CAPD基础第七讲分离单元的仿真设计(一)

1、CAPD基金会第七讲，分离过程的模拟设计分离单元(一)，分离过程模型的分类，Aspen Plus中的分离过程模型包括两类：简单分离单元模型分离器塔设备单元模型塔，简单分离单元模型，简单分离单元模型由五个模块组成：两相闪蒸器Flash2三相闪蒸器Flash3滗水器，组分分离器sep双出口组分分离器Sep2，简单分离单元模型(2)，Flash2两相闪蒸器，flash 2模块在给定的热力学条件下进行汽液平衡或汽液平衡计算，并输出一个蒸气用于模拟闪蒸器、蒸发器、气液分离器等。Flash2两相闪蒸器(2)，Flash2连接，Flash2模块连接图如下：Flash2模型参数，Flash2模块模型参数有三组

2、：1。闪蒸规格(1)温度(2)压力(3)蒸汽分数(4)热负荷。从上述四个参数中选择两个。Flash2模型参数(2)，2，有效相(1)汽-液(2)汽-液-液(3)汽-液-无水。Flash2模型参数(3)，Flash2模型参数有三组：Flash2模型参数(4)，Flash2模型参数(5)，Flash2模型参数有三组：3，蒸汽流中的液体夹带。Flash2模型参数(6)，Flash2应用示例(1)，在蒸汽冷凝器中部分冷凝流量为1000 kg/hr、压力为0.11 MPa、乙醇含量为70 %w、水含量为30 %w的饱和蒸汽，冷凝流的蒸汽/液体比(摩尔)为1/3。找出离开冷凝器的气相和液相的温度和组成。闪

3、蒸2应用实例(2)，将流速为1000千克/小时、压力为0.5兆帕、温度为120、乙醇含量为70%重量、水含量为30%重量的物料绝热闪蒸至0.15兆帕.计算离开闪蒸器的气相和液相的温度、流速和组成。在Flash2应用实例(3)中，将流速为1000 kg/hr、压力为0.2 MPa、温度为20、丙酮含量为30%w和水含量为70%w的材料部分蒸发以回收丙酮，当丙酮回收率为90%时，计算蒸发器温度和热负荷、蒸汽和液相的流速和组成。灵敏度分析灵敏度，在过程设计和分析中，经常需要知道一些过程变量受其他过程变量影响的灵敏度，所以ASPTEN Plus提供了一个非常有用的分析工具：模型分析工具下的灵敏度对象。

4、灵敏度分析灵敏度(2)，灵敏度分析灵敏度(3)。创建敏感度对象时，请遵循以下步骤：1。从数据浏览器右侧的对象管理器中单击新建按钮；2.在弹出对话框中为新对象分配一个标识号；灵敏度分析灵敏度(4)，步骤1和步骤2:灵敏度分析灵敏度(5)，3。单击“定义”表单中的“新建”按钮，创建敏感度对象所需的变量；4.输入变量名称)；弹出对话框中新变量的；灵敏度分析灵敏度(6)，步骤3和步骤4:灵敏度分析灵敏度(7)，5。从“变量定义”对话框的下拉选择框中选择变量的类别、类型、流或块代码，并指定特定变量。灵敏度分析灵敏度(8)，步骤5:灵敏度分析灵敏度(9)，可定义分析所需的多个变量，如下图所示：灵敏度分析灵

5、敏度(10)，步骤6:在“变化”表单中输入制造变量的类型、名称和具体变量，并指定主体调整，灵敏度分析灵敏度(11)，步骤6:灵敏度分析灵敏度(12)，步骤7:在列表表单中输入需要灵敏度分析的列表变量或组合变量的表达式，列表时输入列号。灵敏度分析灵敏度(13)，步骤7:灵敏度分析灵敏度(14)，步骤8:结果检查从左侧索引列选择灵敏度对象下的结果项，根据指定的列号列表，调整变量和列表变量的相应值在右侧的汇总表单中给出。灵敏度分析灵敏度(15)，步骤8:变量关系图绘制，在查看和分析灵敏度分析的列表数据时，用图描述的函数关系曲线往往可以使我们更直观、更全面地了解过程变量之间的依赖趋势。ASPTEN P

6、lus提供了绘图功能，可以将列表数据中的任意两列绘制成XY图形。变量关系图绘图(2)，步骤1:选择横坐标变量以选择列表数据中的一列，并选择X轴变量)；从窗口菜单中绘图项目的下拉框中；变量关系图(3)，变量关系图(4)，步骤2:选择纵坐标变量，然后选择列表数据的另一列，并选择Y轴变量)；从窗口菜单中绘图项目的下拉框中；变量关系图绘图(5)，变量关系图绘图(6)，步骤3:绘制曲线，点击窗口菜单中绘图项下拉框中的显示绘图，得到图形。变量关系图(7)、变量关系图(8)、闪蒸2应用实例(4)，将流速为1000千克/小时、压力为0.2兆帕、温度为20、含有30%重量丙酮和70%重量水的物料部分蒸发以回收丙

