ASPEN PLUS 軟件講座4.單元操作課件

12016暑期認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)

ASPENPLUS軟件培訓(xùn)

單元操作陳定江

副研究員清華大學(xué)化學(xué)工程系，工物館343Email:chendj@Tel:6279-2451,136-9353-08422內(nèi)容提要AspenPlus單元操作模型簡介塔器Columns混合器/分流器Mixers/Spliters分離器Sepatators換熱器HeatExchangers反應(yīng)器Reactors固體單元操作Solids操作器Manipulator3嚴(yán)格塔*要求單獨(dú)許可4吸收塔的模擬冷凝器和再沸器類型選“None”；氣體進(jìn)料板設(shè)置為above“N+1”；Convergence設(shè)置Basic表中的algorithm=“Standard”Basic表中的maximumiterations增加Advance表中的Absorber=“yes”N15簡捷塔

6DSTWU使用WUG(Winn-Underwood-Gilliland)方法，根據(jù)給定的加料條件和分離要求計(jì)算最小回流比、最小理論板數(shù)、給定回流比下的理論板數(shù)和加料板位置。Winn：MinimumnumberofstagesUnderwood：MinimumrefluxratioGilliland：RequiredrefluxratioforaspecifiednumberofstagesRequirednumberofstagesforaspecifiedrefluxratio

《化工原理》7芬斯克方程(化原(下),2版,P145;3版P136)恩德伍德方程(化原(下),2版,P177;3版P166)FUG(Fenske-Underwood-Gilliland)方法8吉利蘭關(guān)聯(lián)圖(化原(下),2版,P148;3版,P139)Requiredrefluxratio(R)foraspecifiednumberofstages(N)

therequirednumberofstages(N)foraspecifiedrefluxratio(R)

910混合器/分流器11

T=150CP=23barT=200CPdrop=1barBenzeneconv=0.998T=50CPdrop=0.5bar去物流H2RCY的流量為92%去物流CHRCY的流量為30%REACTFEED-MIXH2INBZINH2RCYCHRCYRXINRXOUTHP-SEPVAPCOLUMNCOLFDLTENDSPRODUCTVFLOWPURGELFLOW12分離器13換熱器*Requiresseparatelicense14換熱器

15HeatX.ShortcutQ=U

·A·F

·LMTDQ=Wh

·cph·(Thi-Tho)=Wc

·cpc·(Tco-Tci)Q=K·A·ΔTmQ=K·A·f

ΔT·ΔTm’SHEATXSCLD-INSHOT-INSHOT-OUTSCLD-OUT16HeatX.DetailedQ=U·A·F·LMTDWiththedetailedcalculationmethod,youcanuseexchangergeometrytoestimateFilmcoefficientsPressuredropsLMTDcorrectionfactor《化工原理》17課堂練習(xí):HeatX用水冷卻混合烴烴出口汽化分率為0.1兩物流無壓降烴物流溫度:200℃壓力:4bar流量:10000kg/hr組成:50wt%苯,20%苯乙烯(C8H8),20%乙苯(C8H10),10%水冷卻水溫度:20℃壓力:10bar流量:50000kg/hrSHEATXSCLD-INSHOT-INSHOT-OUTSCLD-OUTLearningbyDoing做中學(xué)18化工原理(上)表4-3列管式換熱器中的總傳熱系數(shù)K《化工原理》19反應(yīng)器概述Reators(反應(yīng)器)以物料平衡為基礎(chǔ)Ryield(收率反應(yīng)器)Rstioc(化學(xué)計(jì)量反應(yīng)器)以反應(yīng)平衡為基礎(chǔ)REquil(平衡反應(yīng)器)RGibbs(吉布斯反應(yīng)器)以動(dòng)力學(xué)為基礎(chǔ)RCSTR(連續(xù)攪拌釜式反應(yīng)器)RPlug(活塞流反應(yīng)器)RBatch(間歇反應(yīng)器)20反應(yīng)器《反應(yīng)工程》21壓力變化器22課后練習(xí):Compr用壓縮機(jī)將60℃,2atm的100kmol/hr的空氣壓縮到20atm,計(jì)算所需的壓縮功及出口氣體溫度。應(yīng)用物化知識(shí)手工計(jì)算并比較結(jié)果。LearningbyDoing做中學(xué)23固體單元操作24操作器25課后閱讀：Teachyourselfthebasicofaspenplus，Chp7-10:Flashes&Decanter,PressureChangers,HeatExchangers,Reactors26小作業(yè)2：環(huán)己烷生產(chǎn)過程環(huán)己烷可以用苯加氫反應(yīng)得到，反應(yīng)如下:

C6H6 + 3H2 =C6H12

在進(jìn)入固定床接觸反應(yīng)器之前，苯和氫氣進(jìn)料與循環(huán)氫氣和環(huán)己烷混合。假設(shè)苯轉(zhuǎn)化率為99.8%。反應(yīng)器出料被冷卻，輕氣體從產(chǎn)品物流中分離出去。部分輕氣體作為循環(huán)氫氣返回反應(yīng)器。從分離器出來的液體產(chǎn)品物流進(jìn)入蒸餾塔進(jìn)一步脫除溶解的輕氣體，使最終產(chǎn)品穩(wěn)定。部分環(huán)己烷產(chǎn)品循環(huán)進(jìn)入反應(yīng)器，輔助控制溫度。27

C6H6+3H2=C6H12用RK-SOAVE物性方法要求精餾塔環(huán)己烷摩爾回收率達(dá)到0.9999Bottomsrate=99kmol/hrP=25barT=50CMolefracH2=0.975N2=0.005CH4=0.02Totalflow=330kmol/hrT=40CP=1barBenzeneflow=100kmol/hrT=150CP=23barT=200CPdrop=1barBenzeneconv=0.998T=50CPdrop=0.5bar去物流H2RCY的流量為92%去物流CHRCY的流量為30%Stages=12Refluxratio=1.2只有氣體蒸餾物的部分冷凝器P=15barFeedstage=8REACTFEED-MIXH2INBZINH2RCYCHRCYRXINRXOUTHP-SEPVAPCOLUMNCOLFDLTENDSPRODUCTVFLOWPURGELFLOW流程模擬目的:創(chuàng)建一個(gè)流程來模擬環(huán)己烷生產(chǎn)過程28靈敏度分析A:在精餾塔環(huán)己烷摩爾回收率為0.9999的前提下(使用塔自身的設(shè)計(jì)規(guī)定，通過Bottomrate在97到101kmol/hr之間改變來滿足要求)，

當(dāng)LFLOW中的循環(huán)分流分率從0.1到0.4改變時(shí)，繪制反應(yīng)器負(fù)荷(模塊REACT)隨之變化的曲線。B:除改變循環(huán)分流分率外,把苯轉(zhuǎn)化率從0.9改變到1.0，制成反應(yīng)器負(fù)荷表，繪制參數(shù)圖，顯示反應(yīng)器負(fù)荷對循環(huán)分流分率和苯轉(zhuǎn)