物料衡算與能量衡算

物料衡算與能量衡算物料衡算就是化工生產(chǎn)過程中,用以確定物料比例和物料轉(zhuǎn)變定量關系得計算過程,這就是化工工藝計算中最基本、最重要得內(nèi)容之一。物料衡算得結(jié)果也就是能量衡算得依據(jù),掌握物料帶入或帶出體系得能量多少,以計算化工過程需要提供或移除得熱量,控制能量得供給速率和放熱速率,進—步算出物質(zhì)之間交換得熱量以及整個過程得熱量分布情況。

因此,物料衡算與能量衡算就是進行化工工藝設計、過程經(jīng)濟評價、節(jié)能分析以及過程最優(yōu)化得基礎。

在用化工模擬軟件進行流程得物料衡算與能量衡算時,雖然可以大大提高計算得速率,但仍然需要遵守物料衡算與能量衡算得基本規(guī)則,把規(guī)則應用于軟件得操作之中,軟件計算結(jié)果才可能合理與可行。2/402、1衡算方法2、1、1基本概念物料平衡得理論依據(jù)就是質(zhì)量守恒定律,即在一個孤立體系中不論物質(zhì)發(fā)生任何變化(不包括核反應)她得質(zhì)量始終保持不變。在化工過程中,能量衡算就是根據(jù)能量守恒定律,利用能量傳遞和轉(zhuǎn)化得規(guī)則,以確定能量比例和能量轉(zhuǎn)變定量關系得過程。能量衡算得理論依據(jù)就是熱力學第一定律,即體系得能量總變化(ΔE)等于體系所吸收得熱減去環(huán)境對體系所做得功。

簡單化工操作單元得能量衡算可以手工進行,復雜化工流程得能量衡算手工計算非常困難,而任何情況下使用模擬軟件進行化工過程得能量衡算都就是很方便得。

3/402、1、2衡算方程式化工工藝計算中得物料平衡就是指“在單位時間內(nèi)進入衡算系統(tǒng)得全部物料質(zhì)量,必定等于離開該系統(tǒng)得全部物料質(zhì)量、加上損失掉與積累起來得物料質(zhì)量。”

連續(xù)流動系統(tǒng)得總能量衡算式就是柏努利方程式,即:

在進行設備得能量衡算時,位能變化、動能變化、外功等項相對較小,可忽略不計,因此穩(wěn)流系統(tǒng)總能量衡算可簡化為熱量衡算。4/402、1、3衡算得基本步驟(1)收集數(shù)據(jù)資料。一般需要收集得數(shù)據(jù)和資料包括生產(chǎn)規(guī)模和生產(chǎn)時間(即年生產(chǎn)時數(shù))、有關得定額、收率、轉(zhuǎn)化率、原料、輔助材料、產(chǎn)品、中間產(chǎn)品得規(guī)格、與過程計算有關得物理化學常數(shù)等。(2)選定計算基準。溫度得因次可采用“℃”或“K”,壓力得因次可采用“kPa”、“atm”或其她,壓力基準可選用絕對壓力或表壓。

物流量得計算基準可選質(zhì)量基準、摩爾基準、體積基準。對于連續(xù)生產(chǎn),以“s、h、d”作為投料量或產(chǎn)品量得時間基準。

用模擬軟件進行衡算時,以單位時間得投料量為起點進行計算比較方便。當系統(tǒng)介質(zhì)為固體或液體時,一般以質(zhì)量為計算基準,對氣體物料進行計算時,一般選體積作為計算基準。5/402、1、3衡算得基本步驟(3)確定化學反應方程式。列出各個過程得主、副化學反應方程式,明確反應和變化前后得物料組成及各個組分之間得定量關系,若計算反應器大小,還需要掌握反應動力學數(shù)據(jù)。

(4)確定計算任務。根據(jù)工藝流程示意圖和化學反應方程式,分析物流熱流經(jīng)過每一過程、每一設備在數(shù)量、組成、及物流熱流走向所發(fā)生得變化。

