化工流程模拟软件Aspen Plus实例详解

钟立梅；王英龙；仇汝臣；齐建光；孟凡庆；李鑫

目录

  • 1 初步认识Aspen Plus软件
    • 1.1 化工流程模拟简介
    • 1.2 Aspen Tech系列产品
    • 1.3 Aspen Plus软件主要功能特点简介
    • 1.4 本章练习
  • 2 Aspen Plus模拟入门
    • 2.1 模拟案例
    • 2.2 模拟操作过程
      • 2.2.1 丙烷液化未加循环
      • 2.2.2 丙烷液化循环
    • 2.3 Aspen Plus功能详解
      • 2.3.1 模板
      • 2.3.2 用户界面
      • 2.3.3 检索组分
      • 2.3.4 物性方法的选择
      • 2.3.5 全局设定
      • 2.3.6 编辑流程图
      • 2.3.7 模型库
      • 2.3.8 Mixers/Splitters模型
        • 2.3.8.1 Mixer模型功能详解
        • 2.3.8.2 FSplit模型功能详解
        • 2.3.8.3 SSplit模型功能详解
    • 2.4 本章练习
  • 3 简单模型
    • 3.1 简单分离器
      • 3.1.1 模拟案例
      • 3.1.2 乙二醇水糠醛简单分离流程模拟
      • 3.1.3 Aspen Plus功能详解
        • 3.1.3.1 Flash2模型功能详解
        • 3.1.3.2 Flash3模型功能详解
        • 3.1.3.3 Decanter模型功能详解
        • 3.1.3.4 Sep模型功能详解
        • 3.1.3.5 Sep2模型功能详解
    • 3.2 压力改变模型
      • 3.2.1 模拟案例
      • 3.2.2 流程模拟
        • 3.2.2.1 流体输送
        • 3.2.2.2 流体输送校核
      • 3.2.3 Aspen Plus功能详解
        • 3.2.3.1 Pump模型功能详解
        • 3.2.3.2 Compr模型功能详解
        • 3.2.3.3 MCompr模型功能详解
        • 3.2.3.4 Valve模型功能详解
        • 3.2.3.5 Pipe模型功能详解
        • 3.2.3.6 Pipeline模型功能详解
    • 3.3 传热设备
      • 3.3.1 模拟案例
      • 3.3.2 流程模拟
        • 3.3.2.1 换热-Heater
        • 3.3.2.2 换热-HeatX
        • 3.3.2.3 换热-HeatX-Detailed Rating
        • 3.3.2.4 换热-HeatX-Detailed Simulation
        • 3.3.2.5 换热-HeatX-Rigorous Rating
        • 3.3.2.6 换热-HeatX-Design Spec
        • 3.3.2.7 换热-HeatX-Sensitivity
          • 3.3.2.7.1 换热-MHeatX
          • 3.3.2.7.2 换热-HXFlux
          • 3.3.2.7.3 换热-Mult
      • 3.3.3 Aspen Plus功能详解
        • 3.3.3.1 Heater模型功能详解
        • 3.3.3.2 HeatX模型功能详解
        • 3.3.3.3 MHeatX模型功能详解
        • 3.3.3.4 HXFlux模型功能详解
        • 3.3.3.5 Mult模型功能详解
        • 3.3.3.6 Dupl模型功能详解
        • 3.3.3.7 Design-Spec功能详解
        • 3.3.3.8 Sensitivity功能详解
    • 3.4 本章练习
  • 4 反应器
    • 4.1 模拟案例
    • 4.2 质量守恒反应器模型—RStoic和RYield
      • 4.2.1 RStoic和RYield流程模拟
      • 4.2.2 Aspen Plus功能详解
        • 4.2.2.1 RStoic模型功能详解
        • 4.2.2.2 RYield模型功能详解
    • 4.3 平衡反应器模型—REquil和RGibbs
      • 4.3.1 反应器-REquil&RGibbs流程模拟
      • 4.3.2 Aspen Plus功能详解
        • 4.3.2.1 REquil模型功能详解
        • 4.3.2.2 RGibbs模型功能详解
    • 4.4 严格动力学反应器模型—RCSTR、RPlug和RBatch
      • 4.4.1 RCSTR、RPlug和RBatch流程模拟
      • 4.4.2 Aspen Plus功能详解
        • 4.4.2.1 Reactions反应集功能详解
        • 4.4.2.2 RCSTR模型功能详解
        • 4.4.2.3 RPlug模型功能详解
        • 4.4.2.4 RBatch模型功能详解
        • 4.4.2.5 Calculator功能详解
    • 4.5 本章练习
  • 5 塔
    • 5.1 普通精馏
      • 5.1.1 模拟案例
