Aspen plus模拟精馏塔说明书 一、设计题目 根据以下条件设计一座分离甲醇、水、正丙醇混合物的连续操作常压精馏塔： 生产能力：100000吨精甲醇/年；原料组成：甲醇70%w，水28.5%w，丙醇1.5%w；产品组成：甲醇≥99.9%w；废水组成：水≥99.5%w；进料温度：323.15K；全塔压降：0.011MPa；所有塔板Murphree 效率0.35。 二、设计要求 对精馏塔进行详细设计，给出下列设计结果并利用AutoCAD绘制塔设备图，并写出设计说明。 (1).进料、塔顶产物、塔底产物、侧线出料流量； (2).全塔总塔板数N；最佳加料板位置N F；最佳侧线出料位置N P； (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8000 hr计算，进料流量为 100000/(8000*0.7)=17.86 t/hr。 (2)原料、塔顶与塔底的组成（题中已给出）： 原料组成：甲醇70%w，水28.5%w，丙醇1.5%w； 产品:甲醇≥99.9%w；废水组成：水≥99.5%w。 (3).温度及压降： 进料温度：323.15K；全塔压降：0.011MPa； 所有塔板Murphree 效率0.35。 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:研究回流比与塔径的关系（N T-R），确定合适的回流比与塔板数；
aspen模拟塔设计（转载） 一、板式塔工艺设计 首先要知道工艺计算要算什么？要得到那些结果？如何算？然后再进行下面的计算步骤。（参考） 其次要知道你用的软件（或软件模块）能做什么，不能做什么？你如何借助它完成给定的设计任务。 记住：你是工艺设计者，没有 aspen 你必须知道计算过程及方法，能将塔设计出来，这是你经过课程学习应该具有的能力，理论上讲也是进入毕业设计的前提。只是设计过程中将复杂的计算过程交给 aspen 完成， aspen 只替你计算，不能替你完成你的设计。做不到这一点说明工艺设计部份还不合格，毕业答辩就可能要出问题，实际的这是开题时要做的事的一部份，开题答辩就是要考察这个方面的问题。 设计方案，包括设计方法、路线、分析优化方案等，应该是设计开题报告中的一部份。没有很好的设计方案，具体作时就会思路不清晰，足见开题的重要性。下面给出工艺设计计算方案参考，希望借此对今后的结构和强度设计作一个详细的设计方案，明确的一下接下来所有工作详细步骤和方法，以便以后设计工作顺利进行。 板式塔工艺计算步骤 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) 组份分割，确定是否为清晰分割； (2)估计塔顶与塔底的组成。 得出结果：塔顶馏出液的中关键轻组份与关键重组份的回收率 参考：《化工原理》有关精馏多组份物料平衡的内容。 2.用简捷模块（DSTWU）进行设计计算 目的：结合后面的灵敏度分析，确定合适的回流比和塔板数。 方法：选择设计计算，确定一个最小回流比倍数。 得出结果：理论塔板数、实际板数、加料板位置、回流比，蒸发率等等RadFarce 所需要的所有数据。
[注意]随便看看吧 BLOCK: COL MODEL: BATCHFRAC --------------------------------- CHARGE - FEED OPSTEP O-1 STAGE 10 OUTLETS - PROD COL-CONTENTS OPSTEP O-1 STAGE 10 DIST DISTILLATE OPSTEP O-1 STAGE 1 PROPERTY OPTION SET: NRTL-RK RENON (NRTL) / REDLICH-KWONG *** MASS AND ENERGY BALANCE *** IN OUT RELATIVE DIFF. TOTAL BALANCE MOLE(KMOL/HR ) 35.5310 35.5310 -0.651964E-07 MASS(KG/HR ) 1000.00 1000.00 0.346421E-06 ENTHALPY(MMKCAL/H) -2.18172 -2.13628 -0.208274E-01 ********************** **** INPUT DATA **** ********************** **** INPUT PARAMETERS **** NUMBER OF PHASES 2 NUMBER OF THEORETICAL STAGES 10 NUMBER OF OPERATION STEPS 1 NUMBER OF ACCUMULATORS 1 ALGORITHM OPTION STANDARD MAXIMUM NO. OF TOTAL REFLUX LOOPS 60 MAXIMUM NO. OF OUTSIDE LOOPS 50 MAX NO. OF INSIDE LOOPS/OUTSIDE LOOP 10 MAXIMUM NUMBER OF FLASH ITERATIONS 50 REPORT