Aspen_Plus应用塔

1,Aspen Plus应用,塔设备设计,2,上节课内容,Aspen plus简介 Aspen plus操作界面 Aspen plus使用基本步骤,3,Aspen Plus塔设计应用,Aspen Plus中的塔设备模块简捷精馏模块DSTWU严格精馏模块RadFrac,4,一、Aspen plus中的塔设备模块,塔模块分类： 简捷精馏：DSTWU、Distl、SCFrac 严格精馏：RadFrac、MultiFrac、PetroFrac、RateFrac 液-液萃取：Extract,,,,,,,,,,,,,5,1.1简捷塔模块,本节课学习DSTWU模块,,,,6,1.2 严格塔模块,我们主要学习RadFrac模块,,,,,,,7,塔设计案例,甲醇和水的精馏分离 进料组成 甲醇：38.6wt% 水：63.2wt%进料量：55t/h分离要求： 甲醇纯度：99.9wt% 甲醇回收率：99.5%,气体分离装置丙烯塔 进料组成 丙烯：85.58mol% 丙烷：14.32mol% 正丁烷: 0.1mol% 进料量：25t/h分离要求： 丙烯纯度：99.5wt% 丙烯回收率：99.9%,8,设计思路,1.用Aspen plus的简捷精馏模块（DSTWU）确定满足要求的理论板数、最小回流比和采出率的大概值； 2.用灵敏度分析得到塔板数和再沸器热负荷随回流比的变化曲线，选择合适的回流比； 3.结合采出率和进料板位置共同作为严格精馏的输入条件，选用严格精馏模块（RadFrac）进行模拟； 4.用Aspen plus模型分析功能中的设计规定辅助进行求解，使之准确达到设计要求。

9,选择模板Template,甲醇分离： Chemicals with Metric Units丙烯塔 Petroleum with Metric Units,10,2.简捷精馏模块DSTWU,建立工艺流程图 数据输入 模拟运算及结果查看 灵敏度分析,11,2.1建立工艺流程图,（1）启动Aspen Plus （2）选Template：Chemicals with Metric Units （3）选用模块: DSTWU （4）连接流股 （5）整理工艺流程图,12,（3）选用模块: DSTWU,,,选取这三个不同的图标，仅仅是外形不同，功能是一样的,DSTWU模型用于对塔的简捷设计计算，它可以估算最小回流比和最小理论板数13,（4）连接流股,FEED 进料流股连接处,Distillate 塔顶采出,Bottom 塔底抽出,点击Material Streams连接流股,14,（5）整理工艺流程图,重命名塔模块、流股 调整模块 大小、流股 位置 保存模拟 项目,Example4_1 Column Appl 模拟项目名称 最好不用中文，文件所在目录也最好不用中文，避免运行错误,,15,2.2数据输入,,,(1)输入全局变量,,,(2)输入化学组分,,,(3)输入/修改物性方法,,,(4)输入进料物流数据,,,(5)设定模块数据,16,(1)输入全局变量,,,输入Title （可不输入）,,,,稳态过程，不用改变,,,不含固体，不用改变,,,物流计算基准 由Mole改成Mass,,,,17,(1)输入全局变量,b)输入描述信息Description,,,c)输入帐号信息Accounting,,,18,(1)输入全局变量,d)修改Report Options部分选项,,,,Fraction basis Mole 选上 Mass 选上,19,(2)输入化学组分,,,（a）Formula 表项中 分别输入水和甲醇分子式,（b）Component 表项中 对化学组分重命名，便于自己识别,例： 甲基环戊烷 ID：METHY-01,20,(2)输入化学组分,,,,,其余的选项缺省设置 不用管,,,,21,(3)输入/修改物性方法,,甲醇和水,,,,,,,,用模板 Chemicals with Metric Units 的缺省物性方法NRTL，不用修改,22,(3)输入/修改物性方法,,,23,(4)输入进料物流数据,,,（a）输入进料温度、压力 和气相分率中的两个,（b）输入进料流量,,,,（c）输入进料组成,24,(4)输入进料物流数据,,相对压力 1bar=0.1MPa,,,总和为1（或100）,25,(5)输入DSTWU模块数据,,,（a）输入理论板数和 回流比中的一项,一般选输入回流比 （i）输入正数，如3，表示回流比为3 （ii）输入负数，如-1.5 表示1.5倍最小回流比,26,(5)输入DSTWU模块数据,,,（b）输入塔顶压力 和塔釜压力,为相对压力 塔顶压力要小于进料 压力，否则计算过程 会报警告信息,27,(5)输入DSTWU模块数据,,,（c）选择冷凝器类型,如果选择了部分冷凝 还要在这里输入气相 馏出物的分率值。

