AspenPlus應用基礎-分離過程-2

AspenPlus應用根底ModelsforSeparationProcesses別離過程模型(II)編輯課件別離過程模型的分類AspenPlus中的別離過程模型包含兩大類別：簡單別離單元模型塔設備單元模型編輯課件塔設備單元模型—分類DSTWUDistlRadFracExtract塔設備(Columns)單元共有9種模塊，其中RateFrac和BatchFrac需要單獨的許可證，其余7種可直接使用：MutiFracSCFracPetroFrac編輯課件DSTWU簡捷精餾〔設計〕DSTWU模塊用Winn-Underwood-Gilliland捷算法進行精餾塔的設計，根據(jù)給定的加料條件和別離要求計算最小回流比、最小理論板數(shù)、給定回流比下的理論板數(shù)和加料板位置。編輯課件DSTWU——

連接DSTWU模型的連接圖如下：編輯課件1、塔設定(Columnspecifications)〔1〕塔板數(shù)(Numberofstages)〔2〕回流比(Refluxratio)DSTWU—

模型參數(shù)DSTWU模型有四組模型設定參數(shù)：編輯課件2、關鍵組分回收率(Keycomponentrecoveries)〔1〕輕關鍵組分在餾出物中的回收率餾出物中的輕關鍵組分/進料中的輕關鍵組分〔2〕重關鍵組分在餾出物中的回收率餾出物中的重關鍵組分/進料中的重關鍵組分DSTWU—

模型參數(shù)DSTWU模型有四組模型設定參數(shù)：編輯課件3、壓力(Pressure)〔1〕冷凝器(Condenser)〔2〕再沸器(Reboiler)DSTWU—

模型參數(shù)DSTWU模型有四組模型設定參數(shù)：編輯課件4、冷凝器設定(Condenserspecifications)〔1〕全凝器(Totalcondenser)〔2〕帶汽相餾出物的局部冷凝器(Partialcondenserwithvapordistillate)〔3〕帶汽、液相餾出物的局部冷凝器(Partialcondenserwithvaporandliquiddistillate)DSTWU—

模型參數(shù)DSTWU模型有四組模型設定參數(shù)：編輯課件1、生成回流比——理論板數(shù)關系表

(Refluxratiovs.Numberoftheoreticalstages)2、計算等板高度

(CalculateHETP)DSTWU—

計算選項DSTWU模型有兩個計算選項：編輯課件含乙苯30%w、苯乙烯70%w的混合物〔F=1000kg/hr、P=0.12MPa、T=30C〕用精餾塔〔塔壓0.02MPa〕別離，要求99.8%的乙苯從塔頂排出，99.9%的苯乙烯從塔底排出，采用全凝器。求：Rmin，NTmin，R=1.5Rmin時的R、NT和NF。DSTWU—應用例如(1)編輯課件繪制例如〔1〕的NT~R關系圖，根據(jù)該圖選取合理的R值，求取相應的NT、NF、冷凝器和再沸器的溫度和熱負荷。DSTWU—應用例如(2)編輯課件Distl簡捷精餾〔操作〕Distl模塊用Edmister方法計算給定精餾塔的操作結果。設定：理論板數(shù)，加料板位置，回流比，D/F，冷凝器類型。計算：D和W組成，再沸器和冷凝器熱負荷，塔頂、塔底和加料板溫度。編輯課件Distl——

連接Distl模塊的連接圖如下：編輯課件根據(jù)DSTWU例如〔2〕的結果，選取R=25、NT=61、NF=36用Distl進行核算。再選取NF=20進行核算。Distl——應用例如(1)編輯課件RadFrac精密別離模塊RadFrac模塊同時聯(lián)解物料平衡、能量平衡和相平衡關系，用逐板計算方法求解給定塔設備的操作結果。RadFrac模塊用于精確計算精餾塔、吸收塔〔板式塔或填料塔〕的別離能力和設備參數(shù)。編輯課件RadFrac——