TIME INTERVAL HR 2.00000 FLASH TOLERANCE 0.000100000 DISTILLATION ALGORITHM OUTSIDE LOOP TOL 0.100000-04 DISTILLATION ALGORITHM INSIDE LOOP TOL 0.100000-05 TOTAL REFLUX ALGORITHM TOLERANCE 0.100000-05 INTEGRATION ERROR TOLERANCE 0.000100000 INITIAL TIME STEP USED BY INTEGRATOR HR 0.00027778 ************************************ **** OPERATION STEP O-1 **** ************************************ **** COL-SPECS **** MOLAR VAPOR DIST / TOTAL DIST 0.0 MASS DISTILLATE RATE KG/HR 10.0000 MOLAR REFLUX RATIO 2.00000 MOLAR BOILUP RATE (TOTAL REF) KMOL/HR 3.55310 **** COLUMN PROFILES **** TRAY HOLDUP PRESSURE BAR 1 10.0000 KG 1.01000 2 1.00000 KG 1.02000 3 1.00000 KG 1.03000 4 1.00000 KG 1.04000 5 1.00000 KG 1.05000 6 1.00000 KG 1.06000 7 1.00000 KG 1.07000 8 1.00000 KG 1.08000 9 1.00000 KG 1.09000 10 0.0 CUM 1.10000 **** STOP CRITERION **** RUN UNTIL MASS FRACTION IN STAGE LIQUID FALLS ABOVE STOP CRITERION
第7章分离单元模拟Part B 作者：武佳孙兰义
第7章分离单元模拟Part B ?7.1 概述 ?7.2 精馏塔的简捷设计模块DSTWU ?7.3 精馏塔的简捷校核模块Distl ?7.4 精馏塔的严格计算模块RadFrac ?7.5 塔板和填料的设计与校核 ?7.6 连续萃取模块Extract ?7.7 吸收示例
7.1 概述 模块说明功能适用对象 DSTWU 使用Winn-Underwood-Gilliland 方法的多组分精馏的简捷设计模 块 确定最小回流比、最小理论板数以 及实际回流比、实际理论板数等 仅有一股进料和两股产品的简 单精馏塔 Distl 使用Edmister方法的多组分精馏 的简捷校核模块 计算产品组成 仅有一股进料和两股产品的简 单精馏塔 RadFrac 单个塔的两相或三相严格计算模 块 精馏塔的严格核算和设计计算 普通精馏、吸收、汽提、萃取 精馏、共沸精馏、三相精馏、 反应精馏等 Extract液-液萃取严格计算模块液-液萃取严格计算萃取塔 MultiFrac严格法多塔蒸馏模块对一些复杂的多塔进行严格核算和 设计计算 原油常减压蒸馏塔、吸收/汽提 塔组合等 SCFrac简捷法多塔蒸馏模块确定产品组成和流率、估算每个塔 段理论板数和热负荷等 原油常减压蒸馏塔等 PetroFrac石油蒸馏模块对石油炼制工业中的复杂塔进行严 格核算和设计计算预闪蒸塔、原油常减压蒸馏塔、催化裂化主分馏塔、乙烯装置初馏塔和急冷塔组合等 RateFrac非平衡级速率模块精馏塔的严格核算和设计计算 蒸馏塔、吸收塔、汽提塔、共
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。
关于精馏塔设备的设计与节能探究 发表时间：2019-09-10T16:42:57.827Z 来源：《工程管理前沿》2019年第14期作者：王占伟 [导读] 作为化工行业中最耗能的工业，石油化工工业长期面临降能耗省能源的问题。 美克美欧化学品（新疆）有限责任公司 841000 摘要：作为化工行业中最耗能的工业，石油化工工业长期面临降能耗省能源的问题。而在石油化工行业，使用最普遍的分离单位是精馏，介于精馏过程的能量消耗高，热力学效率低，因此，精馏塔的设备始终是化工节能设计的关键部分。 关键词：精馏塔；设备设计；节能 1引言 由于能源的不断消耗，对具有较高能耗的精馏过程的研究始终具有广阔的发展前景。自21世纪初以来，科学水平的提升，精馏塔的计算机辅助设计逐渐替换掉了人工计算和设计。精馏塔的研究热点也正在通过初步整改，从作为一个单元发展，到进行反应与精馏相耦合的反应精馏，然后逐步向高能效、低投资的分隔壁精馏塔（DWC）的研究。 2精馏塔精馏技术原理 2.1精馏工艺技术 混合物会在各种成分挥发时发生变化，精馏在这一原理下，通过气体，液体回流，从而将气体和液体之间实现逆向多解，使相对挥发性成分强的从液相中逐渐向气体中流出，挥发相对弱的部分逆向进行移动以分离混合物，这是精馏过程。