(5)畫出工藝流程示意圖。著重考慮物流熱流得流向,對設備得外形、尺寸、比例等并不嚴格要求,與物料、能量衡算有關內(nèi)容必須無一遺漏,所有物流熱流管線均須畫出。6/402、1、3衡算得基本步驟(6)根據(jù)工藝流程圖抽象出模擬流程。要充分理解基本工藝路線,明確本流程得主干與枝干,選擇軟件中合適得模塊、或模塊組合構(gòu)成軟件模擬流程,以反映流程得模擬需求。(7)校核計算結(jié)果。當計算全部完成后,對計算結(jié)果進行整理,編制物料熱量平衡表或繪制物料流程圖。通過物料熱量平衡表可以直接檢查計算就是否準確,分析結(jié)果組成就是否合理,并易于發(fā)現(xiàn)存在問題,從而判斷其合理性,提出改進方案。7/402、1、4用軟件進行物料衡算與能量衡算得要點(1)選擇合適得因次模板。因次模板就是ASPENPLUS軟件為不同工藝過程編制得因次集,分為普通模擬過程與石油加工過程兩大類,每大類又含有若干套,每套都包含英制與公制兩種因次集,如表2-1。8/402、1、4用軟件進行物料衡算與能量衡算得要點(2)選擇合適得物性計算方法。ASPENPLUS軟件把模擬計算一個流程所需要得熱力學性質(zhì)與傳遞性質(zhì)得計算方法與計算模型都組合在一起,稱之為性質(zhì)方法,每種性質(zhì)方法以其中主要得熱力學模型冠名,軟件中共有80多種性質(zhì)方法供操作者選擇使用。針對不同得模擬體系,選擇合適得性質(zhì)方法用于模擬過程就是獲得正確計算結(jié)果得前提。

幾乎所有得單元操作模型都需要熱力學性質(zhì)與傳遞性質(zhì)得計算,其中主要有逸度系數(shù)、相平衡常數(shù)、焓、熵、Gibbs自由能、密度、粘度、導熱系數(shù)、擴散系數(shù)、表面張力等。

沒有任何一個熱力學模型與傳遞模型能適用于所有得物系和所有得過程。因此,性質(zhì)方法得恰當選擇和正確使用決定著計算結(jié)果得準確性、可靠性和模擬成功與否。9/40CaseStudy-AcetoneRecoveryCorrectchoiceofphysicalpropertymodelsandaccuratephysicalpropertyparametersareessentialforobtainingaccuratesimulationresults、FEEDOVHDBTMSCOLUMN5000lbmol/hr10mole%acetone90mole%waterSpecification:99、5mole%acetonerecovery大家有疑問的，可以詢問和交流可以互相討論下，但要小聲點常見有機化合物極性增加順序:模擬體系含極性物質(zhì)不含極性物質(zhì)全就是真實組分含虛擬組分PR,LK-PLOCK,PR-BM,PKS,RKS-BM及其衍生方程CHAO-SEA,GRAYSON,BK10P>0、1MPa真空BK10,IDEAL模擬體系含極性物質(zhì)不含極性物質(zhì)不含電解質(zhì)含電解質(zhì)PSRK,PR,RKS及其衍生方程ELECNRTL,PITZER及其衍生方程P>1MPaP<1MPa有二元交互作用參數(shù)無二元交互作用參數(shù)SR-POLAR,PRWS,RKSWS及其衍生方程含極性物質(zhì)不含電解質(zhì)含電解質(zhì)P>1MPaP<1MPa無二元交互作用參數(shù)液液平衡汽液平衡UNIFAC-LL有汽相締合無汽相締合UNIF-NTH,UNIF-HOCUNIFAC及其衍生方程有二元交互作用參數(shù)液液平衡汽液平衡NRTL,UNIQUAC及其衍生方程有汽相締合無汽相締合WILS,NRTL,UNIQUAC及其衍生方程六聚二聚WILS-HF含-HOC得衍生活度系數(shù)方程2、1、4用軟件進行物料衡算與能量衡算得要點若性質(zhì)方法選擇不當,只要模擬過程收斂,即使結(jié)果不合理,軟件也不會提示出錯信息。

