Aspen如何做塔设计和水力学校核

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前言

Aspen 提供了 DSTWU、Distl、RadFrac、Extract 等塔单元模块，这些模块可以模拟精馏、吸收、萃取等过程，可以进行操作型计算，也可以进行设计型计算，可以模拟普通精馏，也可以模拟复杂精馏，比如萃取精馏，共沸精馏，反应精馏等。

塔单元模块介绍

模块	说明	功能	适用对象
DSTWU	使用 Winn-Underwood-Gilliland 方法的多组分精馏简捷设计模块	确定最小回流比、最小理论板数以及实际回流比、实际理论板数等	仅有一股进料和两股产品出料的简单精馏塔
Distl	使用 Edmister 方法的多组分精馏简捷校核模块	基于回流比、理论板数及 D/F（塔顶采出与进料比值）确定分离情况	仅有一股进料和两股产品出料的简单精馏塔
SCFrac	复杂石油分馏单元简捷设计模块	确定产品组成和流量，估算每个塔段理论板数和热负荷等	原油常减压蒸馏塔等
RadFrac	单塔精馏严格计算模块	进行单个精馏塔的严格校核和设计计算	常规精馏、吸收、汽提、萃取精馏、共沸精馏、三相精馏、反应精馏等
MultiFrac	多塔精馏严格计算模块	进行复杂多塔的严格校核和设计计算	原有常减压精馏塔、吸收 / 汽提塔组合等
PetroFrac	石油蒸馏模块	进行石油炼制工业中复杂塔的严格校核和设计计算	预闪蒸塔、原油常减压蒸馏塔、催化裂化主分馏塔、乙烯装置初分馏塔和急冷塔组合等
Extract	溶剂萃取模块	萃取剂与原料液在塔内逆流完成原料液中所需组分的萃取	液 - 液萃取塔

精馏塔简捷设计

简捷法设计乙苯 - 苯乙烯精馏塔。

进料量 12500kg/h ，温度 45 °C ，压力 101.325KPa ，乙苯 0.5843（质量分数，下同），苯乙烯 0.415，焦油 0.0007（在本例题中采用正十七烷代表焦油），塔顶为全凝器，冷凝器压力 6KPa ，再沸器压力 14KPa ，回流比为最小回流比的 1.2 倍。要求塔顶产品中乙苯含量不低于 0.99，塔底产品中苯乙烯含量不低于 0.997。物性方法采用 PENG-ROB

求最小回流比、最小理论板数、实际回流比、实际理论板数、进料位置及塔顶温度，并生成回流比随理论板数变化图

开始模拟：

新建空白模拟，输入组分：

点击下一步，选择物性方法：

点击下一步，选择转到模拟环境，建立如图所示流程图：

DSTWU 模块采用 ICON1 图标

在全局设定中填写标题：

点击下一步，输入进料条件：

点击下一步，输入模块参数：

回流比输入 - 1.2 表示实际回流比是最小回流比的 1.2 倍，如果只输入 1.2 则表示实际回流比是 1.2

本例题中乙苯 EB 为轻组分，苯乙烯 STYRE 为重组分，根据产品纯度要求，计算可得塔顶乙苯的摩尔回收率为 99.91%，塔底苯乙烯的摩尔回收率为 98.58%，苯乙烯在塔顶中的摩尔回收率为 1-0.9858=0.0142

由用户指定浓度或者提出分离要求的两个组分称为关键组分，易挥发的低沸点组分称为轻关键组分，难挥发的高沸点组分称为重关键组分，假定塔内存在组分 A、B、C、D，其沸点依次降低，下表可以清楚的表达不同的分离要求下所对应的轻重关键组分情况：

1 2 3

塔顶 A AB ABC

塔底 BCD CD D

轻关键组分 A B C

重关键组分 B C D