Aspen应用实例-酒精精馏塔设计

对于大三化工班的同学来说，上周刚经历了一场生死，拼命计算-画图-写设计书的《化工原理课程设计》。

是不是一个塔的计算很难？根据温度、密度、黏度、表面张力算的糊里糊涂的，又不知道自己有没有算错，和别人一对比，咋差那么多数量级的，怀疑是不是某一个设定值不符合。最后又得不到想要的负荷性能图。有没有办法去调一调某个设定的数值不需经过繁琐的计算就可以可以轻松得到我想要的结果？

利用aspen这个工具，输入一些参数给它，它帮你预测帮你计算，利用强大的数据库可以较准确得到你想要的结果。

先以熟悉的乙醇和水的精馏分离塔计算，来进行aspen的操作演示：

设计条件：

（1）处理量：乙醇与水混合物1000 kg/h

（2）进料浓度：质量百分比20%

进料状态：泡点进料

（3）分离要求：

馏出液乙醇浓度≥92%（质量百分比）

釜液中乙醇浓度≤0.5%（质量百分比）

（4）操作压力：常压

（5）加热方式：间接蒸汽加热

进行详细的说明：

首先我们得分析清楚思路，有了好的思路做起来才能快。

设计思路如下：

1.首先用简捷精馏模块（DSTWU）确定满足要求的理论塔板数、进料位置和采出率的初始值；

2.分析得到塔板数随回流比的变化曲线，确定合适的回流比；

3.结合以上两条确定严格精馏RadFrac模块的输入条件，并用RadFrac模块进行模拟；

4.用灵敏度分析和设计规定辅助求解，使之达到分离要求

Step1：新建空白模拟

点击New，新建空白模拟

进入到软件主界面

Step2：输入物质

输入物质乙醇和水

Step3：选择物性方法

选用NRTL方程中的NRTL-RK方程，并查看二元交互作用参数

Step4：建立流程模拟

建立如下流程图，并修改名称

Step5：输入进料物流条件

输入进料物流F1的条件

Step6：输入DSTWU模块参数

必要计算：

进料与出料的物料平衡

mF=20 wt%，mD≥92 wt%，mW≤0.5 wt%

F=1000 kg/h

D=213.114754kg/h

W=F-D=786.885246 kg/h

Step7：至此我们把简捷计算模块参数输入完毕，运行模拟，收敛

我们可以在Blocks/DSTWU/Results里查看模块结果：

附加：这里我们需要设置一下，在Setup/Report Options/Stream界面勾选mass，再run一次，即可看到流股质量分数。

结论：

对同一产品质量要求而言，

若回流比R增加，则：

1.塔板数减少，投资费用降低；

2.能耗增加，操作费用上升

严格精馏初始条件：

回流比：R=3.82532

理论板数：NT=45

进料位置：NF=42

塔顶采出率：D/F=0.106718（摩尔比）

接下来我们来做严格精馏，使用Radfrac模块

Step9：在流程图窗口插入RadFrac模块，用Manipulators的Dupl模块复制F2进料流股作为RadFrac模块的进料，然后连接各流股，如下图

Step10：输入模块参数

首先是Configuration界面：

然后是Streams界面

最后是Pressure界面

Step11：运行，收敛，查看结果

在Streams/D1/Results/Mass Frac查看，质量纯度

Step12：接下来通过灵敏度分析，使结果达到分离要求

1.最佳理论塔板数

运行，查看结果，并绘图

为达到92%，44块即可，重新设定，运行。

2.最佳理回流比

回流比最佳值为2.9，重新设定运行。

3.最佳进料板位置

因为上两步已经达到92%的纯度，进料板位置没有发生改变。

Step13：塔板设计

点击Tray Sizing，新建一个，然后输入条件，选择筛板塔（这里第一块塔板和最后一块塔板分别是冷凝器和再沸器，不予进料）

运行，查看尺寸，如下图

Aspen中的塔板校核。

利用cuptower对aspen得到的水力学数据进行校核。根据cuptower的导入水力学数据模板，从aspen中获取水力学数据，并修改单位，粘贴于excel。

在cuptower中导入水力学数据并设定校核参数。

以上就是乙醇-水精馏塔的设计，做得比较精简存在错漏，仅供参考。

aspen中塔的计算设计功能有很多，需要花时间与心思，去思考摸索学习！

相信你还看不懂上面的演示过程~

因为。。。

你的状态

完全不会

后悔了

别着急，相信你不差~

要学好aspen