7、酮，蒸发器热负荷为250千瓦。分析了气相夹带对丙酮馏分和丙酮回收率的影响。Flash3三相闪蒸器Flash3模块在给定的热力学条件下进行汽液液平衡计算，输出一个汽相和两个液相产物。用于模拟闪蒸器、蒸发器、液-液分离器、汽-液-液分离器等。Flash3三相闪蒸器(2)、Flash3连接，Flash3连接图如下：Flash3模型参数，Flash3模型参数有三组：1。闪蒸规格(1)温度(2)压力(3)蒸汽分数(4)热负荷。从上述四个参数中选择两个。Flash3模型参数(2)、Flash3模型参数(3)、Flash3模型参数有三组：指定关键组分后，将关键组分摩尔分数大的液相作为第二液相。如果没有指定关

8、键组分，则使用高密度液相作为第二液相。Flash3模型参数(4)，3，蒸气流中的液体夹带分别设置两个液相夹带到蒸气相中的分数。Flash3模型参数(5)，Flash3模型参数有三组：Flash3模型参数(6)，Flash3应用实例(1)，流量为1000 kg/hr，压力为0.11 MPa的饱和蒸汽，30 %w的乙醇，30%w的正己烷和40 %w的水在蒸汽冷凝器中部分冷凝，冷凝流的蒸汽计算离开冷凝器的蒸汽、液相和液相的温度、质量流量和组成。在实施例(2)中，Flash3应用实例(3)中，乙醇和己烷分别被设定为关键组分，并观察输出结果的变化。滗水器滗水器和滗水器模块在给定的热力学条件下执行液-液平

9、衡或无液水平衡的计算，并输出两个液相产物。用于模拟液-液分离器、滗水器等。滗水器滗水器(2)，滗水器连接，滗水器模块的连接图如下：滗水器模型参数，滗水器模块模型参数有三组：1。滗水器规格(1)压力(2)温度/热负荷)，滗水器模型参数(2)，2。关键组分(2)指定关键组分后，将关键组分摩尔分数大的液相用作第二液相。如果没有指定关键组分，则使用高密度液相作为第二液相。滗水器模型参数(3)，滗水器模块模型参数有三组：滗水器模型参数(4)，滗水器模型参数(5)，滗水器模块模型参数有三组：3，组分分离效率分别设置每种组分在两相中的分离效率(代表相组成偏离平衡组成的程度)。在倾析器应用实例(1)中，乙醇用

10、水(压力=0.2兆帕，温度=20)从含有40%重量乙醇和60%正己烷的混合溶液(压力=500千克/小时，压力=0.2兆帕，温度=20)中提取。要求乙醇的提取率达到97%，并获得所需的水流量和提取率，滗水器应用实施例(2)，与实施例(1)相同，以计算当乙醇分离效率为0.9时的水流量和提取相组成。Sep成分分离器sep模块可以接受多个输入流和输出多个流，并将输入混合物中的成分按照指定的比例分配到每个输出流中。sep组件分离器(2)、Sep连接、Sep模块连接图如下：Sep模型参数，Sep模块有三组模型参数：1、规格设置输出物流条件，并指定每个输出物流中每个组件的比例或流量。sep模型参数(2)、S

11、ep模型参数(3)和Sep模块的模型参数分为三组：2。进料闪蒸指定混合输入流后的闪蒸压力和有效相态。Sep模型参数(4)，3。出口闪蒸规定了每个输出流的闪蒸压力、温度、气相分数和有效相态。sep模型参数(5)，Sep模块有三组模型参数：Sep模型参数(6)，Sep应用实例(1)，F=500 kg/hr，P=0.15 MPa，T=20，含乙醇30 %w，正丙醇20%w，正丁醇10%w和水40 %w。输出流中各组分的分配比是：乙醇0.96 : 0 0.02 : 0.01 33:01n-0.01，Sep2双出口组分分离器，Sep2模块可以接受多个输入流，输出两个流，并将输入混合物中的每种组分按照指定

12、的比例或浓度分配到输出流中。Sep2双出口组分分离器(2)，Sep2双出口组分分离器(3)，Sep2模块可以设置分配给每个输出流的流量/分流分数，每个组分的流量/流量分数，以及摩尔分数/质量分数。可自由设置的参数数量由物料平衡的自由度决定。Sep2双出口组分分离器(4)，Sep2应用实例(1)，从物流中回收乙醇，其中F=500 kg/hr，P=0.15 MPa，T=20，乙醇60 %w，正丙醇25%w和正丁醇15 %w，要求为：乙醇浓度达到98%w和正丁醇含量。乙醇回收率达到95%。找出输出物流的组成和流程。Sep2应用实施例(2)，与实施例(1)相同，如果分离过程在精馏塔中实现，顶部排放为0.11 MPa饱和蒸汽，底部排放为0.13 MPa饱和液体，因此计算输出流的温度和体积流量。在过程设计和分析中，有时不可能事先确定一些过程变量的设定值，但有必要根据过程操作的中间结果，根据一定的函数关系进行计算。ASPTEN Plus为此提供了一个在线计算工具：流会议选项下的计算器对象。计算器计算器(2)，创建计算器对象时，请遵循