連接

RadFrac模型的連接圖如下：編輯課件RadFrac——模型設定RadFrac模型具有以下設定表：1、配置〔Configuration〕2、流股〔Streams〕3、壓力〔Pressure〕4、冷凝器〔Condenser〕5、再沸器〔Reboiler〕6、三相〔3-Phase〕編輯課件RadFrac——

配置1、塔板數(shù)〔NumberofStages〕2、冷凝器〔Condenser〕3、再沸器〔Reboiler〕4、有效相態(tài)〔ValidPhase〕5、收斂方法〔Convergence)6、操作設定〔OperationSpecifications)編輯課件RadFrac—配置〔冷凝器〕冷凝器配置從四個選項中選擇一種：1、全凝器〔Total〕2、局部冷凝-汽相餾出物〔Partial-Vapor〕3、局部冷凝-汽相和液相餾出物〔Partial-Vapor-Liquid〕4、無冷凝器(None)編輯課件RadFrac—配置〔再沸器〕再沸器配置從三個選項中選擇一種：1、釜式再沸器〔Kettle〕2、熱虹吸式再沸器〔Thermosyphon〕3、無再沸器(None)編輯課件RadFrac—配置〔有效相態(tài)〕有效相態(tài)從四個選項中選擇一種：1、汽-液〔Vapor-Liquid〕2、汽-液-液〔Vapor-Liquid-Liquid〕3、汽-液-冷凝器游離水〔Vapor-Liquid-FreeWaterCondensor〕4、汽-液-任意塔板游離水〔Vapor-Liquid-FreeWaterAnyStage〕編輯課件RadFrac—配置〔收斂方法〕收斂方法從六個選項中選擇一種：1、標準方法〔Standard〕2、石油/寬沸程〔Petroleum/Wide-Boiling〕3、強非理想液相〔StronglyNon-idealLiquid〕4、共沸體系〔Azeotropic〕5、深度冷凍體系〔Cryogenic〕6、用戶定義〔Custom〕編輯課件RadFrac—配置〔操作設定〕1、回流比〔RefluxRatio〕2、回流速率〔RefluxRate〕3、餾出物速率〔DistillateRate)4、塔底物速率〔BottomsRate)5、上升蒸汽速率〔BoilupRate)操作設定從十個選項中選擇：編輯課件6、上升蒸汽比〔BoilupRatio)7、上升蒸汽/進料比〔BoiluptoFeedRatio)8、餾出物/進料比〔DistillatetoFeedRatio)9、冷凝器熱負荷〔CondenserDuty)10、再沸器熱負荷〔ReboilerDuty)RadFrac—配置〔操作設定〕操作設定從十個選項中選擇：編輯課件RadFrac——

流股1、進料流股〔FeedStreams〕指定每一股進料的加料板位置。2、產品流股〔ProductStreams〕指定每一股側線產品的出料板位置及產量。編輯課件RadFrac——

壓力塔內壓力設定有三種方式〔View〕1、塔頂/塔底〔Top/Bottom〕指定塔頂壓力、冷凝器壓降和塔壓降。2、壓力剖型〔PressureProfile〕指定每一塊塔板壓力。3、塔段壓降〔SectionPressureDrop〕指定每一塔段的壓降。編輯課件RadFrac——

冷凝器冷凝器設定有兩組參數(shù)：1、冷凝器指標〔CondenserSpecification〕僅僅應用于局部冷凝器。只需指定冷凝溫度〔Temperature〕和蒸汽分率〔VaporFraction〕兩個參數(shù)之一。編輯課件2、過冷態(tài)〔Subcooling〕1〕過冷選項〔Subcoolingoption〕二選一：回流物和餾出物都過冷/僅僅回流物過冷。2〕過冷指標〔Subcoolingspecification〕二選一：過冷物溫度/過冷度RadFrac——

