2倍
，而最少理论板数由芬斯克（Fensek）方程计算得到 芬斯克方程：
★实际回流比的确定：实际回流比为最小回流比的1.2
倍，而最小回流比通过恩德伍德（Underwood）公式得
到
恩德伍德公式：
Tips 6
2.以经济核算为依据
能耗
相对于塔器和换热器而言，塔 盘的成本显得很小。因此在经 济核算中集中在降低能耗成本 上，以获取最大生产利润。
Aspen模拟 设计规定 Design Spec/Vary 和优化Optimization
调节操作变量回 流比R、馏出物D
获取最大的 利润函数值
Tips 6
(1).确定实现分离任务的最佳塔级数
Tips 4
Tips 5
精馏塔进料压力的确定
以经济原则，采用冷 水做冷源时在冷凝器 中合理的换热温差为
20K，而再沸器合理 的温差为40K。
305K H2O
325k
查表
对应的蒸汽压P
进料压力
PF>P
温度T
查表 Vapor(T+40K)
对应的所需的换热蒸汽压P
Tips 6
精馏塔的经济优化
●启发式优化法 ●以经济核算依据的优化法
比如：在调整合适的塔顶馏出量和回流比来达到满足产品的纯度要求，由于
程序一次只对一个变量收敛，因而先调整馏出物量对塔顶产品指标收敛，然 后调节回流比对塔底产品的指标收敛，这个先后顺序的确定是由于馏出物量
对全塔组分的变化影响要较回流比强。
Tips 8
二元恒沸物恒沸温度的确定
Binary
运行
Tips 8
每年总成本
√
Tips 6
(2).进料塔盘优化
利用模型分析工具（Model Analysis Tools）中的sensitivity（灵敏度 分析）进行优化，以再沸器和冷凝器的热负荷及回流比为目标函数 （Measured Variable），以进料板数为操纵变量（Manipulated Variable）进行运算，得到一个数据表