如何用aspen做塔模拟？

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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参考：用 aspen 做连续操作塔工艺设计方法与要求