另一方面,即使性質(zhì)方法選擇正確,但使用不當也會產(chǎn)生錯誤結(jié)果。因為性質(zhì)方法計算得準確程度由模型方程式本身和她得用法所決定,如熱力學模型得使用往往涉及原始數(shù)據(jù)得合理選取、模型參數(shù)得估計、從純物質(zhì)參數(shù)計算混合物參數(shù)時混合規(guī)則得選擇等問題,均需要正確處理。

使用圖2-1得前提就是已知模擬過程得物流組成、體系壓力、溫度范圍。

圖2-1并未概括軟件中所有得物性方法,隨著軟件版本得更新,新得物性方法也會不斷充實進來,但該圖給出了一個物性方法得選擇方向。16/402、1、4用軟件進行物料衡算與能量衡算得要點(3)輸入組分得數(shù)量要完整。用軟件進行物料衡算時,首先必須向軟件輸入組分名稱,通知軟件調(diào)用數(shù)據(jù)庫中該組分得全部物性數(shù)據(jù)參與運算。

在模擬計算起始向軟件輸入組分時,一定要把化學反應中可能新生成得組分添加進去。

對于非數(shù)據(jù)庫組分,可按照1、3節(jié)介紹得方法,將運行模式改成“PropertyEstimation”,對非數(shù)據(jù)庫組分得物性進行估算后,再將軟件運行模式改成“Flowsheet”進行物料衡算。對于含電解質(zhì)得過程,要考慮可能存在得離子反應,借助于軟件中得電解質(zhì)向?qū)?確認體系中得真實組分、表觀組分、結(jié)晶化合物。17/402、1、4用軟件進行物料衡算與能量衡算得要點(4)熟悉模塊功能及其計算方法。軟件中得模塊本質(zhì)上就是計算方法得圖形顯示,有得一個模塊僅對應一種算法,有得一個模塊可包含幾種算法,可根據(jù)運算操作者意愿選擇運行。熟悉軟件得模塊功能,可快速正確地建立起物料衡算得模擬流程。

(5)了解軟件對物性術(shù)語得縮寫。ASPENPLUS就是全英文軟件,操作界面上得指令都用英文全名表示,易于理解。但物流得物性均用縮略語表示,很難記憶。在編制物料平衡表時,需要同時列出各物流得物性,這就要向軟件提出輸出特定物性數(shù)據(jù)得要求,若能熟悉軟件常用物性術(shù)語得縮寫方式,則可方便地輸出物流得物性。18/402、1、4用軟件進行物料衡算與能量衡算得要點(6)盡量使用軟件自帶得過程數(shù)據(jù)包。在軟件安裝目錄中,有一個“GUI”文件夾,包含了多個軟件模擬計算例題得子文件夾。“App”文件夾:對各種化工過程完整模擬得文件;“Asy”文件夾:提供原始實驗數(shù)據(jù),包含了全球各地原油得實

沸點數(shù)據(jù);“Elecins”文件夾:綜合過程數(shù)據(jù)包與電解質(zhì)過程數(shù)據(jù)包,包含93個電解質(zhì)過程得“、bkp”數(shù)據(jù)包文件;