在精馏过程中，质与热是同步传递的，原料进入精馏塔，则精馏段位于塔的上半区，反之如果没有进原料，提馏段位于下半部分。所谓的精馏技术，是指借助蒸馏设备中的转移设施输送的适量浓度的液体，这部分溶液通过连续气化和冷凝，并在精馏塔顶部与底部共同得到产物的生产过程。在整个精馏塔精馏过程中，必须同时操作其他技术设备。在石化行业，大多数精馏设备采用连续精馏运行方式。 2.2连续精馏工艺技术的运行 原材料运输到进料口，接着将整个精馏塔分成精馏工艺段和萃取工艺段；因为每个组别具有不同的沸点，从而导致低沸点的气化升腾，另一方面，高沸点组流下溶液并通过精馏塔内的蒸汽上升；蒸馏分离后，液体的下半部分被引出，部分液体被连续加热，然后返回精馏塔；在冷凝器中部分干净地转化成液体，并通过回流泵送入回流罐。这部分蒸气的有些成为产品，有些作为回流液流回蒸馏塔。 2.3关于精馏塔能源节约和优化 在当前的社会经济和科学背景下，精馏塔的节能降耗问题与科学和理论研究以及各个公司的实际研究难度相吻合。通过一系列科技人员的付出和现实实践，取得了一定优化成果。要逐步改善再沸器和冷凝器的热交换效果；要修改精馏塔多塔精馏工艺，尽早将精多效馏技术应用于精馏塔过程中；要开发高效的普通填料，更换板塔；要在精馏塔的节能控制部分中，如有需要，使用热交换泵技术。 3精馏塔设备设计分析 3.1关于塔板的设计 近年来，精馏塔的设计变得更加完善。大量试验结果表明，组合导向浮阀的效率明显高于传统塔板，对生产效率是极大提高。通过分析塔板上区域的流动状态，发现塔板的导电液压效应，进一步提高了传质效率。FGC-vT是用于精馏过程的相对较新的塔板，不仅提高了塔的效率，而且提高了塔的灵活性，从而降低了能耗。 3.2关于填料的设计 最初，精馏塔中的填料主要是竹片和石头。目前科学技术发展迅速，深化了精馏塔填料的研究，陶瓷拉西环成为蒸馏塔的新型填料。由于压降小和流量大的优点，工业中填料塔的使用变得越来越广泛。在精馏塔的设计中，精馏塔的内部构件用网孔波纹填料，在同一过程的基础上，不仅可以促进精流塔的负荷，而且可以实现高效节能的双赢局面。 3.3其他方面的设计 在精馏塔的设计中，可以改变混合塔板的位置和进料位置。如若优化设计，则会设计多个进料口，以便某些材料可用于特定设计，根据进给类型选择相应的进给连接。以这种方式，可以避免在精馏过程中组合物的波动，从而确保精馏的效果并增加产量。如果特定瘤区段中存在大的负荷区域，则混合的塔板可被使用进行有效低耗蒸馏。 4精馏塔的节能优化设计 4.1分隔壁精馏塔设计 分隔壁精馏塔在精馏塔内设有垂直隔板，精馏塔分为四段，分别是上方共用精馏段、下方共用提馏段、隔板隔开的精馏供给段以及中间侧线采出段。它对应于具有完整热电偶的特定类型的精馏塔，并且在热力学上等同于具有完整热电偶的精馏塔。由于其特殊结构，DWC 塔拥有许多优势，而这并非一般侧线精馏塔所具备的。 对于分隔壁精馏塔的静态设计，研究了三种不同位置的分隔壁精馏塔的动态特性，与控制策略相比，结果表明DWCU在三种形式中表现最差。在大多数情况下，DWCL具有更好的动态性，但同时需要更多的耗能。与DWCL相比，DWCU在可控性能方面没有明显差异，但经济效益具有明显优势。有研究者通过分析甲苯--二甲苯--重苯系精馏分离粗苯精制，对传统的分离顺序和分隔塔技术进行了定量测试和比较，发现传热和传质耦合的技术在能源效率方面提供了显着的特点。鉴于中国目前的能源状况和未来化工行业的发展趋势，大力发展和推进相邻壁塔技术的进步具有至关重要的意义。 4.2反应精馏与分隔壁精馏塔的耦合 反应精馏塔的结构具有特殊性，Muler等在2004年定义了反应精馏隔壁塔（RDWC）的概念。反应精馏和隔壁塔的优势在RDWC上得到融合，通过减少工艺，降低能耗，减少投资和提高选择性，可作为化学工业的新研究热点。IvoMueller等根据反应速率在反应精馏隔壁塔中进行了模拟。由于反应体系的特点是转化率比较高、选择性较低，模拟的目的是将酯基相互转移到碳酸酯，模拟是理论上被证实的，采用隔壁塔技术和反应系统可有效提高选择性和可分离性，减少操作单元数量，节省设备投资。此外，许多相关材料证实，分隔壁精馏塔的新工艺科技可利用在现有的反应精馏工艺，从而节约能源和设备损耗。孙兰义等用RDWC模拟了乙酸甲酯的合成，解释了回流比和气相分配比对反应精馏隔壁塔性能的影响。与传统工艺相比，反应精馏隔壁塔可以节省再沸器消耗11.9%的能量，可有效降低设备的损耗和运行资本。齐彩霞通过模拟和控制分隔壁塔中碳酸二乙酯合成过程，对精馏隔壁塔流程和一般方法的有效对比，发现在反应精馏隔壁塔中合成
