aspen塔设备解析

RadFrac — 应用示例 (2)
如将示例（1）的塔压调到0.01 MPa，全塔压降0.005 MPa，试求满足分 离要求所需的回流比和馏出物流量。
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。
RadFrac —— 冷凝器
冷凝器设定有两组参数：
12 、冷凝器指标 （Condenser 、过冷态（Subcooling ） Specification）
仅仅应用于部分冷凝器。只需指定冷凝温 1）过冷选项（Subcooling option） 度（Temperature）和蒸汽分率（Vapor 二选一：回流物和馏出物都过冷 /仅仅回 Fraction ）两个参数之一。 流物过冷。 2）过冷指标（Subcooling specification） 二选一：过冷物温度/过冷度
4、冷凝器设定 ( Condenser specifications) 3、压力 ( Pressure) 1 、 塔设定 ( Total Column specifications) （ 1 ） 全凝器（ condenser) 2 、 关键组分回收率 1） 冷凝器（Condenser) （（ 2Key ） 带汽相馏出物的部分冷凝器 ( component recoveries ) stages) （ 1 ） 塔板数（ Number of （ Partial condenser with vapor distillate) （ 1 ）轻关键组分在馏出物中的回收率 （2） 再沸器（Reboiler) （（ 3） 带汽、液相馏出物的部分冷凝器 馏出物中的轻关键组分 2） 回流比（Reflux/进料中的轻关键组分 ratio) （ Partial condenser with vapor and （ 2）重关键组分在馏出物中的回收率 liquid distillate) /进料中的重关键组分 馏出物中的重关键组分
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） 6 、上升蒸汽比（ Boilup Ratio) 2 、回流速率（Reflux Rate ） 7 、上升蒸汽 /进料比（ Boilup to Feed Ratio) 3 、馏出物速率（ Distillate Rate) 8 、馏出物 /进料比（ Distillate to Feed Ratio) 4 、塔底物速率（ Bottoms Rate) 9 、冷凝器热负荷（ Duty) 5 、上升蒸汽速率（Condenser Boilup Rate) 10、再沸器热负荷（Reboiler Duty)
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)
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 —— 流股
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。
RadFrac —— 压力
塔内压力设定有三种方式（View） 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。
RadFrac — 结果查看
计算结果从三部分查看： 1、分布剖形给出塔内各塔板上的温度、 、结果简汇给出塔顶（冷凝器）和 2 3、流股结果给出进出的所有流股的 1 、结果简汇（Results summary） 塔底（再沸器）的温度、热负荷、 压力、热负荷、相平衡参数，以及每 工艺和物性参数。 2 、分布剖形（Profiles） 流量、回流比和上升蒸汽比等参数， 一相态的流量、组成和物性。 3 、流股结果（Stream results） 以及每一组份在各出塔物流中的分 据此可确定最佳加料板和侧线出料板 配比率。 位置。
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。 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 — 塔板核算
塔板核算（Tray rating）计算给定 结构参数的塔板的负荷情况，可供选 用的塔板类型与“塔板设计”中相同。 “塔板设计”与“塔板核算”配 合使用，可以完成塔板选型和工艺参 数设计。
RadFrac — 应用示例 (5)
在示例（4）的基础上进行 塔板设计和塔板核算，分别选 用浮阀塔板和弹性浮阀塔板计 算后对比结果。
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 — 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。
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）
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 — 模型参例 (1)
根据DSTWU示例（2）的结果，选取
R=25、NT=61、NF =36 ，用RadFrac 进 行核算。再选取最佳进料板位置进行 核算。
RadFrac — 设计指标
RadFrac 模型带有内部的设计指 标功能，通过Design Specs和Vary两 组参数进行设定。 可以设定多个指标参数和多个变 化参数，但要注意两者间的依赖关系 和自由度必须吻合，否则不能收敛。
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. 2. 3. 4.
DSTWU 5. MutiFrac Distl 6. SCFrac RadFrac 7. PetroFrac Extract
RadFrac — 填料设计
填料设计（Pack sizing）计算选 5 种典型的规整填料： 种典型的散堆填料：
用某种填料时的塔径，共有 1、带孔 、拉西环（ 板波填料（ RASCHIG MELLAPAK ） 40种填 ） 料供选用，在此仅介绍 5 种典型的 2、带孔 、鲍尔环（ 网波填料（ PALL） CY） 散堆填料和 5 种典型的规整填料： 3、带缝 、阶梯环（ 板波填料（ CMR） RALU-PAK） 4、陶瓷 、矩鞍环（ 板波填料（ INTX） KERAPAK） 5、格栅规整填料（ 超级环（SUPER FLEXIGRID RING） ）
RadFrac — 应用示例 (3)
如果示例（2）中的精馏段的
墨弗里效率为0.45，提馏段的墨弗
里效率为0.55，试求满足分离要求 所需的塔板数和加料板位置。
RadFrac — 报告选项
报告（Report）中有一项对塔板设计 非常重要，即性质选项（Property options） 里的包括水力学参数（Include hydraulic parameters）选项。另外剖形选项（Profile options）里包括哪些塔板（Stages to be included in report）也很有用。
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）
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）
RadFrac — 填料核算
填料核算（Pack rating）计算给 定结构参数的填料的负荷情况，可供 选用的填料类型与“填料设计”中相 同。 “填料设计”与“填料核算”配 合使用，可以完成填料选型和工艺参 数设计。
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 —— 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 ）