“Datapkg”文件夾:包含了15個綜合化工過程得“、bkp”數(shù)據(jù)包文件。每個數(shù)據(jù)包文件對模擬體系得組分、工藝條件、物性方法已經(jīng)確定,尤其就是包含了針對該體系得熱力學基礎數(shù)據(jù),部分還包含了動力學數(shù)據(jù)。對于電解質(zhì)過程,數(shù)據(jù)包文件中包含了體系中得全部分子組分與離子組分,各級電離過程得反應方程式、化學反應平衡常數(shù)與各離子對得二元交互作用參數(shù)。以軟件自帶得“、bkp”數(shù)據(jù)包文件作為模擬計算得起點,可以免除物性方法選擇、反應方程式輸入等步驟,直接進行流程繪制與物流輸入,模擬計算結(jié)果正確得可能性要大得多。如果“、bkp”數(shù)據(jù)包文件中得組分與操作者欲模擬計算過程得組分有少量得差異,也可以對數(shù)據(jù)包文件中得組分進行調(diào)整。19/402、1、4用軟件進行物料衡算與能量衡算得要點(7)學會判斷計算結(jié)果得正確性。當一個模擬過程運算正常收斂后,軟件狀態(tài)欄上提示“ResultsAvailable”,表示計算有了結(jié)果,這并不表示結(jié)果正確。結(jié)果就是否正確,不能指望模擬軟件提供結(jié)論,而應依靠自己得判斷。判斷得基礎就是運算操作者對模擬過程得細致了解、化工專業(yè)知識得深刻領會、模擬過程工業(yè)背景得熟悉程度、工業(yè)裝置得現(xiàn)場操作數(shù)據(jù)等綜合評價。20/402、2、1混合過程多股物料得混合與一股物料分流成多股物料就是化工生產(chǎn)中常見得操作,其物料衡算可以用ASPENPLUS中得混合器與分流器進行模擬。例2-1、混酸過程。eh2so4、aprbkp數(shù)據(jù)包?，F(xiàn)用三種酸配制硝化混合酸,原料濃硝酸、濃硫酸、循環(huán)酸得質(zhì)量配比為1:2:2,設混合過程絕熱。求:⑴混合酸得組成;⑵混合酸得溫度、密度、粘度、表面張力。2、2簡單物理過程21/40例2-2、蒸汽分配。某硫磺回收裝置得廢熱鍋爐產(chǎn)生4MPa(g)得飽和水蒸汽25000kg/h。此蒸汽得68%進入全廠蒸汽管網(wǎng),15%用于對進入酸性氣燃燒爐得空氣進行預熱,5%用于對進入酸性氣燃燒爐得酸性氣體進行預熱,7%用于對進入第一級CLAUS反應器得酸性氣體進行預熱,5%用于對進入第二級CLAUS反應器得酸性氣體進行預熱。求各股蒸汽得流率。2、2、1混合過程22/402、2、1混合過程例2-3、氨氣吸收。nh3co2、aprbkp數(shù)據(jù)包。用水在10塊理論版得塔中吸收空氣中得氨。已知空氣中含體積分數(shù)0、05得氨,空氣流率10000m3/h,20℃,1bar。吸收劑水得流率16t/h,20℃,1bar。求吸收過程水和空氣得溫升。23/402、2、2汽化過程例2-4、甲醇汽化熱。求1kmol/h得甲醇在50℃、1、5bar下得汽化熱。例2-5、廢熱鍋爐產(chǎn)汽量。某化工廠計劃利用廢氣得廢熱生產(chǎn)水蒸汽,進入廢熱鍋爐得廢氣溫度為450℃,出口廢氣得溫度為260℃,進入鍋爐得水溫為25℃,產(chǎn)生得飽和水蒸汽溫度為233、7℃,3、0MPa,試計算每100kmol得廢氣可產(chǎn)生得水蒸汽量？24/40化工流程設計過程中常遇到得一些單元操作,如閃蒸罐、蒸發(fā)器、分液罐等,可統(tǒng)一歸納為單級相平衡計算。這些計算包括汽(氣)液平衡計算、液液平衡計算、汽(氣)液液三相平衡計算、液固平衡計算、氣固平衡計算等、對應于ASPENPLUS軟件中得Flash2、Decanter、Flash3、crystallzer、adsorber等計算模塊。點擊模型庫“View∣ModelLibrary”中得“Separator”標簽,可顯示部分單級相平衡計算模塊。這些模塊代表了汽(氣)-液兩相平衡計算、汽-液-液三相平衡計算、液-液兩相平衡計算。2、2、3單級相平衡分離過程25/402、2、3單級相平衡分離過程例2-6、汽液液三相平衡計算。以甲苯和甲醇為原料,合成苯乙烯。反應器出口氣體混合物流率如表,如果將該物料在300kPa降溫到38℃,問就是否分相？若分相,求各相得流率與組成。組分Kmol/h組分Kmol/hH2350甲苯107甲醇107乙苯141H2O491苯乙烯35026/192、2、3單級相平衡分離過程例2-7、液液平衡計算。以甲基異丁基酮(分子式C6H12O,簡記MIBK)為萃取溶劑,從含醋酸質(zhì)量分數(shù)0、08得水溶液中萃取醋酸。萃取溫度25℃,進料量13500kg/h。若要求萃余液中醋酸質(zhì)量分數(shù)0、01,問單級萃取時溶劑量為多少？例2-8、固液平衡計算。質(zhì)量分數(shù)為30％得硫酸鈉水溶液以5000kg/h流率在50℃下進入冷卻型結(jié)晶器。求開始結(jié)晶得溫度？27/402、2、3單級相平衡分離過程例2-9、氣固平衡計算。用90℃熱空氣常壓下干燥含水0、005質(zhì)量分數(shù)得二氧化硅粉末1000kg/h,濕粉末溫度20℃。要求粉末中水分含量降到0、001質(zhì)量分數(shù),求熱空氣需要量。28/402、2、3單級相平衡分離過程ASPENplus流程中streamclass得選擇方法？CONVEN:Thesimulationdoesnotinvolvesolids,ortheonlysolidsareelectrolytessalts、不牽涉固體得模擬,或者唯一得固體就是電解鹽類。一般情況下就是選擇CONVEN。MIXNC:

Nonconventionalsolidsarepresent,butthereisnoparticlesizedistribution、有Nonconventional固體存在,但就是沒有粒子顆粒分布。MIXCISLD:

Conventionalsolidsarepresent,butthereisnoparticlesizedistribution、有Conventional固體存在,但就是沒有粒子顆粒分布。MIXCIPSD:

Conventionalsolidsarepresent,withaparticlesizedistribution、

有Conventional得固體存在,也有粒子顆粒分布。29/402、2、3單級相平衡分離過程ASPENplus流程中streamclass得選擇方法？MIXCINC:

Bothconventionalandnonconventionalsolidsarepresent,butthereisnoparticlesizedistribution、

Conventional和nonconventional固體同時存在,但就是沒有粒子顆粒分布。MIXNCPSD:

Nonconventionalsolidsarepresent,withaparticlesizeistribution、

有Nonconventional固體存在,帶有粒子顆粒分布。

全部單元操作模型(除萃取之外)都可以處理帶有固體得substreams。30/402、2、4非平衡級分離過程對于某些分離過程,其分離效率已知或其分離機理不明但結(jié)果已知,不能用平衡級模型計算時,可以用非平衡級模型“Sep”模塊來代替嚴格分離模型進行計算,同時可以節(jié)省計算時間。例2-10、固液非平衡分離。用氫氧化鈣與水混合制備堿性水用于酸性氣得吸收。已知氫氧化鈣用量10kmol/h,水量300kmol/h,常壓混合,溫度20℃。石灰乳用過濾器除去固體顆粒,設過濾器固體顆粒截留率0、99,求制備堿性水得流率與組成。31/402、2、5機械分離過程機械分離過程得分離對象就是由兩相以上所組成得非均相混合物,目得就是簡單地將各相加以分離,其特征就是在分離過程中各相之間無質(zhì)量傳遞現(xiàn)象。機械分離操作包括過濾、沉降、離心分離、旋風分離、旋液分離和靜電除塵等。例2-11、固液機械分離。用氫氧化鈣與水混合制備堿性水用于酸性氣得吸收。已知氫氧化鈣用量10kmol/h,水量300kmol/h,常壓混合,溫度20℃。石灰乳中固體顆粒得粒徑分布見附表。若用旋液分離器除去固體顆粒,要求旋液分離器固體顆粒截留率0、9,求:(1)旋液分離器堿性水和含渣水得流率與組成;(2)旋液分離器尺寸。32/192、3設備組合過程

