精馏单元操作

• 默认二元交互作用参数
RadFrac — 应用示例 (2)
通过精馏塔来分离甲醇和水的混合物。进料组成为水 63.2％（质量分数），甲醇36.8％（质量分数），流率 为12000 1b/hr，压力为19psi（1psi=6894.76Pa），饱和 液体进料（进料的气相分率为0），精馏塔有38块塔板， 进料在第23块板上（注意，根据Aspen Plus的定义，冷 凝器为1＃板，所以进料板应该是第24块）。塔顶压力 为16.1psi，每板的压力降为0.1psi，塔顶为全凝器，蒸出 流率为39885 1b/hr，回流比为1.3。选用NRTL-RK物性 方法。 做出气相、液相中水和甲醇的组成曲线
• • • • •
Reboiler heating required（加热器热负荷） Condenser cooling required（冷凝器热负荷） Distillate temperature（馏出物温度） Bottom temperature（塔釜温度） Distillate to feed fraction（馏出物占进料物料分率）
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 )（针对填料 塔计算）
DSTWU — 应用示例 (1)
RadFrac —— 冷凝器
冷凝器设定有两组参数：
1、冷凝器指标（Condenser Specification） 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。 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/仅仅回流物过冷。 2）过冷指标（Subcooling specification） 二选一：过冷物温度/过冷度
第三章 精馏单元
液叶萃取 塔
简捷法精 馏设计
简捷法精 馏核算
简捷法多 塔蒸馏
基于速率的 蒸馏 严格法多塔 精馏
严格法精馏
主要学习分离模块
• DSTWU简捷法精馏设计 • RadFrac精密分离模块 • RadFrac精密分离模块计算结果 查询 • RadFrac精密分离模块应用举例1 • RadFrac精密分离模块应用举例2
• 分布剖形给出塔内各塔板上的温度、压 力、热负荷、相平衡参数，以及每一相 态的流量、组成和物性。据此可确定最 佳加料板和侧线出料板位置。
• 流股结果给出进出的所有流股的工艺和 物性参数。
RadFrac — 应用示例 (1)
通过精馏塔来分离甲醇和水的混合物。进料组 成为水63.2％（质量分数），甲醇36.8％（质 量分数），流率为12000 1b/hr，压力为19psi （1psi=6894.76Pa），饱和液体进料（进料的 气相分率为0），精馏塔有38块塔板，进料在 第23块板上（注意，根据Aspen Plus的定义， 冷凝器为1＃板，所以进料板应该是第24块）。 塔顶压力为16.1psi，每板的压力降为0.1psi，塔 顶为全凝器，蒸出流率为39885 1b/hr，回流比 为1.3。选用NRTL-RK物性方法。 确定再沸器和冷凝器的热负荷
1、釜式再沸器（Kettle）
2、热虹吸式再沸器（Thermosyphon）
3、无再沸器 (None)
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）
RadFrac — 配置（操作设定）
操作设定从十个选项中选择：
1、回流比（Reflux Ratio） 2、回流速率（Reflux Rate） 3、馏出物速率（Distillate Rate) 4、塔底物速率（Bottoms Rate) 5、上升蒸汽速率（Boilup Rate)
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6、上升蒸汽比（Boilup Ratio) 7、上升蒸汽/进料比（Boilup to Feed Ratio) 8、馏出物/进料比（Distillate to Feed Ratio) 9、冷凝器热负荷（Condenser Duty) 10、再沸器热负荷（Reboiler 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 ）
塔计算结果
• • • • • • Minimum reflux ratio（最小回流比） Actual reflux ratio（实际回流比） Minimum number of stages（最小塔板数） Number of actual stages（实际塔板数） Feed stage（进料位置） Number of actual stages above feed（进料位置以上实际塔板 数）
1、塔设定 ( Column specifications) （1） 实际塔板数（Number of stages)，若输入塔板数，则为操作型计算。 （2） 回流比（Reflux ratio)，若输入此值，则为设计型问题。直接输入数值，表示实 际回流比；输入负的数值，表示回流比与最小回流比的比值。 2、关键组分回收率 ( Key component recoveries ) （1）轻关键组分在馏出物中的回收率馏出物中的轻关键组分/进料中的轻关键组分， （2）重关键组分在馏出物中的回收率馏出物中的重关键组分/进料中的重关键组分。 3、压力 ( Pressure):（1） 冷凝器（Condenser),（2） 再沸器（Reboiler) 4、冷凝器设定 ( Condenser specifications) （1） 全凝器（Total condenser) （2） 带汽相馏出物的部分冷凝器（Partial condenser with vapor distillate) （3） 带汽、液相馏出物的部分冷凝器（Partial condenser with vapor and liquid istillate)
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
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)
1、进料流股（Feed Streams） 指定每一股进料的加料板位置。 2、产品流股（Product Streams） 指定每一股侧线产品的出料板位 置及产量。
1、塔顶/塔底（Top/Bottom）
指定塔顶压力、冷凝器压降和塔压降。
2、压力剖型（Pressure Profile）
指定每一块塔板压力。 3、塔段压降（Section Pressure Drop） 指定每一塔段的压降。
含乙苯（ethylbenzene）30%w、苯乙烯 （styrene）70%w的混合物（F=1000kg/hr、 P=0.025MPa、T=30 C）用精馏塔（塔顶压 0.02MPa 、塔底压0.03MPa）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。
0.8
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20 21 Stage
22
23
24
25
26
27
RadFrac — 结果查看
计算结果从三部分查看： 1、结果汇总（Results summary） 2、分布剖形（Profiles） 3、流股结果（Stream results）
• 结果汇总给出塔顶（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。
查询计 算结果： 回流比 与理论 塔板数 的关系 表
创建NT~R关系图
• 首先如图选择回流 比列 • 将其设为x轴 • 依次将理论塔板数 设为y轴 • Display plot然后显 示曲线
100
Block B1 (DSTWU) Reflux Ratio Profile Theoretical stages
40
50
60
70
80
90
作业Ⅰ
第二节 RadFrac精密分离
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。
RadFrac—— 连接
RadFrac模型的连接图如下：
物 料 计 算 结 果
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。
• 生成实际回流比——理论板数关系表 ( Reflux ratio vs. Number of theoretical stages )，前面计算最小理论塔板数25.28
RadFrac — 配置（冷凝器）
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：
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）
第一节 DSTWU 简捷法精馏
DSTWU 模型可针对一个带有分 凝器或全凝器一股进料和两种产品的 精馏塔，采用Winn-UnderwoodGilliland方法进行捷算法蒸馏设计计算， 其目的是确定最小回流比、最小级数 或实际回流比、实际级数。
DSTWU — 模型参数
DSTWU模型有四组模型设定参数：
做出气相、液相中水和甲醇的组 成曲线
首先采用数据浏览器 查看模型计算结果
做出气相、液相中水和甲醇的组 成曲线
然后如下进行：
做出气相、液相中水和甲醇的组 成曲线
1
Block B1: Liquid Composition Profiles H2O METHA-01
0.2
1 2
X (mass frac) 0.4 0.6
30
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150 155 160 165 170 175 180 185 190 195 200 205 210 215 220 225 230 235 Reflux ratio