第1页13 闪蒸分离模拟闪蒸分离模拟 第2页ASPEN Plus单元操作模型单元操作模型按照用途分为按照用途分为ü 混合器混合器/分流器（分流器（mixer/splitter））ü分离器分离器(separators)ü换热器换热器(heat exchangers））ü塔塔(columns)ü反应器反应器(reactor)ü压力变换器压力变换器(pressure changers)ü控制器控制器(Manipulators））ü固体固体(solids)ü用户模型用户模型(user models)及泄压（及泄压（pres relief）） 第3页ASPEN Plus单元操作模型 第4页ASPEN Plus单元操作模型单元操作模型 第5页ASPEN Plus单元操作模型单元操作模型 第6页分离器分离器(Separators)又分为又分为•Flash（闪蒸罐）（闪蒸罐）•Decanter（液（液-液倾析器）液倾析器）•Sep（组分分离器）（组分分离器）Aspen中的单元操作模型中的单元操作模型 -- Separators 第7页Aspen中的单元操作模型中的单元操作模型 -- Separators 第8页 闪蒸闪蒸•闪蒸闪蒸又称为急闪蒸馏，平衡蒸馏，是一种连续、稳又称为急闪蒸馏，平衡蒸馏，是一种连续、稳态的单级操作。
被分离的混合液先经加热器升态的单级操作被分离的混合液先经加热器升温，使之温度高于分离器压力下料液的泡点，温，使之温度高于分离器压力下料液的泡点，然后通过节流阀降低压力至规定值，过热的液然后通过节流阀降低压力至规定值，过热的液体混合物在分离器中部分汽化，平衡的气液两体混合物在分离器中部分汽化，平衡的气液两相被及时分离相被及时分离通常，分离器又称为闪蒸塔（罐）通常，分离器又称为闪蒸塔（罐） 第9页ü闪闪蒸蒸模模型型决决定定了了具具有有一一个个或或多多个个入入口口物物流流的的混混合合物物的的热热状状态态和和相相态态可可以以生生成成这这些些模模型型的的冷冷热热曲曲线表ü允允许许各各种种闪闪蒸蒸操操作作，，这这些些模模型型根根据据规规定定进进行行相相平平衡衡闪闪蒸蒸计计算算可可进进行行绝绝热热、、等等温温、、恒恒温温、、恒恒压压、、露点和泡点闪蒸计算露点和泡点闪蒸计算 ü平平衡衡蒸蒸馏馏过过程程计计算算所所用用的的基基本本关关系系是是物物料料衡衡算算、、热量衡算以及气液平衡关系热量衡算以及气液平衡关系Separators- Flash（闪蒸罐）（闪蒸罐） 第10页通常，要固定入口物流的热状态，必须规定下列通常，要固定入口物流的热状态，必须规定下列各项中的任意两项：各项中的任意两项：ü温度温度ü压力压力ü热负荷热负荷ü气相摩尔分率气相摩尔分率在闪蒸模型中不允许同时规定热负荷和气相摩尔在闪蒸模型中不允许同时规定热负荷和气相摩尔分率。
分率Separators- Flash（闪蒸罐）（闪蒸罐） 第11页运用运用Aspen PlusAspen Plus进行流程模拟的基本步骤进行流程模拟的基本步骤1）启动）启动User Interface2）选用）选用Template3）选用单元操作模块：）选用单元操作模块：Model Blocks4）连结流股：）连结流股：Streams 5）设定全局特性：）设定全局特性：Setup Global Specification6）输入化学组分信息）输入化学组分信息 Components7）选用物性计算方法和模型）选用物性计算方法和模型 Property Methods & Models8）输入外部流股信息）输入外部流股信息 External Steam9）输入单元模块参数）输入单元模块参数 Block Specifications10）运行模拟过程）运行模拟过程 Run Project11）查看结果）查看结果 View of Results12）输出报告文件）输出报告文件 Export Report13）保存模拟项目）保存模拟项目 Save Project14）退出）退出 Exit 第12页闪蒸模拟练习例题闪蒸模拟练习例题1 1已知一进料，温度为已知一进料，温度为400oF，压力为，压力为21psi，，组成为氢气（组成为氢气（30.0lbmol/h），）， 氮气氮气 （（15.0lbmol/h ）、甲烷（）、甲烷（43.0lbmol/h ）、）、环己烷（环己烷（144.2lbmol/h ）、苯（）、苯（0.2lbmol/h ）。
在闪蒸器中进行分离闪蒸器在）在闪蒸器中进行分离闪蒸器在120 oF下操作，压力降为下操作，压力降为0，分离后气相中夹带的，分离后气相中夹带的液相分率为液相分率为0.012.轻确定气相的组成和流率轻确定气相的组成和流率•物性方法用物性方法用RK-SOAVE 第13页闪蒸分离模拟例题闪蒸分离模拟例题11 1 建立流程图建立流程图 第14页闪蒸分离模拟例题闪蒸分离模拟例题12 进入进入setup/specification进行全局变量（进行全局变量（global）设置，注意工程）设置，注意工程单位的设置，运行类型的设置，以及报单位的设置，运行类型的设置，以及报告显示的要求等这里告显示的要求等这里 工程单位：工程单位：ENGRun Type：： Flowsheet报告无具体要求，可缺省报告无具体要求，可缺省 第15页闪蒸分离模拟例题闪蒸分离模拟例题13 进入组分输入窗口进入组分输入窗口 第16页闪蒸分离模拟例题闪蒸分离模拟例题14 进入进入Property 设置设置 在在Property method的下拉式菜单中直接的下拉式菜单中直接选择选择RK-SOAVE. 