冷凝器冷凝器設定有兩組參數(shù)：編輯課件RadFrac——

再沸器熱虹吸再沸器需要進行設定：1、指定再沸器流量〔Specifyreboilerflowrate〕2、指定再沸器出口條件〔Specifyreboileroutletcondition〕3、同時指定流量和出口條件〔Specifybothflowandoutletcondition〕編輯課件計算結果從三局部查看：1、結果簡匯〔Resultssummary〕2、分布剖形〔Profiles〕3、流股結果〔Streamresults〕RadFrac—

結果查看編輯課件1、結果簡匯給出塔頂〔冷凝器〕和塔底〔再沸器〕的溫度、熱負荷、流量、回流比和上升蒸汽比等參數(shù)，以及每一組份在各出塔物流中的分配比率。RadFrac—

結果查看編輯課件2、分布剖形給出塔內各塔板上的溫度、壓力、熱負荷、相平衡參數(shù)，以及每一相態(tài)的流量、組成和物性。據(jù)此可確定最正確加料板和側線出料板位置。RadFrac—

結果查看編輯課件RadFrac—

結果查看3、流股結果給出進出的所有流股的工藝和物性參數(shù)。編輯課件根據(jù)DSTWU例如〔2〕的結果，選取R=25、NT=61、NF=36，用RadFrac進行核算。再選取最正確進料板位置進行核算。RadFrac—應用例如(1)編輯課件RadFrac—設計指標RadFrac模型帶有內部的設計指標功能，通過DesignSpecs和Vary兩組參數(shù)進行設定。可以設定多個指標參數(shù)和多個變化參數(shù)，但要注意兩者間的依賴關系和自由度必須吻合，否那么不能收斂。編輯課件RadFrac—應用例如(2)如將例如〔1〕的塔壓調到0.01MPa，全塔壓降0.005MPa，試求滿足別離要求所需的回流比和餾出物流量。編輯課件RadFrac—塔板效率RadFrac模型可以設定實際塔板的板效率(Efficiencies)。用戶可選用蒸發(fā)效率(VaporizationEfficiencies)或墨弗里效率(MurphreeEfficiencies)，并選擇指定單塊板的效率，單個組分的效率，或者塔段的效率。編輯課件RadFrac—蒸發(fā)效率VaporizationEfficiencies定義如下下標i代表組分，j代表塔板編號。編輯課件RadFrac—墨弗里效率MurphreeEfficiencies定義如下下標i代表組分，j代表塔板編號。編輯課件RadFrac—應用例如(3)如果例如〔2〕中的精餾段的墨弗里效率為0.45，提餾段的墨弗里效率為0.55，試求滿足別離要求所需的塔板數(shù)和加料板位置。編輯課件RadFrac—報告選項報告〔Report〕中有一項對塔板設計非常重要，即性質選項〔Propertyoptions〕里的包括水力學參數(shù)〔Includehydraulicparameters〕選項。另外剖形選項〔Profileoptions〕里包括哪些塔板〔Stagestobeincludedinreport〕也很有用。編輯課件RadFrac—應用例如(4)在例如〔3〕的根底上選定性質選項中的包括水力學參數(shù)，計算后查看結果。編輯課件RadFrac—塔板設計塔板設計〔Traysizing〕計算給定板間距下的塔徑，共有五種塔板供選用：1、泡罩塔板〔BubbleCap〕2、篩板〔Sieve〕3、浮閥塔板〔GlistchBallast〕4、彈性浮閥塔板〔KochFlexitray〕5、條形浮閥塔板〔NutterFloatValve)編輯課件RadFrac—塔板核算塔板核算〔Trayrating〕計算給定結構參數(shù)的塔板的負荷情況，可供選用的塔板類型與“塔板設計〞中相同。