aspen应用基础.docx
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aspen应用基础.docx
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aspen应用基础
(1)DSTWU的连接图
DSTWU模块用Winn-Underwood-Gilliland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。
(2)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。
Distl——连接
(3)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)
RadFrac——配置
1、塔板数(NumberofStages)
2、冷凝器(Condenser)
3、再沸器(Reboiler)
4、有效相态(ValidPhase)
5、收敛方法(Convergence)
6、操作设定(OperationSpecifications)
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)
再沸器配置从三个选项中选择一种:
再沸器配置从三个选项中选择一种:
1、釜式再沸器(Kettle)
2、热虹吸式再沸器(Thermosyphon)
3、无再沸器(None)
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
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(StronglyNon-idealLiquid)
4、共沸体系(Azeotropic)
5、深度冷冻体系(Cryogenic)
6、用户定义(Custom)
操作设定从十个选项中选择:
1、回流比(RefluxRatio)
2、回流速率(RefluxRate)
3、馏出物速率(DistillateRate)
4、塔底物速率(BottomsRate)
5、上升蒸汽速率(BoilupRate)
6、上升蒸汽比(BoilupRatio)
7、上升蒸汽/进料比(BoiluptoFeedRatio)
8、馏出物/进料比(DistillatetoFeedRatio)
9、冷凝器热负荷(CondenserDuty)
10、再沸器热负荷(ReboilerDuty)
RadFrac——流股
1、进料流股(FeedStreams)
指定每一股进料的加料板位置。
2、产品流股(ProductStreams)
指定每一股侧线产品的出料板位置及产量。
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(PressureProfile)
指定每一块塔板压力。
3、塔段压降(SectionPressureDrop)
指定每一塔段的压降。
冷凝器设定有两组参数:
、过冷态(Subcooling)
1)过冷选项(Subcoolingoption)
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(Subcoolingspecification)
二选一:
过冷物温度/过冷度
热虹吸再沸器需要进行设定:
1、指定再沸器流量
(Specifyreboilerflowrate)
2、指定再沸器出口条件
(Specifyreboileroutletcondition)
3、同时指定流量和出口条件
(Specifybothflowandoutletcondition)
计算结果从三部分查看(应用示例1如书)
1、结果简汇(Resultssummary)
2、分布剖形(Profiles)
3、流股结果(Streamresults)
1、结果简汇给出塔顶(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。
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。
3、流股结果给出进出的所有流股的工艺和物性参数。
RadFrac—设计指标
RadFrac模型带有内部的设计指标功能,通过DesignSpecs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。
(示例2如书)
RadFrac—塔板效率(应用示例3)
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(VaporizationEfficiencies)或墨弗里效率(MurphreeEfficiencies),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—报告选项(应用示例4)
报告(Report)中有一项对塔板设计非常重要,即性质选项Propertyoptions)里的包括水力学参数(Includehydraulicparameters)选项。
另外剖形选项(Profileoptions)里包括哪塔板(Stagestobeincludedinreport)也很有用。
RadFrac—塔板设计
塔板设计(Traysizing)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(BubbleCap)
2、筛板(Sieve)
3、浮阀塔板(GlistchBallast)
4、弹性浮阀塔板(KochFlexitray)
5、条形浮阀塔板(NutterFloatValve)
RadFrac—塔板核算(应用示例5)
塔板核算(Trayrating)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—填料设计
5种典型的规整填料:
1、带孔板波填料(MELLAPAK)
2、带孔网波填料(CY)
3、带缝板波填料(RALU-PAK)
4、陶瓷板波填料(KERAPAK)
5、格栅规整填料(FLEXIGRID
RadFrac—填料核算(应用示例6)
填料核算(Packrating)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—吸收计算
吸收计算的设备参数设置:
1)冷凝器和再沸器类型选“None”;
2)气体进料板设置为“N+1”;
3)在收敛(Convergence)项目中将“Basic”表里的“algorithm”设置为“Standard”及“maximumiterations”设置为200,将“Advance”表里的第一栏“Absorber”设置为“yes”。
RadFrac—吸收示例
(1)
摩尔组成为CO2(12%)、N2(23%)和H2(65%)的混合气体(F=1000kg/hr、P=2.9MPa、T=20C)用甲醇(F=60t/hr、P=2.9MPa、T=-40C)吸收脱除CO2。
吸收塔有30块理论板,在2.8MPa下操作。
求出塔气体中的CO2浓度。
RadFrac—吸收示例
(2)
在吸收示例
(1)的基础上求使出塔气体中的CO2浓度达到0.5%所需的吸收剂(甲醇)用量。
RadFrac—吸收示例(3)
在吸收示例
(2)的基础上求使出塔气体中的CO2浓度达到0.5%所需的吸收剂(甲醇)用量与理论板数的关系。
RadFrac—吸收示例(4)
选用10块理论板,求使出塔气体中的CO2浓度达到0.5%所需的吸收剂(甲醇)用量以及采用典型塔板和填料时的塔径。
RadFrac—脱吸计算
脱吸计算与吸收计算的设备参数设置相同,只是物料初始组成不同。
RadFrac—脱吸示例
将吸收示例(4)所得到的吸收富液减压到0.15MPa进行闪蒸,低压液体再进入脱吸塔在0.12MPa下用氮气进行气提脱吸,要求出塔贫液中的CO2浓度达到0.1%。
求合理的理论板数、所需氮气流量、采用不同塔板和填料时的脱吸塔尺寸、压降和负荷情况。
Extract连续萃取塔
Extract模块用逐级计算法精确计算给定连续萃取过程的操作结果。
可以采用三种方法求取液—液平衡分配系数:
1、用给定的物性方法(活度系数法或状
态方程法);
2、KLL温度关联式;
3、用户子程序。
Extract模块的连接图如下:
Extract—模型参数
Extract模块有四组基本模型参数
1、塔设定(Specs)
1)塔板数(Numberofstages)
2)热状态选项(Thermaloptions)
(1)绝热(Adiabatic)
(2)指定温度剖形(Specifytemperature…)
(3)指定热负荷剖形(Specifyheatduty…)
2、关键组分(Keycomponents)
(1)第一液相(1stliquidphase)
即比重较大的液相,从塔底出料。
(2)第二液相(2ndliquidphase)
即比重较小的液相,从塔顶出料。
3、物流(Streams)
设置各股侧线物流的加料板和出料板位置。
4、压力(Pressure)
设置塔内的压力剖形。
至少指定一块板。
未指定板的压力通过内插或外推决定。
Extract—萃取示例
(1)
用甲基异丁基甲酮(CH3COC4H9)从含丙酮45%w的水溶液中萃取回收丙酮,处理量500kg/hr。
采用逆流连续萃取塔,在0.12MPa下操作。
求萃取塔理论板数和萃取剂用量对萃余相中丙酮浓度的影响。
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