化工設(shè)計(jì)-ASPEN軟件：第五章間捷分離工程模擬

分離過(guò)程模型的分類簡(jiǎn)單分離單元模型

Separators塔設(shè)備單元模型

Columns簡(jiǎn)單分離單元模型簡(jiǎn)單分離單元模型包含五個(gè)模塊：1兩相閃蒸器（Flash2）2三相閃蒸器（Flash3）3傾析器（Decanter）4組分分離器（Sep）5兩出口組分分離器（Sep2）簡(jiǎn)單分離單元模型Flash2—兩相閃蒸器Flash2

模塊執(zhí)行給定熱力學(xué)條件下的汽-液平衡或汽-液-液平衡計(jì)算，輸出一股汽相和一股液相產(chǎn)物。用于模擬閃蒸器、蒸發(fā)器、氣液分離器等。Flash2—兩相閃蒸器Flash2—模塊連接Flash2—模塊參數(shù)設(shè)置1、閃蒸設(shè)定

(FlashSpecifications)（1）溫度（Temperature)（2）

壓力

（Pressure)（3）蒸氣分率（VaporFraction)（4）熱負(fù)荷（HeatDuty)

從以上4個(gè)參數(shù)中選定2個(gè)。Flash2

模塊的模型參數(shù)有3

組：

Flash2—模塊參數(shù)設(shè)置Flash2—模塊參數(shù)設(shè)置2、有效相態(tài)

(ValidPhase)（1）汽-液相（Vapor-Liquid)（2）汽-液-液相（Vapor-Liquid-Liquid)（3）汽-液-游離水相

（Vapor-Liquid-FreeWater)從以上3個(gè)參數(shù)中選定1個(gè)。Flash2—模塊參數(shù)設(shè)置有效相態(tài)Flash2—模塊參數(shù)設(shè)置3、液沫夾帶

(LiquidEntrainmentinVaporStream)

液相被帶入汽相中的分率。默認(rèn)值為0Flash2—模塊參數(shù)設(shè)置Flash2—應(yīng)用示例（1）流量為1000kg/hr、壓力為0.11MPa、含乙醇70%w、水30%w的飽和蒸汽在蒸汽冷凝器中部分冷凝，冷凝物流的汽/液比（摩爾）=1/3。求離開(kāi)冷凝器的汽、液兩相的溫度和組成。Flash2—應(yīng)用示例（2）流量為1000kg/hr、壓力為0.5MPa

溫度為120℃、含乙醇70%w、水30%w的物料絕熱閃蒸到0.15

MPa。求離開(kāi)閃蒸器的汽、液兩相的溫度、流量和組成。流量為1000kg/hr、壓力為0.2MPa

溫度為20℃

、含丙酮30%w、水70%w的物料進(jìn)行部分蒸發(fā)回收丙酮，求丙酮回收率為90%時(shí)的蒸發(fā)器溫度和熱負(fù)荷以及汽、液兩相的流量和組成。Flash2—應(yīng)用示例（3）靈敏度分析——Sensitivity在進(jìn)行過(guò)程設(shè)計(jì)和分析時(shí)，常常需要了解某些過(guò)程變量受其它過(guò)程變量影響的敏感程度，ASPTENPlus為此提供了一個(gè)非常有用的分析工具：模型分析工具(ModelAnalysisTools)下的靈敏度(Sensitivity)對(duì)象。靈敏度分析——Sensitivity創(chuàng)建靈敏度對(duì)象時(shí)，按以下步驟操作：1、從數(shù)據(jù)瀏覽器右側(cè)的對(duì)象管理器(ObjectManager)中點(diǎn)擊新建(New)按鈕；2、在彈出對(duì)話框中為新對(duì)象指定一個(gè)辨識(shí)號(hào)(ID)；3、在定義(Define)表單中點(diǎn)擊新建(New)