第17页闪蒸分离模拟例题闪蒸分离模拟例题15 进入进入Streams/Feed设置设置 第18页闪蒸分离模拟例题闪蒸分离模拟例题16进入进入BLOCK设置设置在在Specification中完成下列设置中完成下列设置 第19页闪蒸分离模拟例题闪蒸分离模拟例题16进入进入BLOCK设置设置完成完成Specification设置后在设置后在Entrainment中设置中设置 第20页闪蒸分离模拟例题闪蒸分离模拟例题17 7 计算结果计算结果 第21页 FL1HeaterModelFlash2ModelFlash2ModelCOOLFEEDCOOLVAP1LIQ1FL2VAP2LIQ2【【例例2 2】】完成以下练习完成以下练习FeedT = 1000 FP = 550 psi氢气氢气: 405 lbmol/hr甲烷甲烷: 95 lbmol/hr苯苯 : 95 lbmol/hr甲苯甲苯: 5 lbmol/hrT = 200 FPdrop = 0T = 100 FP = 500 psiP = 1 atmQ = 0使用使用 PENG-ROB 物性方法物性方法问题: 1. 模块 “COOL” 的热负荷是多少? _________2. 第二闪蒸模块“FL2” 的温度是多少? _________ 第22页【【例例2 2】】----流程图的绘制流程图的绘制 第23页【【例例2 2】】----设定全局特性设定全局特性主要是全局特性的定义,如单位, 运算类型,报告的输出形式和要求 第24页【【例例2 2】】-- -- 输入化学组分信息输入化学组分信息氢气氢气: 405 lbmol/hr甲烷甲烷: 95 lbmol/hr苯苯 : 95 lbmol/hr甲苯甲苯: 5 lbmol/hr 第25页【【例例3 3】】-- -- 输入化学组分信息输入化学组分信息- -组分添加步骤组分添加步骤1)Components /specifications2)Find3)依提示输入组分4)以“苯”为例(1)(2)氢气氢气: 405 lbmol/hr甲烷甲烷: 95 lbmol/hr苯苯 : 95 lbmol/hr甲苯甲苯: 5 lbmol/hr 第26页【【例例2 2】】-- -- 选用物性计算方法和模型选用物性计算方法和模型1)properties /specifications2)global3)Property method4)P-R 第27页【【例例2 2】】-- -- 输入外部流股信息输入外部流股信息 第28页【【例例2 2】】-- -- 输入外部流股信息输入外部流股信息T = 1000 FP = 550 psi氢气氢气: 405 lbmol/hr甲烷甲烷: 95 lbmol/hr苯苯 : 95 lbmol/hr甲苯甲苯: 5 lbmol/hr 第29页【【例例2 2】】-- -- 输入单元模块参数输入单元模块参数 第30页【【例例2 2】】-- -- 输入单元模块参数输入单元模块参数 – – 换热器换热器T = 200 FPdrop = 0 第31页【【例例2 2】】-- -- 输入单元模块参数输入单元模块参数 – – 闪蒸器闪蒸器1 1T = 100 FP = 500 psi 第32页【【例例2 2】】-- -- 输入单元模块参数输入单元模块参数 – – 闪蒸器闪蒸器2 2P = 1 atmQ = 0 第33页【【例例2 2】】-- -- 运行模拟过程运行模拟过程 第34页【【例例2 2】】-- -- 运行模拟过程运行模拟过程——换热器的热负荷换热器的热负荷 第35页【【例例2 2】】-- -- 运行模拟过程运行模拟过程- -闪蒸器闪蒸器2 2的温度的温度 第36页Flash习题习题1•图中所示混合物被部分冷凝并分离为两相V和L。
分别计算V和L的量（摩尔）及摩尔组成 (采用PENG-R方程计算热力学性质) 第37页•图示为一精馏塔的塔顶采出系统精馏塔总的采出图示为一精馏塔的塔顶采出系统精馏塔总的采出组成如图所示，其中组成如图所示，其中10mol%以气相形式采出若以气相形式采出若回流罐的温度为回流罐的温度为100℉，试计算回流罐压力试计算回流罐压力Flash习题习题2 第38页•150kmol/h的饱和液相流股在的饱和液相流股在758kPa下自精馏塔第一块下自精馏塔第一块板进入再沸器，如本题附图所示，其摩尔组成为：丙板进入再沸器，如本题附图所示，其摩尔组成为：丙烷（烷（Propane））10％、正丁烷（％、正丁烷（n-Butane））40％、正戊％、正戊烷（烷（n-Pentane））50％•问：问：1））VB和和B各自的量及摩尔组成分别为多少？各自的量及摩尔组成分别为多少？• 2）再沸器的热负荷）再沸器的热负荷QR为多少？为多少？ B＝50 kmol/hVBL1第一块板再沸器QRFlash习题习题3 第39页如图所示的烃类混合物体系在进入精馏塔前被如图所示的烃类混合物体系在进入精馏塔前被加热并被节流膨胀。
试利用模拟计算软件计算加热并被节流膨胀试利用模拟计算软件计算图中规定压强的三个位置混合物气液相各自的图中规定压强的三个位置混合物气液相各自的量及摩尔组成量及摩尔组成 Flash习题习题4 第40页•图示系统用于冷却反应器出料并将轻相气提自重图示系统用于冷却反应器出料并将轻相气提自重的烃类中分离出来体系组分的烃类中分离出来体系组分K值采用值采用SRK模型模型方程计算方程计算•试计算离开闪蒸罐的气相摩尔组成及流率；试计算离开闪蒸罐的气相摩尔组成及流率；分配比：分配比：1:1pumpFlash习题习题5 。