Aspen间歇精馏模拟教程 Use this Getting Started section to become familiar with the steps to set up a batch simulation using Aspen Batch Modeler. You will be modeling a system to recover methanol from a mixture of methanol and water. The objective is to separate methanol from the mixture with a purity of 99%. This mixture is not ideal given the polarity of the molecules; therefore, for a working pressure of 1atm, you will choose NRTL to model its physical properties. There are four steps in this process. Click a step to go the instructions for the step. Step 1 – Set up the Properties for Aspen Batch Modeler Step 2 – Enter structural data and specifications for the Aspen Batch Modeler block Step 3 – Enter Operating Steps Step 4 – Run the simulation and view the results Step 1 - Set up the Properties for Aspen Batch Modeler We want to define a Properties file that has the following defined. Components Property Method Water NRTL Methanol To define this Properties file, follow the steps below. To set up the Problem Definition file from within Aspen Batch Modeler: 1. Start Aspen Batch Modeler. 2. On the Species form, click Edit Using Aspen Properties.
Aspen精馏模拟的步骤 一、板式塔工艺设计 首先要知道工艺计算要算什么？要得到那些结果？如何算？然后再进行下面的计算步骤。 其次要知道您用的软件(或软件模块)能做什么,不能做什么？您如何借助它完成给定的设计任务。 设计方案,包括设计方法、路线、分析优化方案等,应该就是设计开题报告中的一部份。没有很好的设计方案,具体作时就会思路不清晰,足见开题的重要性。下面给出工艺设计计算方案参考,希望借此对今后的结构与强度设计作一个详细的设计方案,明确的一下接下来所有工作详细步骤与方法,以便以后设计工作顺利进行。 板式塔工艺计算步骤 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) 组份分割,确定就是否为清晰分割; (2)估计塔顶与塔底的组成。 得出结果:塔顶馏出液的中关键轻组份与关键重组份的回收率 参考:《化工原理》有关精馏多组份物料平衡的内容。 2、用简捷模块(DSTWU)进行设计计算 目的:结合后面的灵敏度分析,确定合适的回流比与塔板数。 方法:选择设计计算,确定一个最小回流比倍数。 得出结果:理论塔板数、实际板数、加料板位置、回流比,蒸发率等等 RadFarce 所需要的所有数据。 3、灵敏度分析 目的:1、研究回流比与塔径的关系(NT-R),确定合适的回流比与塔板数。 2、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:可以作回流比与塔径的关系曲线(NT-R),从曲线上找到您所期望的回流比及塔板数。 得到结果:实际回流比、实际板数、加料板位置。 4、用DSTWU再次计算 目的:求解aspen塔详细计算所需要的输入参数。 方法:依据步骤3得到的结果,进行简捷计算。 得出结果:加料板位置、回流比,蒸发率等等 RadFarce 所需要的所有数据。 5、用详细计算模块(RadFrace)进行初步设计计算 目的:得出结构初步设计数据。 方法:用 RadFrace 模块的Tray Sizing(填料塔用PAking Sizing),利用第4步(DSTWU)得出的数据进行精确设计计算。 主要结果:塔径。 6、核算 目的:确定工艺计算的最后结果。 方法:对第 5 步的计算结果(如:塔径等)按设计规范要求进行必要的圆整,用 RateFrace 或 RateFrace 模块的Tray Rating(填料塔用PAking Sizing),对塔进行设计核算。 结果:塔工艺设计的所有需要的结果。 如果仅就是完成设计,至此,工艺计算全部完成。 工艺计算说明书内容要求 1、给出 aspen 每步输入参数(除给定的设计条件外)与选项的依据。
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。不知道合理否。 通过灵敏度分析得到，进料流量以及压强对计算的实际塔板数没有影响。 通过检验也再次印证：进料流量对详细计算所需的数据没有影响。