按鈕，創(chuàng)建靈敏度對(duì)象所需的變量；靈敏度分析——步驟1-3靈敏度分析——步驟1-212系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)給出ID號(hào)4、在彈出對(duì)話框中輸入新變量的變量名(Variablename)；5、在變量定義(VariableDefinition)對(duì)話框中的下拉式選擇框中選擇變量的類別(Category)、類型(Type)、流股(Stream)或模塊(Block)代號(hào)，并指定具體變量(Variable)。靈敏度分析——步驟4-5靈敏度分析——步驟3-434定義因變量靈敏度分析——步驟55確定因變量類型步驟6：在變化(Vary)表單中輸入調(diào)節(jié)變量(Manupulatedvariable)的類型、名稱和具體變量(variable),并指定調(diào)節(jié)上、下限(Upper/Lowerlimits)和增量(Incr)。步驟7：在列表(Tabulate)表單中輸入需要進(jìn)行靈敏度分析的列表變量(Tabulatedvariable)或組合變量的表達(dá)式(Expression)，以及列表時(shí)的列序號(hào)(ColumnNo.)。靈敏度分析——步驟6-7靈敏度分析——步驟6選擇調(diào)節(jié)變量6靈敏度分析——步驟77結(jié)果列表格式序列號(hào)因變量名稱從左側(cè)的靈敏度對(duì)象下的結(jié)果(Results)項(xiàng)目中查看結(jié)果。右側(cè)的匯總(Summary)表單中按照指定的列序號(hào)列表給出調(diào)節(jié)變量和列表變量的對(duì)應(yīng)值。靈敏度分析——結(jié)果顯示靈敏度分析——結(jié)果顯示變量關(guān)系圖——Plot在察看和分析靈敏度分析的列表數(shù)據(jù)時(shí)，用圖形描述的函數(shù)關(guān)系曲線常常能讓我們更直觀和全面地了解過(guò)程變量間的依賴趨勢(shì)，ASPTENPlus為此提供了繪圖(Plot)功能，可以將列表數(shù)據(jù)中的任意兩列繪制成X~Y曲線圖。在列表數(shù)據(jù)中選中一列，從窗口菜單Plot項(xiàng)的下拉框里選擇X軸變量(X-AxisVariable)，再選中列表數(shù)據(jù)的另一列，從窗口菜單Plot項(xiàng)的下拉框里選擇Y軸變量(Y-AxisVariable),然后點(diǎn)擊窗口菜單Plot項(xiàng)的下拉框里的顯示繪圖(DisplayPlot),即可得到曲線圖。Plot——作圖步驟Plot——作圖步驟Plot——作圖步驟Plot——結(jié)果顯示流量為1000kg/hr、壓力為0.2MPa

溫度為

20℃、含丙酮30%w、水

70%w的物料進(jìn)行部分蒸發(fā)回收丙酮，蒸發(fā)器熱負(fù)荷為250kW。分析液沫夾帶對(duì)汽相丙酮分率的影響。Flash2—應(yīng)用示例（4）Flash3—三相閃蒸器

Flash3

模塊執(zhí)行給定熱力學(xué)條件下的汽-液-液平衡計(jì)算，輸出一股汽相和兩股液相產(chǎn)物。用于模擬閃蒸器、蒸發(fā)器、液-液分離器、汽-液-液分離器等。Flash3—三相閃蒸器模塊連接Flash3—模塊參數(shù)設(shè)置Flash3

的模型參數(shù)有3

組：1、閃蒸設(shè)定

(FlashSpecifications)（1）溫度（Temperature)（2）

壓力

（Pressure)（3）蒸汽分率（VaporFraction)（4）熱負(fù)荷（HeatDuty)

從以上4個(gè)參數(shù)中選定2個(gè)。Flash3—模塊參數(shù)設(shè)置Flash3—模塊參數(shù)設(shè)置條件設(shè)置Flash3—模塊參數(shù)設(shè)置2、關(guān)鍵組份

(KeyComponent)

指定關(guān)鍵組份后，含關(guān)鍵組份摩爾分率大的液相作為第二液相。如未指定關(guān)鍵組份，則密度大的液相作為第二液相。Flash3—模塊參數(shù)設(shè)置關(guān)鍵組分Flash3—模塊參數(shù)設(shè)置3、液沫夾帶

(LiquidEntrainmentinVaporStream)

分別設(shè)定兩個(gè)液相被夾帶入汽相中的分率。Flash3—模塊參數(shù)設(shè)置液沫夾帶，默認(rèn)值0Flash3—應(yīng)用示例（1）流量為1000kg/hr、壓力為0.11

MPa、含乙醇30%w、正己烷30%w、水40%w的飽和蒸汽在蒸汽冷凝器中部分冷凝，冷凝物流的汽/液比（摩爾）=1/9。求離開(kāi)冷凝器的汽、液、液三相的溫度、質(zhì)量流量和組成。

