aspen精馏模拟步骤

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。

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。

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），从曲线上找到你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）和选项的依据。

2.给出输入的结果画面。

注意：不要每一步的输入方法，且记你在写设计报告，而不是软件的使用教程。

3.给出运算结果（表格）

注意：

(1)不是生成的计算结果画面，而是生成的表格，最好是Excel 的，然后插入说明中时要对其进行必要的编辑，比如，分子式的角标的写法等。

(2)插入说明书中的单位必须是法定计量单位。

二、填料塔工艺设计

填料塔吸收塔设计比板式塔复杂，具有一点挑战性，原因是由于填料塔设计本身的复杂性，设计软件无法依据给定的设计参数，按照某一个不变的设计路线作出最后的设计结果，需要设计者利用各模块的功能，自己设计一个计算路线，完成给定的设计任务。因此，需要设计者有一定的独立思考和解决问题的能力。下面的给出利用RatdFrace 做吸收塔设计的3种的计算路线，仅供设计参考，当然你可能有更好的设计方法。

填料吸收塔工艺计算步骤

方案一：用RadFrace计算

1.吸收剂用量的初步估算（手算）

目的：为 RateFrace 计算填料高度准备数据。

2.确定理论板数（手算）

目的：为 RadFrace 详细设计计算准备数据（ RadFrace 模型需要理论平衡级数）。

3.用 RateFrace 模块确定填料高度

目的：为 RadFrace 详细设计计算提供数据。

4.用 RadFrace 模块详细设计计算

5.核算

该方案手算内容较多。

方案二：用RateFrace计算

1.吸收剂用量的初步估算（手算）

目的：为 RateFrace 计算填料高度准备数据。

2. 初步计算填料高度

估算一塔径，用 RateFrace 模块的设计规定，初步计算填料高度。

3.确定塔径与填料高度

用灵敏度分析，研究填料高度与塔径的关系，选择合适的塔径及对应的填料高度，

4.核算

对确定的塔径和填料高度的塔进行最后核算，得出最后结果。

rate给出的计算结果不够充分。

方案三：用RateFrace和RadFrace结合计算

1.吸收剂用量的初步估算（手算）

2. 确定平衡级数

用 RateFrace 模块的设计规定，计算填料高度 H 和等板高度 HEPT。进而得到理论板数 NT=H / HEPT。

3.用RadFrace  进行初步设计

4.用RadFrace 进行最后核算

1. 如用何用DSTUW 和 RadFRac 进行精馏塔模拟计算

经过简单的训练，初学都便能够用DSTUW 和 RadFRac 进行塔模拟计算，似乎会用aspen做塔的设计和操作模拟了。但计算思路是不是很清楚就不一定了。如可用DSTUW 和 RadFRac完成一个塔的设计，或对一个已知的塔进行模拟，需要有清晰的过程思路，这样才能用好模拟软件。

使用DSTUW 和 RadFRac塔单元模块，首先我们应该知道模块能做什么？然后知道如何用它做我们想做的事？需要输入那些参数？

在有aspen之前你首先回答不用aspen你能不能做塔设计？如果答案是肯定的，那就可以往下用aspen了，否则先进搞清楚精馏塔的设计原理与方法，再来研究如何用aspen做精馏模拟。

DSTUW能做什么？

    DSTUW是塔的简捷计算模块，它能够对进行设计计算和操作计算（也就是核算）。

如何用DSTUW进行设计和操作模拟？

    这两种功能通过选择输入回流比和理论板数来实现。

设计计算：输入参数：回流比（或最小回流比倍数）和其它设计必须的工艺参数，但不需要结构尺寸数据。计算结果：实际回流比、实际塔板数、进料板位置、蒸出率（D/F）和传热面积及其它的工艺数据等。为精确设计计算提供必要的设计参数。

操作模拟：输入参数：塔板数、进料板位置等必要的操作参数。计算结果：为回流比、塔顶组成等。

当然很多输入参数是可以选择的，但一定要保证设计或操作必须的自由度数。也就是条件必须足够，且不能有多余。

RadFRac能做什么？

     RadFRac能对板式塔、填料塔等进行严格模拟计算。功能主要有基本设计计算、结构设计计算、操作（设计）核算三个方面。

（1）基本设计计算：不区别填料和板式塔等类型，当然不需要塔盘或填料的结构尺寸，也不能给出详细的结构尺寸。但它和用 DSTUW模拟不同，结果也会略有差别。

（2）结构设计计算：需要要给定塔盘等或填料的详细结构，计算必要的结构尺寸。板式塔通过对 TraySizing 设置实现，填料通过对PackingSizing设置实现。这两种类型的塔可以在一个流程中进行不同的设置完成，十分方便。