“塔板設計〞與“塔板核算〞配合使用，可以完成塔板選型和工藝參數(shù)設計。編輯課件RadFrac—應用例如(5)在例如〔4〕的根底上進行塔板設計和塔板核算，分別選用浮閥塔板和彈性浮閥塔板計算后比照結果。編輯課件RadFrac—填料設計填料設計〔Packsizing〕計算選用某種填料時的塔徑，共有40種填料供選用，在此僅介紹5種典型的散堆填料和5種典型的規(guī)整填料：編輯課件5種典型的散堆填料：1、拉西環(huán)〔RASCHIG〕2、鮑爾環(huán)〔PALL〕3、階梯環(huán)〔CMR〕4、矩鞍環(huán)〔INTX〕5、超級環(huán)〔SUPERRING〕RadFrac—填料設計編輯課件5種典型的規(guī)整填料：1、帶孔板波填料〔MELLAPAK〕2、帶孔網波填料〔CY〕3、帶縫板波填料〔RALU-PAK〕4、陶瓷板波填料〔KERAPAK〕5、格柵規(guī)整填料〔FLEXIGRID〕RadFrac—填料設計編輯課件RadFrac—填料核算填料核算〔Packrating〕計算給定結構參數(shù)的填料的負荷情況，可供選用的填料類型與“填料設計〞中相同?！疤盍显O計〞與“填料核算〞配合使用，可以完成填料選型和工藝參數(shù)設計。編輯課件RadFrac—應用例如(6)在例如〔2〕的根底上進行填料設計和填料核算，分別選用MELLPAK和RALU-PAK計算后比照結果。編輯課件RadFrac—吸收計算吸收計算的設備參數(shù)設置：1〕冷凝器和再沸器類型選“None〞；2〕氣體進料板設置為“N+1〞及“Above-Stage〞；3〕在收斂〔Convergence〕工程中將“Basic〞表里的“algorithm〞設置為“Standard〞以及“maximumiterations〞設置為200，將“Advance〞表里的第一欄“Absorber〞設置為“yes〞。編輯課件摩爾組成為CO2(12%)、N2(23%)和H2(65%)的混合氣體〔F=1000kg/hr、P=2.9MPa、T=20C〕用甲醇〔F=60t/hr、P=2.9MPa、T=-40C〕吸收脫除CO2。吸收塔有30塊理論板，在2.8MPa下操作。求出塔氣體中的CO2濃度。RadFrac—吸收例如(1)編輯課件在吸收例如〔1〕的根底上求使出塔氣體中的CO2濃度到達0.5%所需的吸收劑〔甲醇〕用量。RadFrac—吸收例如(2)編輯課件在吸收例如〔2〕的根底上求使出塔氣體中的CO2濃度到達0.5%所需的吸收劑〔甲醇〕用量與理論板數(shù)的關系。RadFrac—吸收例如(3)編輯課件選用10塊理論板，求使出塔氣體中的CO2濃度到達0.5%所需的吸收劑〔甲醇〕用量以及采用典型塔板和填料時的塔徑。RadFrac—吸收例如(4)編輯課件RadFrac—脫吸計算脫吸是吸收的逆過程，脫吸計算與吸收計算的設備參數(shù)設置相同，只是物料初始組成不同。編輯課件將吸收例如〔4〕所得到的吸收富液減壓到0.15MPa進行閃蒸，低壓液體再進入脫吸塔在0.12MPa下用氮氣進行氣提脫吸，要求出塔貧液中的CO2濃度到達0.1%。求合理的理論板數(shù)、所需氮氣流量、采用不同塔板和填料時的脫吸塔尺寸、壓降和負荷情況。RadFrac—脫吸例如編輯課件Extract

連續(xù)萃取塔Extract模塊用逐級計算法精確計算給定連續(xù)萃取過程的操作結果?？梢圆捎萌N方法求取液—液平衡分配系數(shù)：1、用給定的物性方法〔活度系數(shù)法或狀態(tài)方程法〕；2、KLL溫度關聯(lián)式；3、用戶子程序。編輯課件Extract——

連接