F=500kg/hr、P=0.8MPa、T=100℃含乙醇70%w、水30%w的物流與F=500kg/hr、P=0.8MPa、T=70℃含正己烷60%w、乙醇40%w的物流在閃蒸器中混合并絕熱閃蒸到P=0.11MPa，求離開(kāi)閃蒸器的汽、液、液三相的溫度、質(zhì)量流量和組成。Flash3—應(yīng)用示例（2）Flash3—應(yīng)用示例（3）在示例（2）中分別設(shè)置乙醇和正己烷為關(guān)鍵組份，觀察輸出結(jié)果有什么變化。Decanter——傾析器Decanter

模塊執(zhí)行給定熱力學(xué)條件下的液-液平衡或液-游離水平衡計(jì)算，輸出兩股液相產(chǎn)物。用于模擬液-液分離器、水傾析器等。Decanter—模塊連接Decanter—模塊Decanter

模塊的模型參數(shù)有3

組：

1、傾析設(shè)定

(DecanterSpecifications)（1）

壓力（Pressure)（2）

溫度/熱負(fù)荷

（Temperature/HeatDuty)

Decanter—模塊參數(shù)設(shè)置2、關(guān)鍵組份

(KeyComponent)

指定關(guān)鍵組份后，含關(guān)鍵組份摩爾分率大的液相作為第二液相。如未指定關(guān)鍵組份，則密度大的液相作為第二液相。Decanter—模塊參數(shù)設(shè)置關(guān)鍵組分選擇Decanter—模塊參數(shù)設(shè)置條件設(shè)定3、組份分離效率

(SeparationEfficiencies)

分別設(shè)定每個(gè)組份在兩相中的分離效率（代表了相組成偏離平衡組成的程度）。Decanter—模塊參數(shù)設(shè)置組分分離效率Decanter—模塊參數(shù)設(shè)置Decanter—應(yīng)用示例（1）用500kg/h水（P=0.2MPa、T=20℃）從含乙醇40%w、正己烷60%w的混合液（F=500kg/hr、P=0.2MPa、T=20℃）中萃取乙醇，求萃取相和萃余相的組成。上例中要求乙醇的萃取率達(dá)到97%，求需要的水流量。Decanter—應(yīng)用示例（2）Sep——組份分離器

Sep

模塊可以接受多股輸入物流，輸出多股物流，并把輸入混合物中的各個(gè)組份分別按照指定的比例分配到每一股輸出物流中去。Sep——模塊連接Sep——模塊參數(shù)設(shè)置Sep

模塊的模型參數(shù)有3

組：

1、規(guī)定

(Specifications)

輸出物流條件設(shè)定，指定每個(gè)組份在各股輸出物流中的分率或流量。Sep——模塊參數(shù)設(shè)置Sep——模塊參數(shù)設(shè)置2、進(jìn)料閃蒸

(FeedFlash)

指定輸入物流混合后的閃蒸壓力和有效相態(tài)。Sep——模塊參數(shù)設(shè)置Sep——模塊參數(shù)設(shè)置3、出口閃蒸

(OutletFlash)

指定每一股輸出物流的閃蒸壓力、溫度、氣相分率和有效相態(tài)。Sep——模塊參數(shù)設(shè)置默認(rèn)值同分離器的條件Sep——模塊參數(shù)設(shè)置把F=500kg/hr、P=0.15MPa、T=20℃含乙醇

30%w、正丙醇20%w、正丁醇10%w、水40%w的物流分成四股輸出物流，各組份在輸出物流中的分配比例為：乙醇0.96:0.02:0.01:0.01

正丙醇0.01:0.95:0.02:0.02

正丁醇0.01:0.05:0.92:0.02

水0.01:0.02:0.03:0.94求輸出物流組成。Sep——應(yīng)用示例（1）Sep2—兩出口組份分離器Sep2

模塊可以接受多股輸入物流，輸出兩股物流，并把輸入混合物中的各個(gè)組份分別按照指定的比例或濃度分配到輸出物流中去。Sep2---模塊參數(shù)設(shè)置Sep2

模塊可以設(shè)定分配給各輸出物流的流量(Flow)/流量分率(Splitfraction)、各個(gè)組份的流量/流量分率、以及摩爾分率/質(zhì)量分率?？勺杂稍O(shè)定的參數(shù)個(gè)數(shù)由物料平衡自由度決定。Sep2---模塊參數(shù)設(shè)置Sep2---模塊參數(shù)設(shè)置