Aspen Plus入门教程(4)-精馏塔严格计算

原创 胡伟明  2019-11-18 14:00:00  阅读 1758 次 评论 0 条
摘要:

引    言RadFrac是模拟各种多级汽液分馏操作的严格模型。除了普通精馏外,RadFrac还可模拟吸收、再沸吸收、汽提、再沸汽提、萃取精馏、共沸精馏、反应精馏等。RadFrac适用于两相体系、三相体系、窄沸程体系、液相呈强烈非理想性的体系等。RadFrac具有以下特征:1:可检测和处理塔内任何位置的自由水或其它第二液相,用户可以从冷凝器中倾析自由水,可以处理每块上的固体。2:可以模拟有化学反应的塔,其中反应可以是固定转化率的、反应平衡、速率控制或者是电解的。3:可模拟有两


引    言
RadFrac是模拟各种多级汽液分馏操作的严格模型。除了普通精馏外,RadFrac还可模拟吸收、再沸吸收、汽提、再沸汽提、萃取精馏、共沸精馏、反应精馏等。RadFrac适用于两相体系、三相体系、窄沸程体系、液相呈强烈非理想性的体系等。RadFrac具有以下特征:
1:可检测和处理塔内任何位置的自由水或其它第二液相,用户可以从冷凝器中倾析自由水,可以处理每块上的固体。
2:可以模拟有化学反应的塔,其中反应可以是固定转化率的、反应平衡、速率控制或者是电解的。
3:可模拟有两个液相,并且两个液相中存在不同化学反应的塔,也可以模拟盐沉淀。
4:可进行核算或设计计算或进行基于速率的精馏计算。
下面就通过一个实例来详细介绍,如果看文字觉得不过瘾,文末提供本例的视频。

Aspen Plus入门教程(4)-精馏塔严格计算第1张-胡伟明


实    例
《Aspen Plus入门教程(3)-简捷法计算理论板数》中的例子:进料含苯40%、甲苯60%(质量分数),处理量50t/h,饱和液体进料;进料压力130kpa,冷凝器压力110kpa,再沸器压力130kpa。质量回收率苯为99.5%、甲苯为0.5%(均指在塔顶物流的回收率)。物性方法NRTL-RK,采用RadFrac进行严格计算?
上一篇文章《Aspen Plus入门教程(3)-简捷法计算理论板数》得出的结论:理论板数26(含冷凝器、再沸器),进料板位置第13块,实际回流比2.0725(摩尔比),馏出比0.4408(摩尔比)。现在利用RadFrac严格计算进行核算。
1:建立空白模拟

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2:输入组分
苯-BENZENE
甲苯-TOLUENE

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3:选择物性方法
在Method filter中选择ALL之后选择NRTL-RK

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4:确认物性方法
点一下即可

Aspen Plus入门教程(4)-精馏塔严格计算第5张-胡伟明

5:切换到 simulation
选择Columns下的RadFrac然后添加进料F,塔顶D,塔底物流B


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6:勾选mass
非必须,有时候只是为了查看方便

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7:输入进料数据
操作压力:1.3Bar,Vapor fraction:0,质量流量50T/h;质量分数苯40%,甲苯60%。

Aspen Plus入门教程(4)-精馏塔严格计算第8张-胡伟明

8.1:输入塔操作数据1
上一篇文章《Aspen Plus入门教程(3)-简捷法计算理论板数》得出的结论:理论板数26(含冷凝器、再沸器),进料板位置第13块,实际回流比2.0725(摩尔比),馏出比0.4408(摩尔比)。将数据输入塔参数。

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8.2:输入塔操作数据2
进料板选择13

Aspen Plus入门教程(4)-精馏塔严格计算第10张-胡伟明

8.3:输入塔操作数据3
输入冷凝器操作压力110kpa,全塔压降20kpa

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9:运行

Aspen Plus入门教程(4)-精馏塔严格计算第12张-胡伟明

10:查看数据

Aspen Plus入门教程(4)-精馏塔严格计算第13张-胡伟明

可以看到苯的实际回收率为0.992034,甲苯为0.00732026,没有达到要求的回收率,我们需要添加设计变量来找到最合适的参数。
11.1:新增设计变量

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11.2:输入设计变量1
添加苯回收率目标值:0.995

Aspen Plus入门教程(4)-精馏塔严格计算第15张-胡伟明

11.3:输入设计变量1
Components选项卡中将苯添加到右边

Aspen Plus入门教程(4)-精馏塔严格计算第16张-胡伟明

11.4:输入设计变量1
Feed/Product Streams选项卡中选择D与F

Aspen Plus入门教程(4)-精馏塔严格计算第17张-胡伟明

11.5:添加设计变量2
甲苯回收率目标值:0.005

Aspen Plus入门教程(4)-精馏塔严格计算第18张-胡伟明

11.6:添加设计变量2
Components选项卡中将甲苯添加到右边

Aspen Plus入门教程(4)-精馏塔严格计算第19张-胡伟明

11.7:添加设计变量2
Feed/Product Streams选项卡中选择D与F

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12.1:新增调节变量

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12.2-新增调节变量1
设置回流比范围1.5~3,在这个范围内寻找合适的回流比,太宽的范围可能会导致不收敛。

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12.3-新增调节变量2
设置馏出比范围0.4~0.5,在这个范围内寻找合适的馏出比,太宽的范围也可能会导致不收敛。

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13:运行之后查看结果

Aspen Plus入门教程(4)-精馏塔严格计算第24张-胡伟明

可以看到要达到设定的回收率,需要的回流比:2.2408,馏出比:0.44080;跟捷算法得到的结果数据不一样,通过严格算法得到的结果更准确一点。
结束语
在塔模拟计算时,先通过捷算法得到大概的一些参数,然后通过严格计算法来确定准确的数值,这样可以避免数据输入的盲目性。如果觉得文字的看的不过瘾,下面是本实例的视频版,欢迎多提意见。


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