（3）操作（设计）核算：对于设计计算，（2）只得到的结果可能需要做一些圆整（比如塔径要圆整到系列尺寸）。圆整后其它参数也会发生改变，需要对已知结构参数的塔进行核算，得到最后的设计结果。同样操作计算是对已存在的塔进行模拟。

综上内容，我们知道完成一个塔的设计计算，可以按下面步骤进行

（1）       简捷计算（DSTUW）

（2）       详细计算（RadFRac），将计算结果与DSTUW 对比，相差不是很大。

（3）       结构计算（RadFRac TrayRsting 或RadFRac PackingRating）输入塔盘或填料必要的参数。

       （4）       核算（RadFRac Tray Sizing 或RadFRac Packing Sizing）上面计算圆整后做最后的计算。

2.如何用 Aspen 的 RateRac 做吸收塔设计计算

填料吸收塔与精馏比具有一定的挑战性，因为它没有太固定的计算模式。和RadFrace一样，RateRac 允许进行设计模式和核算模式操作。

首先我们要知道如何用RateFrac 进行设计计算？

RateRac用于吸收塔设计模式可以用 Block Dsign Spes 规定设计参数（例如纯度或回收率）；用 Packing Specification 定义填料结构。

做吸收塔设计想得到什么结果？

每一个设计者都知道，吸收塔工艺设计计算是依据分离精度要求，即出塔气相和液相中的组分指标，得到填料高度、塔径、吸收剂用量等参数。

问题是：在RateRac吸收设计模式中，填料高度、吸收剂量是必须输入的参数。

那么我们就会问：设计还没开始，那来的填料高度、吸收剂量、塔径？

对上面问题的回答是：

（1） 填料高度：想要RateFRac模块运行就必须给定足够的设计变量，其中填料高度是必给的参数之一。

如果只给定设计，则RateFRac就会按给定的填料高度进行计算。

但如果将填料高度做为设计规定的操作变量，RateFrace 会按设计规定搜索填料高度，计算结束后，用计算得到的填料高度值改写初值。设计者如能提供较为接近实际值的初值，可以减少迭代计算次数。

（2）吸收剂量：至于吸收剂量，我们可以将它作为与设计规定相对应的可控制操作变量，给出它的调整范围，RateFrac 就会给出满足设计规定的吸收剂用量。

（3）塔径是必须输入的参数之一，但如果定义填料高度为设计规定的操作变量，输入的这个塔径成为了初值，运行中要对其进行改写，与填料高度匹配。

顺便说一句，aspen的RateFrace模块要求给出的塔板数不是理论板数，是计算将填料塔分成的份数，份数越多计算越精确。

进行吸收塔设计的步骤是什么？

知道了上面的方法，我们如着手进行设计模拟呢？

Aspen 用于吸收模拟有两个模块：核算模块（Packing Rating）、设计模块（Packing Sizing）。

如果对已有塔进行核算（操作）模拟，只用核算模块就够了。如果做设计计算要两个模块同时交替使用。下面给出的吸收塔设计计算的过程可供参考。

（1）初步估算吸收剂用量。吸收是一个具有的化学反应的过程，我们须先依据反应用量，计算出吸收剂用量，确定一个大至的范围。

（2）Packing Sizing 模块进行设计计算，在这里除了要定义填料的类型与尺寸以外，还要定义填料段数、填料高度。

段数（Packing Segment）：将填料划为几段计算，它即不是平衡级数，也不是实际段数。这个段数的多少并无实际意义，只影响计算精义。

填料高度：这个填料高度是有实际意义的，如不使用设计规定改变它，rate模块就按这个高度给出计算结果。我们可以估算一个初值。然后用设计规定去改变它。

（3）用设计规定确定填料高度，就是将填料设计作为某一设计规定的操作变量，并给出估计范围，rate运行后将在给定的范围内搜索满足设计规定的填料高度。

（4）用灵敏度分析得出填料高度与塔径的关系，确定合适的塔径和和填料高度。

（5）前面得到的塔径、填料设计可能需要圆整，圆整后用 Packing Rating 进行核算。此时可以将吸收剂用量作为某一设计规定的操作变量，求其最佳用量。

当然，你可能有更好的设计方案，比如将rad和rate结合起来完成设计。总之aspen给设计者很大的灵活性。

本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/925287370b4c2e3f5727634b.html