化工設(shè)計-ASPEN軟件：第五章間捷分離工程模擬

分離過程模型的分類簡單分離單元模型

Separators塔設(shè)備單元模型

Columns簡單分離單元模型簡單分離單元模型包含五個模塊：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）熱負荷（HeatDuty)

從以上4個參數(shù)中選定2個。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個參數(shù)中選定1個。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的物料進行部分蒸發(fā)回收丙酮，求丙酮回收率為90%時的蒸發(fā)器溫度和熱負荷以及汽、液兩相的流量和組成。Flash2—應(yīng)用示例（3）靈敏度分析——Sensitivity在進行過程設(shè)計和分析時，常常需要了解某些過程變量受其它過程變量影響的敏感程度，ASPTENPlus為此提供了一個非常有用的分析工具：模型分析工具(ModelAnalysisTools)下的靈敏度(Sensitivity)對象。靈敏度分析——Sensitivity創(chuàng)建靈敏度對象時，按以下步驟操作：1、從數(shù)據(jù)瀏覽器右側(cè)的對象管理器(ObjectManager)中點擊新建(New)按鈕；2、在彈出對話框中為新對象指定一個辨識號(ID)；3、在定義(Define)表單中點擊新建(New)

按鈕，創(chuàng)建靈敏度對象所需的變量；靈敏度分析——步驟1-3靈敏度分析——步驟1-212系統(tǒng)會自動給出ID號4、在彈出對話框中輸入新變量的變量名(Variablename)；5、在變量定義(VariableDefinition)對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，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)表單中輸入需要進行靈敏度分析的列表變量(Tabulatedvariable)或組合變量的表達式(Expression)，以及列表時的列序號(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)果列表格式序列號因變量名稱從左側(cè)的靈敏度對象下的結(jié)果(Results)項目中查看結(jié)果。右側(cè)的匯總(Summary)表單中按照指定的列序號列表給出調(diào)節(jié)變量和列表變量的對應(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，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程變量間的依賴趨勢，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項的下拉框里選擇Y軸變量(Y-AxisVariable),然后點擊窗口菜單Plot項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的物料進行部分蒸發(fā)回收丙酮，蒸發(fā)器熱負荷為250kW。分析液沫夾帶對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）熱負荷（HeatDuty)

從以上4個參數(shù)中選定2個。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