28,(5)输入DSTWU模块数据,,,（d）输入轻/重关键组分 及其在塔顶采出中 的mole回收率,进料甲醇：36.8wt% 甲醇纯度：99.9wt% 回收率：99.5%,,SD0/F=0.368*99.5%/0.999 =0.3665 水回收率=(SD0*0.1%)/(F*0.632) =0.00058,,输入完成，按Next键开始模拟计算,29,2.3 模拟计算及结果查看,,计算结束 无错误提示 无警告提示,,输入完成，按Data Brower键查看模拟结果,30,2.3 模拟计算及结果查看,,,查看物流结果,,塔顶甲醇分率满足： 质量分率0.999,,,甲醇回收率： 20138.8*0.999/ (55000*0.268) =0.994≈0.995,31,2.3 模拟计算及结果查看,查看塔模块结果,,,最小回流比： 0.9976,32,2.4灵敏度分析,用灵敏度分析得到塔板数和再沸器热负荷随回流比的变化曲线，选择合适的回流比,33,(1)新建灵敏度任务,找到Model Analysis ToolsSensitivity 点New按钮 在弹出窗口中输入任务ID,,,,34,(2)定义因变量,点New按钮，输入因变量名称 在弹出窗口中定义因变量类型,,,,NSTAGE为精馏塔 所需理论板数,35,(3)定义自变量,,,自变量选择 回流比RR,,输入自变量变化范围和步长 （RR的下限要大于最小回流比）,,36,(4)数据表设置,,,点击此项自动 填入所有表项,,,,点Next键开始 灵敏度分析计算,37,(5)查看结果，绘制RR-NSTAGE图,a.定义X轴数据 左键选取RR这一列数据 在菜单栏上选取 PlotX-Axis Variable,,38,(5)查看结果，绘制RR-NSTAGE图,b.定义Y轴数据 左键选取NSTAGE这一列数据 在菜单栏上选取 PlotY-Axis Variable,,39,(5)查看结果，绘制RR-NSTAGE图,c.画RR-NSTAGE图 选完X、Y轴直接点 PlotDisplay Plot 画图,,,,40,(5) RR-NSTAGE曲线,,曲线拐点： 回流比约1.3,41,(6) 模拟结果,回流比1.3下的模拟结果 理论板数：19.04 进料板：14.8 塔顶/进料：0.2458(mole),,,,,42,(7) 结论,对同一产品质量要求而言 回流比R增加塔板数减少，投资费用降低能耗增加，运行费用上升 严格精馏条件,回流比 R=1.3 理论板数 N=20 进料板 NF=15 采出率 D/F=0.2458 (mole比),43,3.精密分离模块RadFrac,建立工艺流程图 模块数据输入 模拟运算及结果查看 结果分析与改进 塔板设计,44,3.1 建立工艺流程图,（1）在工艺流程窗口插入RadFrac模块 （2）用Manipulators的Dupl模块复制T1进料流股作为RadFrac进料（3）连接RadFrac模块各流股,45,流股连接,选中T1进料T1F，右键，选取Reconnect Destination,将T1F连接到复制器Dupl上 再从Dupl上引出两股物流至两个塔模块上 连接RadFrac所需物流 整理工艺流程图,,46,,DUPL：复制器 将一股物流复制成 完全相同的多股物流,无需重复输入 外部物流数据,,点击这两个按钮中的一个进行数据输入,47,3.2 模块数据输入,(1)为了减少对新严格精馏计算的干扰，将T1和已有的灵敏度分析都Deactivate,,,,,48,(2)Configuration设定,,,,a.输入理论板数,,b.选择冷凝器类型： 全凝器 部分冷凝器 无冷凝器,49,,,,c.选择再沸器器类型：釜式再沸器 热虹吸再沸器 无再沸器,(2)Configuration设定,50,,,,d.选择精馏过程中的有效相态。

e.选择塔模块收敛方法 此项对流程收敛非常重要,(2)Configuration设定,51,,,,f.从列表框中选择操作变量类型2)Configuration设定,52,(3)Streams设定,,,,输入进料板位置,53,(4)Pressure设定,,,,输入第一级理论板压力,,输入单板压降或全塔压降 （非必填项）,54,(5)Condenser设定,,,,输入经过冷凝器后的过冷温度非必填项）,,输入完成，按Next键开始模拟计算,55,3.3模拟运算及结果查看,(1)查看物流结果,,,达不到分离效果 可用设计规定来优化,56,3.4结果分析与改进,(1)灵敏度分析优化进料板位置,,,57,(1)灵敏度分析优化进料板位置,,进料板位置还是在15块,58,(2)Design Spec设计规定,(a)定义被采集变量,,,,,,59,(2)Design Spec设计规定,(a)定义被采集变量,,,,60,(2)Design Spec设计规定优化,(b)定义自变量,,,,,自变量为回流比R,,点击Next键运行,61,(2)Design Spec设计规定,(c)查看设计规定运行结果,塔顶采出甲醇纯度达到要求,,62,(2)Design Spec设计规定,(c)查看设计规定运行结果,回流比为1.39,,,塔顶温度为58.6℃ 可考虑通过降低塔顶压力使塔顶温度降低至45℃左右，从而降低能耗,63,3.5塔板设计,通过Tray Sizing的New按钮新建一个设计表项,64,Tray Sizing计算结果,65,Tray Rating计算,66,Tray Rating计算结果,67,本章学习内容,简捷计算模块DSTWU用于精馏塔的初步设计 严密计算模块RadFrac应用,68,课外作业,复习本节内容 用Aspen plus练习塔设计,调课通知,将本周三下午的课调整到下周一上午1、2节 地点：本课室,69,课后任务,自学《工艺管道布置》这一章 期末大作业分组：下周一班长收好分组名单给我 7人一个小组，自由组合 每个小组大致任务分工： （1）协调、大作业的校核工作 （2）用Aspen Plus设计计算 （3）画带控制点工艺流程图 （4）画设备布置图（平面、立面图） （5）经济核算：设备造价、公用工程费用、经济效益等 （6）安全、环保措施,。