Aspen中有关回流比、塔板数、进料板位置等灵敏度分析作用
上次有个网友问我在Aspen有什么办法能够同时看到回流比、塔板数对塔顶/塔底产品纯度的影响，当时没有时间做详细的回答今天有空写写这个东西应该怎么实现，并且随便在这里把优化塔操作时的一般方法给总结一下，如果其中有些不足之处望各位大侠不惜赐教哟：）
&&&下面是一个相关例子(流程如图1)：最终需要的是C4H8-1物流中某一组分的摩尔分率&99.0%。其中T-305、T-306塔塔板数和回流比已经知道（塔板数和回流比都是一个估计的数N、R都比较大所以现在是要找到合适的回流比、塔板数、各塔的进料板位置、塔顶/塔底的出料状况）这个也就是我今天要说明的问题。现在开始吧
1）灵敏度分析：在Data Browser-&Model
Tool(模块分析工具)-&Sensitivty(灵敏度分析)，然后新建一个分析S-1，在Flowsheet
variable中填上一个没有数字的名字KJ(随便写的)，再选中它开始设定参数。
2）参数设定：
&&&由于我希望看到是回流比、塔板数、各塔的进料板位置、塔顶/塔底的出料状况对物流C4H8-1中C4H8-1组分的影响，所以我的设置就是上图2中的。设置完Flowsheet
variable后按N-〉键进行下步设置
&&在Variable
number-&NEW(新建参考变量)我一共建立了5个图3中表示的是T-306塔摩尔回流比，从12-18步长为2，对物流C4H8-1中C4H8-1组分的影响。。
4表示为T-306塔理论板数，从120-160步长为8，对物流C4H8-1中C4H8-1组分的影响。
剩下的进料板位置、各塔塔顶/塔底采出都是一样设置。(注:所有的这个影响因素都应在S-1下)，运行-&查看灵敏度结果。
&&&最后的工作就是最终找到最佳状况：我这个灵敏度分析的最佳结果就是T-305塔顶采出9000kg/h,T-306塔顶采出9400kg/h，T-306回流比14，T-306塔理论塔板数为120，T-306进料板位置为64。在这个操作条件下物流C4H8-1中C4H8-1摩尔分率为99.28%。
&&另外你还可以继续添加影响因素，不过添加的越多、步长越短，这样计算的时间越长。
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第七讲 aspen分离单元的仿真设计(一)
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第四章 ASPEN PLUS多组分平衡级分离过程计算(四)
ASPEN PLUS在化工过程设计中的应用第四章 多组分平衡级分离过程计算 （四）第四章多组分平衡级分离过程计算? 4.1 多组分单级分离过程? 4.2 多组分多级分离塔的简捷计算 ? 4.3 多组分多级分离塔的严格计算? 核算型（精馏塔参数――〉
分离性能？） ? 设计型（分离性能――〉精馏塔结构尺寸？）第 2 页ASPEN PLUS设计精馏塔的步骤? 1、确定分离过程的关键组分； ? 2、采用DSTWU模型确定精馏塔的理论板数、 回流比和进料位置等基本参数； ? 3、采用RADFRAC模型进行严格核算； ? 4、进行设计规定的计算； ? 5、进行填料塔或板式塔的设计计算，确定塔 径和塔高等参数； ? 6、进行填料塔或板式塔的核算，确定塔的操 作性能。第 3 页4.3.3 精馏塔内件（塔板和填料）的设计与核算 ? 板式塔和填料塔进行设计、核算以及执行压 降计算的扩展功能：? TraySizing（塔板设计） ? TrayRating（塔板核算） ? PackSizing（填料设计） ? PackRating（填料核算）? 三个塔模型中是可用的：? RadFrac ? MultiFrac ? PetroFrac第 4 页RadFrac ― 塔板设计(Tray sizing)塔板设计(Tray sizing):?计算：? 给定板间距下的塔径。可将塔分成多个塔段分别 设计合适的塔径。?规定：? Specification表单，塔段(Trayed section)的起始塔板 (Starting stage)和结束塔板(Ending stage)序号，塔板 类型(Tray type)，塔板流型程数(Number of passes)， 以及板间距(Tray spacing)等几何结构(Geometry)参 数。第 5 页RadFrac ―塔板设计(Tray sizing)第 6 页RadFrac ― 塔板设计(Tray sizing) 塔板类型提供了五种塔板供选用： 1、泡罩塔板（Bubble Cap） 2、筛板（Sieve） 3、浮阀塔板（Glistch Ballast） 4、弹性浮阀塔板（Koch Flexitray） 5、条形浮阀塔板（Nutter Float Valve)第 7 页RadFrac ― 塔板设计(Tray sizing)第 8 页RadFrac ― 塔板设计(Tray sizing)? 塔板流型程数(Number of passes) ? 单通道塔板 ? 双通道塔板 ? 三通道塔板 ? 四通道塔板第 9 页单通道塔板第 10 页双通道塔板第 11 页三通道塔板第 12 页四通道塔板第 13 页RadFrac ―塔板设计(Tray sizing)第 14 页RadFrac ―塔板设计(Tray sizing)结果 (Results) 表单计算结果：?