用Aspen模拟板式塔与填料塔的区别

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用Aspen 模拟塔单元操作分为操作模拟和设计计算。两种模拟计算方法有所不同。

1 填料塔操作模拟

模拟已知的填料操作可以用radFrace 和rateFrace模块。

模拟操作是对已有的塔进行操作模拟,塔的结构参数是已知的,通过调节某些参数来与实际生产情况吻合。填料塔操作模拟要有两个难点问题:一是平衡级数的选择,二是调节那些参数选择。

1.1 平衡级数

rateFrace 和radFrace 模块要求输入板数,和板式塔模拟操作一样,操作模拟数据应该是实际塔的参数,这里要输入实际塔的板数。对于板式塔没有问题,但对于填料塔的实际板数如何取?

作操作模拟时,和rateFrace和radFrace模块板数(平衡级数)可以任意取,只是计算精度的问题。然后,设置填料核算(Pack Rating)中的每段填料高度(Section pack height)与之对应。如:某填料塔实际填料高度15m,进行操作模拟时,塔板数(Number of stages)输入为5,则在下面的Pack Rating 页的Packed height 栏选择Section packed height 并填入3。

这里的实际级数最好不要小于理论级数,在不确定理论级数时应尽量多取。

1.2 调节参数

进行塔操作模拟时,通过调节塔板效率来与实际相吻合。

和板式塔一样,如果不输入塔板效率则系统按选择的计算方法计算塔板效率(这个效率计算方法有两种:Vaporization efficiencies和Murphree efficiencies)。作操作模拟时按计算效率得到的结果和实际值会不一致,这时通过调节塔板效率来与实际相吻合。

2 填料塔设计

填料精馏塔与填料吸收塔的设计计算有所区别,对于单进料的精馏塔,与板式塔设计计算一样,首先用简捷模块计算理论板数,然后radFrace 或rateFrace 模块进行详细计算。无论用那种模块,设计计算都要用到设计规定,通过调整填料高度来满足设计要求。

填料塔设计比板式塔复杂,原因是由于填料塔设计本身的复杂性,设计软件无法依据给定的设计参数,按照某一个不变的设计路线作出最后的设计结果,需要设计者利用各模块的功能,自己设计一个计算路线,完成给定的设计任务。

2.1 用RadFrace计算

1.吸收剂用量的初步估算(手算)

目的:为RateFrace 计算填料高度准备数据。

2.确定理论板数(手算)

目的:为RadFrace 详细设计计算准备数据(RadFrace 模型需要理论平衡级数)。

3.用RateFrace 模块确定填料高度

目的:为RadFrace 详细设计计算提供数据。

4.用RadFrace 模块详细设计计算

5.核算

该方案手算内容较多,是很难接受的一种算法。

2.2 用RateFrace计算

1.吸收剂用量的初步估算(手算)

目的:为RateFrace 计算填料高度准备数据。

2. 初步计算填料高度

估算一塔径,用RateFrace 模块的设计规定,初步计算填料高度。

3.确定塔径与填料高度

用灵敏度分析,研究填料高度与塔径的关系,选择合适的塔径及对应的填料高度,

4.核算

对确定的塔径和填料高度的塔进行最后核算,得出最后结果。

rate给出的计算结果不够充分。

2.3 用RateFrace和RadFrace结合计算

1.吸收剂用量的初步估算(手算)

2. 确定平衡级数

用RateFrace 模块的设计规定,计算填料高度H 和等板高度HEPT。进而得到理论板数

NT=H / HEPT。

3.用RadFrace 进行初步设计

4.用RadFrace 进行最后核算

一、板式塔工艺设计

首先要知道工艺计算要算什么?要得到那些结果?如何算?然后再进行下面的计算步骤。(参考)

其次要知道你用的软件(或软件模块)能做什么,不能做什么?你如何借助它完成给定的设计任务。

记住:你是工艺设计者,没有aspen 你必须知道计算过程及方法,能将塔设计出来,这是你经过课程学习应该具有的能力,理论上讲也是进入毕业设计的前提。只是设计过程中将复杂的计算过程交给aspen 完成,aspen 只替你计算,不能替你完成你的设计。做不到这一点说明工艺设计部份还不合格,毕业答辩就可能要出问题,实际的这是开题时要做的事的一部份,开题答辩就是要考察这个方面的问题。

设计方案,包括设计方法、路线、分析优化方案等,应该是设计开题报告中的一部份。没有很好的设计方案,具体作时就会思路不清晰,足见开题的重要性。下面给出工艺设计计算方案参考,希望借此对今后的结构和强度设计作一个详细的设计方案,明确的一下接下来所有工作详细步骤和方法,以便以后设计工作顺利进行。

板式塔工艺计算步骤

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) 组份分割,确定是否为清晰分割;

(2)估计塔顶与塔底的组成。

得出结果:塔顶馏出液的中关键轻组份与关键重组份的回收率

参考:《化工原理》有关精馏多组份物料平衡的内容。

2.用简捷模块(DSTWU)进行设计计算

目的:结合后面的灵敏度分析,确定合适的回流比和塔板数。

方法:选择设计计算,确定一个最小回流比倍数。

得出结果:理论塔板数、实际板数、加料板位置、回流比,蒸发率等等RadFarce 所需要的所有数据。

3.灵敏度分析

目的:1.研究回流比与塔径的关系(NT-R),确定合适的回流比与塔板数。

2.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:可以作回流比与塔径的关系曲线(NT-R),从曲线上找到你所期望的回流比及塔板数。

得到结果:实际回流比、实际板数、加料板位置。

4. 用DSTWU再次计算

目的:求解aspen塔详细计算所需要的输入参数。

方法:依据步骤3得到的结果,进行简捷计算。

得出结果:加料板位置、回流比,蒸发率等等RadFarce 所需要的所有数据。

5. 用详细计算模块(RadFrace)进行初步设计计算

目的:得出结构初步设计数据。

方法:用RadFrace 模块的Tray Sizing(填料塔用PAking Sizing),利用第4步(DSTWU)得出的数据进行精确设计计算。

主要结果:塔径。

6. 核算

目的:确定工艺计算的最后结果。

方法:对第5 步的计算结果(如:塔径等)按设计规范要求进行必要的圆整,用RateFrace 或RateFrace 模块的Tray Rating(填料塔用PAking Sizing),对塔进行设计核算。

结果:塔工艺设计的所有需要的结果。

如果仅是完成设计,至此,工艺计算全部完成。

工艺计算说明书内容要求

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