Aspen plus模拟精馏塔说明书
一、设计题目
根据以下条件设计一座分离甲醇、水、正丙醇混合物的连续操作常压精馏塔：
生产能力：100000吨精甲醇/年；原料组成：甲醇70%w，水28.5%w，丙醇1.5%w；产品组成：甲醇≥99.9%w；废水组成：水≥99.5%w；进料温度：323.15K；全塔压降：0.011MPa；所有塔板Murphree 效率0.35。
二、设计要求
对精馏塔进行详细设计，给出下列设计结果并利用AutoCAD绘制塔设备图，并写出设计说明。
(1).进料、塔顶产物、塔底产物、侧线出料流量；
(2).全塔总塔板数N；最佳加料板位置N F；最佳侧线出料位置N P；
(3).回流比R；
(4).冷凝器和再沸器温度、热负荷；
(5).塔内构件塔板或填料的设计。
三、分析及模拟流程
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)生产能力:一年按8000 hr计算，进料流量为
100000/(8000*0.7)=17.86 t/hr。
(2)原料、塔顶与塔底的组成（题中已给出）：
原料组成：甲醇70%w，水28.5%w，丙醇1.5%w；
产品:甲醇≥99.9%w；废水组成：水≥99.5%w。
(3).温度及压降：
进料温度：323.15K；全塔压降：0.011MPa；
所有塔板Murphree 效率0.35。
2.用简捷模块（DSTWU）进行设计计算
目的:对精馏塔进行简捷计算，根据给定的加料条件和分离要求计算最小回流比、最小理论板数、理论板数和加料板位置。
3.灵敏度分析
目的:研究回流比与塔径的关系（N T-R），确定合适的回流比与塔板数；
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:作回流比与塔径的关系曲线（N T-R），从曲线上找到期望的回流比及塔板数。
4. 用详细计算模块（RadFrac）进行计算
目的:精确计算精馏塔的分离能力和设备参数。
方法:用RadFrac模块进行精确计算，通过设计规定(Design Specs)和变化(Vary)两组对象进行设定，检验计算数据是否收敛，计算出塔径等主要尺寸。
5. 塔板设计
目的：通过塔板设计(Tray sizing)计算给定板间距下的塔径。
方法：在Specification表单中输入该塔段(Trayed section)的起始塔板(Starting stage)和结束塔板(Ending stage)、塔板类型(Tray type)、塔板流型程数(Number of passes)、以及板间距(Tray spacing)等几何结构参数。
6.塔板核算
目的:计算塔板的热负荷。
方法：对第5步的计算结果（塔径）按设计规范要求进行必要的圆整，用 RadFrac模块的Tray Rating，对塔进行设计核算。
7.设计结果汇总
一. 用简捷模块（DSTWU）进行初步模拟
1.连接流股
图1-1 2. 设定全局特性
3. 输入化学组分信息
4. 选择计算方法和模型
5. 输入外部流股信息
6. 输入单元模块参数
7. 运行程序
8.查看结果
a.流股信息
图1-9
b.最小回流比：0.46 ；实际回流比：0.7049 ；最小理论板数：10 ；
理论板数：18 ；加料板位置：12。（如图1-10）
图1-10
二、灵敏度分析
绘N T-R图
图2-2
三、用详细计算模块（RadFrac）进行计算
1.将DSTWU模型换成RadFrac模型
2.设定配置
3.设定流股
4.设定压强
5.运行程序
6.查看结果
7.连接侧线出料并计算
图3-7
图3-8
8.加入Murphree 效率并计算
图3-10
图3-11
图3-12
9.运行程序
10.查看结果
11.反复计算，直到进料板的甲醇含量接近0.7
图3-16
图3-17
第48块板的进料接近0.7，将进料板位置设为48，重新计算。
图3-19
图3-20
第48快板的甲醇含量为0.7，满足设计要求，计算完毕。
12. 设定设计规定(Design Specs)和变化(Vary)
图3-21
图3-22
图3-23
图3-24
图3-25
图3-26
进料、塔顶产物、塔底产物、侧线出料流量
冷凝器参数
再沸器参数
图3-29
四、塔板设计
塔板类型选为筛板塔；板间距(Tray spacing)选为0.5 m。
图4-1
图4-2
图4-3
塔内径：2.18 m，圆整为2.2 m；降液管截面积：0.1 ；
侧降液管流速：0.01m/s ；侧堰长：1584，查文献圆整1598。
五、塔板核算
图5-1
图5-2
图5-3
最大液泛因子：0.783，小于0.8；最大降液管液位/板间距：0.307，
在0.25--0.5之间，塔径核算成功。