塔内径 (Column diameter) ?对应最大塔内径的塔板序号(Stage with maximum diameter) ?降液管截面积/塔截面积 (Downcomer area / Column area) ?侧降液管流速 (Side downcomer velocity) ?侧堰长 (Side weir length)第 15 页RadFrac ―塔板设计(Tray sizing)第 16 页RadFrac ―塔板设计(Tray sizing) 剖形 (Profiles) 表单计算结果：?每一块塔板对应的塔内径 (Diameter) ?塔板总面积(Total area) ?塔板有效区面积 (Active area) ?侧降液管截面积 (Side downcomer area)第 17 页RadFrac ―塔板设计(Tray sizing)第 18 页RadFrac ― 塔板核算（Tray rating） 塔板核算（Tray rating）?计算：? 给定结构参数的塔板负荷情况，可供选用的塔板 类型与“塔板设计”中相同。与塔板设计配合使 用，完成塔板选型和工艺参数的设计?规定：? “塔板核算”的输入参数除了从“塔板设计” 带来 的之外，还应补充塔盘厚度 (Deck thickness) 和溢 流堰高度 (Weir heights) ，多流型塔板应对每一种 塔盘都输入堰高。第 19 页RadFrac ― 塔板核算（Tray rating）第 20 页RadFrac ― 塔板核算 （Tray rating）在塔板布置(Layout)表单中输入： ? 浮阀的类型 (Valve type) 、材质 (Material) 、 厚度(Thickness)、有效区浮阀数目 (Number of valves to active area) ； ? 筛 孔 直 径 (Hole diameter) 和 开 孔 率 (Sieve hole area to active area fraction)。第 21 页RadFrac ― 塔板核算（Tray rating）第 22 页RadFrac ― 塔板核算（Tray rating）第 23 页RadFrac ― 塔板核算 （Tray rating）在降液管(Downcomer)表单中输入： ? 降液管底隙(Clearance)； ? 顶部宽度(Width at top)； ? 底部宽度(Width at bottom)； ? 直段高度(Straight height) 。第 24 页RadFrac ― 塔板核算 （Tray rating）第 25 页RadFrac ― 塔板核算 （Tray rating）塔板核算结果在结果(Results)表单中列出， 有三个参数应重点关注： 1、最大液泛因子(Maximum flooding factor) ，应该小于0.8 ； 2、塔段压降(Section pressure drop)； 3、最大降液管液位/板间距(Maximum backup / Tray spacing)，应该在 0.2 ~0.5之间。第 26 页RadFrac― 塔板核算 （Tray rating）第 27 页RadFrac ― 填料设计(Pack sizing)填料设计(Pack sizing) ?计算：? 选用某种填料时的塔内径。?规定：? 在 Specification 表单中输入填料类型 (Type) 、生 产 厂 商 (Vendor) 、 材 料 (Material) 、 板 材 厚 度 (Sheet thickness)、尺寸 (Size)、等板高度 (Height equivalent to a theoritical plate) 等参数。第 28 页RadFrac ― 填料设计(Pack sizing)第 29 页RadFrac ― 填料设计(Pack sizing)填料类型共有 53 种填料供选用，以下是 5 种典型的散堆填料： 1、拉西环（RASCHIG） 2、鲍尔环（PALL） 3、阶梯环（CMR） 4、矩鞍环（INTX） 5、超级环（SUPER RING）第 30 页RadFrac ― 填料设计(Pack sizing)填料类型共有 53 种填料供选用，以下是 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）第 31 页RadFrac ― 填料设计(Pack sizing)第 32 页RadFrac ― 填料设计(Pack sizing)结果 (Results) 表单: 塔内径 (Column diameter) 最大负荷分率 (Maximum fractional capacity) 最大负荷因子 (Maximum capacity fractor) 塔段压降 (Section pressure drop) 比表面积 (Surface area)。第 33 页RadFrac ― 填料核算（Pack rating）填料核算（ Pack rating ）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。第 34 页RadFrac ― 填料核算（Pack rating）第 35 页塔板和填料的设计与核算――示例（1）? 