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2024年4月15日发(作者：phpsocketio)
如何用aspen做塔模拟？
ASPEN 2008-03-18 23:25:06 阅读225 评论0 字号：大中小 订阅
1. 如用何用DSTUW 和 RadFRac 进行精馏塔模拟计算
经过简单的训练，初学都便能够用DSTUW 和 RadFRac 进行塔模拟计算，似乎会用aspen
做塔的设计和操作模拟了。但计算思路是不是很清楚就不一定了。如可用DSTUW 和
RadFRac完成一个塔的设计，或对一个已知的塔进行模拟，需要有清晰的过程思路，这样才
能用好模拟软件。
使用DSTUW 和 RadFRac塔单元模块，首先我们应该知道模块能做什么？然后知道如何用它
做我们想做的事？需要输入那些参数？
在有aspen之前你首先回答不用aspen你能不能做塔设计？如果答案是肯定的，那就可以往
下用aspen了，否则先进搞清楚精馏塔的设计原理与方法，再来研究如何用aspen做精馏模
拟。
DSTUW能做什么？
DSTUW是塔的简捷计算模块，它能够对进行设计计算和操作计算（也就是核算）。
如何用DSTUW进行设计和操作模拟？
这两种功能通过选择输入回流比和理论板数来实现。
设计计算：输入参数：回流比（或最小回流比倍数）和其它设计必须的工艺参数，但不需要
结构尺寸数据。计算结果：实际回流比、实际塔板数、进料板位置、蒸出率（D/F）和传热
面积及其它的工艺数据等。为精确设计计算提供必要的设计参数。
操作模拟：输入参数：塔板数、进料板位置等必要的操作参数。计算结果：为回流比、塔顶
组成等。
当然很多输入参数是可以选择的，但一定要保证设计或操作必须的自由度数。也就是条件必
须足够，且不能有多余。
RadFRac能做什么？
RadFRac能对板式塔、填料塔等进行严格模拟计算。功能主要有基本设计计算、结构设
计计算、操作（设计）核算三个方面。
（1）基本设计计算：不区别填料和板式塔等类型，当然不需要塔盘或填料的结构尺寸，也
不能给出详细的结构尺寸。但它和用 DSTUW模拟不同，结果也会略有差别。
（2）结构设计计算：需要要给定塔盘等或填料的详细结构，计算必要的结构尺寸。板式塔
通过对 TraySizing 设置实现，填料通过对PackingSizing设置实现。这两种类型的塔可以在一
个流程中进行不同的设置完成，十分方便。
（3）操作（设计）核算：对于设计计算，（2）只得到的结果可能需要做一些圆整（比如塔
径要圆整到系列尺寸）。圆整后其它参数也会发生改变，需要对已知结构参数的塔进行核算，
得到最后的设计结果。同样操作计算是对已存在的塔进行模拟。
综上内容，我们知道完成一个塔的设计计算，可以按下面步骤进行
（1） 简捷计算（DSTUW）
（2） 详细计算（RadFRac），将计算结果与DSTUW 对比，相差不是很大。
（3） 结构计算（RadFRac TrayRsting 或RadFRac PackingRating）输入塔盘或填料必要的
参数。
（4） 核算（RadFRac Tray Sizing 或RadFRac Packing Sizing）上面计算圆整后做最后的计
算。
2.如何用 Aspen 的 RateRac 做吸收塔设计计算
填料吸收塔与精馏比具有一定的挑战性，因为它没有太固定的计算模式。和RadFrace一样，
RateRac 允许进行设计模式和核算模式操作。
首先我们要知道如何用RateFrac 进行设计计算？
RateRac用于吸收塔设计模式可以用 Block Dsign Spes 规定设计参数（例如纯度或回收率）；
用 Packing Specification 定义填料结构。
做吸收塔设计想得到什么结果？
每一个设计者都知道，吸收塔工艺设计计算是依据分离精度要求，即出塔气相和液相中的组
分指标，得到填料高度、塔径、吸收剂用量等参数。
问题是：在RateRac吸收设计模式中，填料高度、吸收剂量是必须输入的参数。
那么我们就会问：设计还没开始，那来的填料高度、吸收剂量、塔径？
对上面问题的回答是：
（1） 填料高度：想要RateFRac模块运行就必须给定足够的设计变量，其中填料高度是必
给的参数之一。
如果只给定设计，则RateFRac就会按给定的填料高度进行计算。
但如果将填料高度做为设计规定的操作变量，RateFrace 会按设计规定搜索填料高度，计算
结束后，用计算得到的填料高度值改写初值。设计者如能提供较为接近实际值的初值，可以
减少迭代计算次数。
（2）吸收剂量：至于吸收剂量，我们可以将它作为与设计规定相对应的可控制操作变量，
给出它的调整范围，RateFrac 就会给出满足设计规定的吸收剂用量。
（3）塔径是必须输入的参数之一，但如果定义填料高度为设计规定的操作变量，输入的这
个塔径成为了初值，运行中要对其进行改写，与填料高度匹配。
顺便说一句，aspen的RateFrace模块要求给出的塔板数不是理论板数，是计算将填料塔分
成的份数，份数越多计算越精确。
进行吸收塔设计的步骤是什么？
知道了上面的方法，我们如着手进行设计模拟呢？
Aspen 用于吸收模拟有两个模块：核算模块（Packing Rating）、设计模块（Packing Sizing）。
如果对已有塔进行核算（操作）模拟，只用核算模块就够了。如果做设计计算要两个模块同
时交替使用。下面给出的吸收塔设计计算的过程可供参考。
（1）初步估算吸收剂用量。吸收是一个具有的化学反应的过程，我们须先依据反应用量，
计算出吸收剂用量，确定一个大至的范围。
（2）Packing Sizing 模块进行设计计算，在这里除了要定义填料的类型与尺寸以外，还要定
义填料段数、填料高度。
段数（Packing Segment）：将填料划为几段计算，它即不是平衡级数，也不是实际段数。这
个段数的多少并无实际意义，只影响计算精义。
填料高度：这个填料高度是有实际意义的，如不使用设计规定改变它，rate模块就按这个高
度给出计算结果。我们可以估算一个初值。然后用设计规定去改变它。
（3）用设计规定确定填料高度，就是将填料设计作为某一设计规定的操作变量，并给出估
计范围，rate运行后将在给定的范围内搜索满足设计规定的填料高度。
（4）用灵敏度分析得出填料高度与塔径的关系，确定合适的塔径和和填料高度。
（5）前面得到的塔径、填料设计可能需要圆整，圆整后用 Packing Rating 进行核算。此时
可以将吸收剂用量作为某一设计规定的操作变量，求其最佳用量。
当然，你可能有更好的设计方案，比如将rad和rate结合起来完成设计。总之aspen给设计
者很大的灵活性。
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