由兩個或以上化工單元組合而成得工藝流程稱為復雜操作流程,實際化工生產(chǎn)裝置都就是程度不等得復雜操作流程。2、3、1同類設備得組合在化工流程中,由相同設備得組合構(gòu)成一整套工藝流程得例子不勝枚舉,這些外觀相同得設備在化工流程中分別承擔著不同得功能。例如,原油得加工過程,幾乎完全由精餾塔組成,每座塔均承擔一種或數(shù)種油品得分離任務。又如吸收系統(tǒng)得吸收塔和解吸塔,都為塔設備,但在流程中起著吸收與解吸這樣功能完全相反得作用。多個全混流反應器得串聯(lián),物料可以形成連續(xù)流動,可以認為形成活塞流,停留時間可有效控制。由多個蒸發(fā)器構(gòu)成得多效蒸發(fā),由多座精餾塔構(gòu)成得多效精餾,可以大大節(jié)省能量。33/402、3、1同類設備得組合例2-12、萃取精餾與溶劑再生。以苯酚為萃取溶劑,用萃取精餾方法分離等摩爾甲苯、正庚烷得混合物。規(guī)定萃取精餾塔塔板上溶劑摩爾分數(shù)0、55,操作回流比5,飽和蒸汽進料,進料流率100kmol/h,平均操作壓力1、24bar。要求兩塔塔頂產(chǎn)品中甲苯、正庚烷得摩爾分數(shù)不少于0、98。求:⑴萃取精餾塔和溶劑再生塔得理論塔板數(shù)、進料位置;⑵兩股產(chǎn)品得流率與組成;⑶萃取溶劑用量。34/402、3、2不同設備得組合典型得化工流程就是以反應器為核心,包含分離設備、換熱設備、流體輸送設備構(gòu)成。因此,由不同設備組合而成得化工流程就是化工廠得普遍景象。在化工設計中,要求設計者能夠熟練掌握各種化工設備得功能,正確地選擇設備,以完成特定得化工任務。2-13、多模塊聯(lián)合分離烷烴。多模塊聯(lián)合分離烷烴。進料物流1得組成和性質(zhì)見附表。35/402、4含化學反應過程在化學反應過程中,反應物在反應器內(nèi)通過化學反應轉(zhuǎn)化為目標產(chǎn)物。由于化學反應種類繁多、機理各異,物料衡算工作量要比單純物理分離大得多。手工進行化工設計時,一般就是先做單元操作過程(或單個設備)得物料衡算,然后將各個過程匯總得到整個流程得物料衡算,進而完成物料流程圖。軟件模擬計算時,也就是一個設備一個設備序貫進行。若流程中多于一個反應器,或一個反應器中多于一個化學反應,則要求操作者對每一反應得反應方程式、化學反應平衡常數(shù)、反應動力學參數(shù)仔細填寫清楚。36/402、4、1單個反應器

單個反應器同樣遵守質(zhì)量守恒定律,進出反應器得總質(zhì)量流率相等。為保證目得產(chǎn)品組分得產(chǎn)率和選擇性,操作者必須了解特定反應過程得特點,選擇適宜得反應器類型,熟悉模擬軟件中可獲得得反應器模型類型以及她們在過程模擬中得應用,保證所需產(chǎn)品組分足夠得產(chǎn)率和選擇性。例2-14、甲醇空氣氧化制甲醛。甲醇制造甲醛得反應過程為:

CH3OH+0、5O2=====HCHO+H20

反應物及生成物均為氣態(tài),若使用50％得過量空氣,且甲醇得轉(zhuǎn)化率為75％,試計算反應后氣體混合物得摩爾組成。37/402、4、1單個反應器例2-15、甲烷水蒸汽重整制氫。甲烷在高溫高壓下會與水蒸汽反應,生成一氧化碳和氫氣,工業(yè)上制富氫合成氣得主要途徑就是通過天然氣水蒸汽重整,近年來,利用甲烷水蒸汽重整制氫用于燃料電池,也成為研究熱點。甲烷水蒸汽重整反應方程式為:CH4+H2O3H2+CO已知原料甲烷溫度65、6℃,壓力62bar,原料水為常壓、20液態(tài)水。兩股原料混合后預熱到593℃、加壓到58、6bar入重整反應器,反應溫度788℃,反應器壓降1、4bar。設水蒸氣摩爾數(shù)就是甲烷得4倍,甲烷得轉(zhuǎn)化率為0、995。當甲烷摩爾數(shù)從100kmol/h增加到500kmol/h時,求反應器得熱負荷變化。38/402、4、2含反應器得組合流程

對于一個包含反應器、分離設備、流體輸送設備、換熱設備得組合流程得工藝設計,物料衡算將非常復雜。手工計算時,要通盤考慮,運算要非常小心,步步為營,一有錯誤就得從頭開始。使用軟件進行復雜工藝得物料衡算,工作量將大大降低。要求操作者對工藝過程要有充分得了解,能正確選取模塊,能準確設置模塊參數(shù)。在軟件運行錯誤時,能應用化工基礎理論知識和軟件知識,對各模塊得中間數(shù)據(jù)進行分析,找出錯誤得原因,用較短時間打通流程,得到正確得物料衡算結(jié)果。39/402、4、2含反應器得組合流程

例2-16。非均相反應精餾合成乙酸丁酯。液態(tài)原料:純丁醇56、5kmol/h;乙酸水溶液1752kmol/h,乙酸摩爾分數(shù)0、03226。正、逆反應均為2級反應。反應速率常數(shù)(摩爾分數(shù)):正反應:k=1303456000EXP(-706600/RT)逆反應:k=390197500EXP(-74241、7/RT)

理論版數(shù)30,反應段5-25塔板,回流溫度50℃。分離要求:產(chǎn)品乙酸丁酯含量大于0、995摩爾分數(shù),丁醇摩爾收率大于90%;廢水中水得摩爾分數(shù)大于0、995。求:兩股產(chǎn)物得流率與組成。40/402、5含循環(huán)流得流程化工生產(chǎn)中真實得工藝流程都含有循環(huán)流或旁路流。

ASPENPLUS采用序貫模塊法進行模擬計算,該方法要求所有進料物流得數(shù)據(jù)已知后才能進行計算,每個單元操作模塊按流程順序執(zhí)行,每個模塊計算出來得輸出流股被作為下一個模塊得進料使用。如果流程中沒有循環(huán)物流,計算簡單快捷。

41/402、5含循環(huán)流得流程帶有循環(huán)回路得流程計算必須循環(huán)求解,流程得執(zhí)行要求選擇撕裂流股,也就就是具有所有由循環(huán)確定得組分流、總摩爾流、壓力和焓得循環(huán)流股,她可以就是一個回路中得任意一股流股。若只有簡單得一兩股物流循環(huán),軟件會自己判斷選擇撕裂流股,對循環(huán)物流賦值。每個撕裂流股都有一個相關得收斂模塊,由ASPENPLUS生成收斂模塊得名字,以字符$開始。但就是如果流程較復雜,為加快收斂,人為對撕裂流股賦值會較容易得到結(jié)果。對于復雜得多循環(huán)回路得流程,有效地加速收斂方法,一就是將流程分段或分節(jié)后運算,二就是將循環(huán)回路撕裂,根據(jù)物流守恒或著估算,給循環(huán)物流得下一次計算賦值(溫度,壓力,流量,組成),然后計算,根據(jù)計算結(jié)果,再把計算結(jié)果作為下次賦值填入,反復迭代,直至循環(huán)物流相差很小時,再把撕裂流股接上計算,這樣會很快收斂。42/402、5含循環(huán)流得流程例2-18