例6：根据书P93计算得到的精馏塔 ? 若为筛板塔，计算塔径； ? 若为填料塔：填料类型：Sulzer CY Standard； HETP：0.2 m；液泛因子：0.8；最大压降： 10 kPa。试计算采用该种填料的填料塔信息。 计算塔径为多少，压降，最大持液量。第 36 页塔板和填料的设计与核算? 作业3：根据作业2计算得到的精馏塔，对浮阀塔进 行核算，浮阀信息如下：? Tray type：Nutter float Valve BDH ? Number of passes： 2 ? Column diameter：1.0 m ? Tray spacing： 0.5 m. ? Weir height： 0.05 m ? Valve density： 129/sqm ? Downcomer clearance： 0.15 m ? Side downcomer width： 0.22 m ? Center downcomer width： 0.18 m ? Straight height:0.05 求最大液泛因子，以及profile中每一级的计算结果。第 37 页RadFrac ― 吸收计算RadFrac 模块用于吸收计算时， 1 ）在 Configuration 表单中将冷凝器 和再沸器类型选为 “None”； 2）在Streams表单中将塔底气体进料 板位置设为塔板总数加 1 ，并将加料规则 (Convention) 设为 “Above-Stage”；第 38 页RadFrac ― 吸收计算第 39 页RadFrac ― 吸收计算第 40 页RadFrac ― 吸收计算在收敛（Convergence）项目中将 1、基本(Basic) 表单里的算法(algorithm)设置 为“Standard”，并将最大迭代次数 (maximum iterations)设置为200; 2、将高级 (Advance) 表单里的第一栏吸收器 (Absorber) 设置为“yes” 。第 41 页RadFrac ― 吸收计算第 42 页RadFrac ― 吸收计算第 43 页4.3.4 Extract ― 连续萃取塔Extract 模块用逐级计算法精确计 算连续逆流萃取过程的操作结果。第 44 页Extract―连续萃取塔第 45 页Extract ― 连接 Extract模块的连接图如下：第 46 页Extract ― 模型参数 Extract 模块有四组基本模型参数： 1、塔设定 (Specs)表单 1) 塔板数 (Number of stages) 2) 热状态选项 (Thermal options) (1) 绝热 (Adiabatic) (2) 指定温度剖形 (Specify temperature…) (3) 指定热负荷剖形 (Specify heat duty …)第 47 页Extract ― 模型参数第 48 页Extract ― 模型参数 2、关键组分 ( Key components)表单 (1) 第一液相 (1st liquid phase) 即比重较大的液相，从塔底出料。 (2) 第二液相 (2nd liquid phase) 即比重较小的液相，从塔顶出料。第 49 页Extract ― 模型参数第 50 页Extract ― 模型参数 3、物流 ( Streams )表单 塔顶和塔底必须各有一股进料 和出料物流。如果还有侧线物流， 则在此表单中设置侧线进料物流的 加料板位置和侧线出料物流的出料 板位置和流量。第 51 页Extract ― 模型参数第 52 页Extract ― 模型参数 4、压强 (Pressure)表单 设置塔内的压强剖形。至少指定一 块板的压强。未指定板的压强通过内 插或外推决定。第 53 页Extract ― 模型参数第 54 页Extract ― 级效率 Extract模块采用级效率来处理两液相 组成未达到平衡的真实过程，缺省的级 效率为 1（平衡级）。 1、选项 ( Options )表单 选择使用通用级效率 (Specify stage efficiencies) 还是为每一个组分分别指定 级效率(Specify efficiencies for individual components)。第 55 页Extract ―级效率第 56 页Extract ― 级效率 2、级(Stages )表单 输入每一块板上的通用板效率。 3、组分(Components )表单 输入每一个组分在每一块板上的 组分板效率。第 57 页Extract ― 级效率第 58 页Extract ―物性方法Extract模块提供三类方法求取液― 液平衡分配系数。 1、选项 ( Options )表单 首先选择下列三类方法之一： 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。第 59 页Extract ― 物性方法第 60 页Extract ― 物性方法2、 KLL关联式 ( KLL correlation )表单 如果选择KLL温度关联式方法，则在此 输入各关联式中的系数。第 61 页Extract ― 物性方法第 62 页 上传我的文档
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