      • 5.1.2 精馏塔简捷设计模型—DSTWU
        • 5.1.2.1 DSTWU流程模拟
        • 5.1.2.2 DSTWU模型功能详解
      • 5.1.3 精馏塔简捷校核模型—Distl
        • 5.1.3.1 Distl流程模拟
        • 5.1.3.2 Transfer模型功能详解
      • 5.1.4 多级汽-液分离塔严格计算模型—RadFrac
        • 5.1.4.1 核算模式
          • 5.1.4.1.1 RadFrac流程模拟
            • 5.1.4.1.1.1 RadFrac模型功能详解—模型规定
        • 5.1.4.2 设计模式
          • 5.1.4.2.1 Design Specifications流程模拟
          • 5.1.4.2.2 RadFrac模型功能详解—DesignSpecifications
        • 5.1.4.3 塔板/填料的设计/校核计算
          • 5.1.4.3.1 塔板设计
          • 5.1.4.3.2 塔板校核
          • 5.1.4.3.3 填料设计
          • 5.1.4.3.4 填料校核
          • 5.1.4.3.5 RadFrac模型功能详解—TraySizing/Rating
          • 5.1.4.3.6 RadFrac模型功能详解—Packing Sizing/Rating
          • 5.1.4.3.7 RadFrac模型功能详解—Efficiency
        • 5.1.4.4 塔分析
          • 5.1.4.4.1 塔分析流程模拟
          • 5.1.4.4.2 RadFrac模型功能详解—Analysis
    • 5.2 特殊精馏
      • 5.2.1 共沸精馏
        • 5.2.1.1 模拟案例
        • 5.2.1.2 共沸精馏流程模拟
        • 5.2.1.3 ConSep模型功能详解
        • 5.2.1.4 Distillation Synthesis功能详解
      • 5.2.2 三相反应精馏
        • 5.2.2.1 模拟案例
        • 5.2.2.2 三相反应精馏流程模拟
        • 5.2.2.3 RadFrac模型功能详解—反应精馏
        • 5.2.2.4 RadFrac模型功能详解—三相精馏
        • 5.2.2.5 RadFrac模型功能详解—固体处理
    • 5.3 速率吸收/精馏
      • 5.3.1 模拟案例
      • 5.3.2 速率吸收流程模拟
        • 5.3.2.1 速率吸收
        • 5.3.2.2 改变塔经
        • 5.3.2.3 筛板塔
      • 5.3.3 RadFrac模型功能详解—Rate-Based模式
    • 5.4 萃取塔—Extract
      • 5.4.1 模拟案例
      • 5.4.2 萃取塔流程模拟
      • 5.4.3 Extract模型功能详解
    • 5.5 本章练习
  • 6 石油精馏塔
    • 6.1 常减压装置简介
    • 6.2 模拟案例
    • 6.3 初馏塔模拟
    • 6.4 常压塔模拟
    • 6.5 PetroFrac模型功能详解
      • 6.5.1 流程连接
      • 6.5.2 计算模式
    • 6.6 本章练习
  • 7 Aspen间歇模块
    • 7.1 简介
    • 7.2 间歇精馏
    • 7.3 间歇反应器
    • 7.4 本章练习
  • 8 固体模拟
    • 8.1 煤的干燥
    • 8.2 煤的燃烧
    • 8.3 气固分离器
    • 8.4 本章练习
  • 9 AspenPlus软件在物性中的应用
    • 9.1 本章练习
    • 9.2 物性数据查询与分析
      • 9.2.1 模拟案例
      • 9.2.2 查询纯组分标量物性
      • 9.2.3 交互式物性分析
      • 9.2.4 表格式物性分析
    • 9.3 物性估算
      • 9.3.1 模拟案例
      • 9.3.2 物性估算模拟
    • 9.4 物性数据回归
      • 9.4.1 模拟案例
      • 9.4.2 物性数据回归模拟
    • 9.5 电解质溶液计算
      • 9.5.1 模拟案例
      • 9.5.2 流程模拟
间歇精馏

7.2间歇精馏

7.2.1模拟案例

例7.1常压下，利用间歇精馏，从含甲醇40%的甲醇-水混合物中回收甲醇，流程如图7-1所示。

精馏塔采用10块理论板（包括8块塔板以及冷凝器和再沸器）。再沸器为椭圆形封头，直径1m，容积1m3。塔顶采用全凝器，馏出物摩尔流量为45kmol/hr，有回流罐（不需要输入尺寸。因为定义固定压力分布/持液量，因此需要输入回流罐持液量）。塔釜采用夹套加热，热负荷150kW。

压力和持液量维持固定，其中冷凝器压力1.01325bar，塔压降0.1bar；回流罐持液量0.02m3，塔板持液量0.005 m3。有一个液体馏出物接收器。

初始条件为全回流，初始物流流量为18kmol，其中甲醇摩尔分数=0.4，水摩尔分数=0.6。

因甲醇和水分子都是强极性，故该混合物为强非理想混合物，因此选择NRTL模型计算其物性。

                             

图7-1