第七讲 aspen分离单元仿真设计(一)

从以上 4 个参数中选定 2 个。
Flash3 — 应用示例（1）
流量为 1000 kg/hr、压力为 0.11 MPa 、含乙醇30 %w、正己烷30%、水40 %w 的饱和蒸汽在蒸汽冷凝器中部分冷凝，冷 凝物流的汽/液比（摩尔）=1/9。求离开冷 凝器的汽、液、液三相的温度、质量流量 和组成。
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。
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. DSTWU 5. MutiFrac
2. Distl
6. SCFrac
3. RadFrac 7. PetroFrac
4. Extract
DSTWU 简捷精馏（设计）
从F=500 kg/hr、P= 0.15 MPa、T=20 ℃、 含乙醇60 %w、正丙醇25%w、正丁醇 15 %w的物流中回收乙醇，要求： 1. 乙醇浓度达到98%w、正丁醇含量不大
于1%w; 2. 乙醇回收率达到95%。 求输出物流的组成和流量。
Sep2 — 应用示例（2）
同示例（1），如分离过程是在精馏塔 中实现，塔顶出料是 0.11 MPa 的饱和 蒸汽，塔底出料是0.13 MPa 的饱和液体 ，求输出物流的温度和体积流量。

目录1.引言 (2)2.设计条件 (2)3.工艺过程计算 (3)3.1Tower-1的设计 (3)3.2tower-2的设计 (7)3.3Tower-3的设计 (10)3.4换热器的设计 (12)4结果汇总 (20)5.设计心得 (21)6.参考文献 (22)1.引言Aspen Plus是一个生产装置设计、稳态模拟和优化的大型通用流程模拟系统。

源于美国能源部七十年代后期在麻省理工学院（MIT）组织的会战，开发新型第三代流程模拟软件。

该项目称为“过程工程的先进系统”（Advanced System for Process Engineering，简称ASPEN），并于1981年底完成。

1982年为了将其商品化，成立了AspenTech公司，并称之为Aspen Plus。

Aspen Plus庞大的数据库包是得到精确可靠的模拟结果的关键，该数据库收集了世界上最完备的气液平衡和液液平衡数据，共计二十五万多套数据，用户也可以把自己的物性数据与Aspen Plus系统连接，其广泛应用于化学与石油工业、炼油加工、生物及医药等方面。

本文采用Aspen Plus进行轻苯馏分体系精馏塔的设计，目的是将反应产物分离成为C4、C5、C6及C10四个馏分，且每个馏分的质量分数均不低于0.95，收率不低于0.96，完成在此工艺分离条件下塔和换热器的设计，本文采用了三个精馏塔进行分离操作，并对塔和换热器的类型进行了选取，并进行相关工艺参数的确定。

2.设计条件1）已知：有一股轻苯馏分，流率为1000kg/h，温度80℃，压力600kPa，经过反应器后将其中环戊二烯经热二聚反应生成双环戊二烯后，温度变为103℃,组成和基本物性见表4-1。

物性：SRK方程要求将热二聚反应产物分离成为4个馏分，即C4馏分(主要成分1-丁烯)、C5(主要成分环戊烯)、C6(主要成分苯)、C10(主要成分双环戊二烯)。

每个馏分中主要成分的质量分数不低于0.95，收率不低于0.96。

平衡反应器 化学计量反应器 收率反应器 平衡反应器 连续搅拌罐式反应器 活塞流反应器 间歇反应器 泵/液压透平 压缩机/透平 多级压缩机/透平 多段管线压降 单段管线压降 严格阀压降 物流倍增器 物流复制器 物流类变送器
压力变送器
手动操作器
第 3 页
ASPEN PLUS的单元操作模型（3）
类型 模型 说明
第 18 页
4.3
多组分多级分离塔的严格计算
第 19 页
理论模型
MESH方程
组分物料衡算（M） 相平衡关系（E） 各相的摩尔分数加和式（S） 热量衡算（H）
典型求解方法
方程解离法 同时校正法 内外法
第 20 页
ASPEN PLUS的严格蒸馏模型
模型 描述 目的 用于
第 8 页
ASPEN PLUS的闪蒸计算——练习
练习4-1：在101.3 kPa下，对组成为45%（摩 尔分数，下同）正己烷、25%正庚烷和30%正 辛烷的混合物。（1）计算泡点和露点温度； （2）将此混合物在101.3 kPa下进行闪蒸， 使进料的50%汽化。求闪蒸温度和两相的组成。 热力学模型采用理想模型（IDEAL）。
近似算法虽然适于手算，但为了快速、准确，采用 计算机进行数值求解也已广泛应用。
第 10 页
多组分精馏的FUG简捷计算法
多组分精馏的FUG简捷计算法（Fenske– Underwood-Gilliland）
①用芬斯克（Fenske）公式估算最少理论板数和 组分分配； ②用恩特伍德（Underwood）公式估算最小回流比； ③用吉利兰（Gilliland）图或相应的关系式估算 实际回流比下的理论板数。
第 15 页
DSTWU--简捷法精馏设计

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摘 要 ： 离 程 是 化 一类 专 业 重 要 专 业课 ， － ｆ 实践 性 非 常 强 的课 程 。 各种 平 衡 分离 过 程 的 计 算 既 是 教 学 的 重 点 ， 是教 分 ［ 是 ］ 又 学 的难 点 ． 着 电脑 存 学 生 中普 及 率 的 提 高 ， ．随 为使 用 模 拟 软 件 进 行 辅 助 教 学 提 供 了条 件 。使 用 ａ ｅ ｎ ７的 ａｐｎｐｏｅｔｓ 块 ｓ ｎｏｅｖ ｐ ｓｅ ｒｐｒｅ 模 ｉ
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