精馏塔设计：再沸、回流的流股体积流量数据如何获取？

化工707

2021年7月2日 16:55

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我们所知道的，Aspen Plus在模拟的时候流股只有三条（仅对于简单精馏塔而言），一进两出。正常模拟的过程当中，我们一般只看进料出料的组成和流量。

但是，当我们进入到精馏塔机械设计部分时，光有这些数据其实是不够的，精馏塔设计的机械设计包括，筒体、封头、塔内件、裙座、平台人孔等塔附件以及为数众多的接管。接管尺寸的大小就不仅仅涉及到进料和出料的流股数据了。

塔顶（左）与塔底（右）接管

塔顶蒸汽需要通过塔顶的接管去往塔顶冷凝器冷凝，回流液相需要通过侧面的接管返回塔内，同样塔底的液相通过接管去往再沸器，再沸的气相通过接管返回塔内。那么这些接管的尺寸就需要我们知道这些流股的体积流量数值（一般会有流速的经验值，这样通过体积流量与流速便可计算出接管的尺寸，根据标准圆整后即可得到接管最终尺寸）。那么这些流股的体积流量如何得到呢？

传统方法

如果使用传统方法，想要获取到全部的这些数据，需要首先完成水力学分析（塔内件设计）。完成之后，我们可以发现在塔模块→分布（Profiles）当中，水力学页面由灰色变为有数据的激活状态。其中就会显示每一块塔板的气液相体积流量。

剩下的，就是非常关键的了，需要你对Aspen的精馏塔模块以及塔设备运行非常熟悉。在Aspen Plus塔模块当中，塔顶冷凝器（如果有的话）被标注为第一块塔板，塔釜再沸器（如果有的话）被标注为最后一块塔板。只有知道这个你才能选出准确的体积流量数值。

就拿上面这张图的数据为例，如果我们想要获取前往塔顶冷凝器的塔顶蒸汽接管尺寸，就必须获取到塔顶蒸汽流量，而这个流量是哪个数值呢？这股蒸汽在真实的精馏塔当中是第一块塔板的气相流量，由第一块塔板到达冷凝器。上图表格当中注明的是“气相体积流量，到达”，也就是到达该塔板的气相体积流量，而前面说了，Aspen当中冷凝器就是第一块塔板，所以也就是到达第一块塔板的气相流量，也即64893 cum/hr。而液相回流的数据呢？根据上图，第一块板（也即冷凝器）产生了液相体积为86.0991cum/hr，这些液相有两个去向（对于全凝器而言），一部分直接出料，剩余部分回流。因此回流体积流量就是86.0991减去出料体积流量。

而塔底的出料接管以及再沸气相回流也类似进行分析，第25块塔板是再沸器，塔底出料接管的液相是来自上一块塔板，也即第24块塔板，所以体积流量就是93.3341cum/hr；而再沸的蒸汽返塔流量呢？这股气相返塔后达到的是第24块塔板，所以也就是到达第24块板的气相流量，也即56095.1 cum/hr。

获取这些数据最关键的就是你得知道它是来自哪一块塔板，又是去往哪一块塔板（对于实际的塔板数和Aspen的塔板编号要重点注意区分）。

虚拟流股（Pseudo stream）

这是获取塔内部数据的终极办法，也是非常简便的办法，我们在推送的次条转载了“化工设计Club”对于该方法的详细介绍。这个办法与上面的传统办法是有区别的，Profiles水力学表格当中的气液相数据一个是来自该塔板的液相数据，一个是到达该塔板的气相数据。而虚拟流股采出的气液相数据都是“来自该塔板的数据”，也就是气相数据的理解会有区别。比如塔顶蒸汽出料流量，蒸汽是来自于真实塔板的第一块塔板，也就是Aspen当中的第二块塔板，所以我们使用虚拟流股获取数据时，需要选定为“第二块塔板的气相数据”。