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闪蒸罐计算

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高压凝液闪蒸罐计算

高压凝液闪蒸罐计算

mm
低液位设计
100 mm mm
（设定值：
以
50
mm 圆整
HL
H1 H2 HS 圆整后增量：
0
H3 ） 31 0
以 3 ≤ L/D ≤
5 为合理标准
恢复默认 隐
完整性： 合理性1： 合理性2：类源自：设计分析：分析1：
分析 2：
3段
流 量
密度 尺寸
kg/h
m3/h kg/m3 mm
1508 mm
4、 筒体长度
L'
2719 mm
↓
圆 整 5、 长径比
L L／D
2750 4.6
m m
L/D合理
QV＝ ρV＝
1208.1 m3/h 2.4 kg/m3
蓝色 为输
L＝ 2750 mm NOTE
TYP. 管 口
物 料
设 计
进
N1
混合-气相 混合-液相
停留时间
UVDsn＝
85 %×UVmax
AVmin＝QV／UVmax
Dmin＝（4×AVmin／π）0.5
以AV＝（15π0Dm圆2／m整4） UV＝QV／AV 约为
61% UVmax 分离良好
设定
QLB＝QL×tB
QLC＝（π／12）×
0.5 ×D3
高HL液＝位（设QL计B－QLC）／AVmin
值L'＝：五段高度
2、 气相流通面积 Avmin 0.204 m2
筒体直径
Dmin
510 mm
↓
圆 整
D
实际流通面积 AV
600 0.283 m2
m m
实际气相流速 UV
1.187 m/s

闪蒸罐计算

闪蒸罐计算
蒸汽闪蒸罐计算 已知条件 1 2 3 4 5 计算 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 结果 A B 闪蒸比 饱和冷凝水焓 P2压力下饱和蒸汽焓 P2压力下饱和水焓 P2压力饱和蒸汽汽化潜热 P2下压力饱和蒸汽比容 蒸汽罐内流速 设定 P2压力下饱和蒸汽流量 P2压力下饱和水流量 闪蒸罐内流通面积 闪蒸罐直径 闪蒸罐高度/直径比 闪蒸罐长度 闪蒸罐高度/直径比 闪蒸罐高度 设定 E h1 hz2 hs2 ζ 2 ρ s Vs Ms2 Qs2 AS Ds 水平放置 11.78051 962 2767.5 720.9 2046.6 0.2403 2 6597.088 49402.91 3.812993 4.854997 % kj/kg kj/kg kj/kg kj/kg m3/kg m/s kg/h kg/h m2 m E=(h1-hs2)/ζ 2 查表 查表 查表 ζ 2=hz2-hs2 查表 Ms2=E*Q1 QS2=Q1-MS2 As=Ms2/(ρ s*Vs) Ds=4*AS/Π 2，3*Ds 2，3，4，5*Ds 名称 饱和冷凝水压力 饱和冷凝水温度 闪蒸蒸汽压力 闪蒸蒸汽温度 饱和冷凝水流量 符号 P1 T1 P2 T2 Q1 数值 2.5 223.94 0.8 170.4 56 单位 Mpa ℃ Mpa ℃ t/h 公式及备注 已知 查表 已知 查表 2t/h*(13台+15台）
设定
2 9.709993 m 垂直放置 3 14.56499 m
热水回收泵选型 闪蒸罐回收热水泵流量 闪蒸T2

3-2 闪蒸计算

3-2 闪蒸计算
2014/5/30
3 闪蒸分离模拟
1 第1页
ASPEN Plus单元操作模型
按照用途分为
混合器/分流器（mixer/splitter） 分离器(separators) 换热器(heat exchangers） 塔(columns) 反应器(reactor) 压力变换器(pressure changers) 控制器(Manipulators） 固体(solids) 用户模型(user models)及泄压（pres relief）
闪蒸分离模拟例题2
6 进入BLOCK设置
完成Specification设置后在Entrainment中设置
第29页
第30页
5
闪蒸分离模拟例题2
7 计算结果
2014/5/30
Flash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31页
苯 环己烷
第32页
Flash习题2
• 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10mol%以气相形式采出。 若回流罐的温度为100℉，试计算回流罐压力。
气态馏出物
总馏出物 组分 的摩尔分数
液态馏出物
第33页
Flash习题3
• 150kmol/h的饱和液相流股在758kPa下自精馏塔第一块
第45页
第46页
例题3 绘制闪蒸的热力学曲线
X,Y被赋值后，在PLOT下拉菜单中选择Display Plot，绘制气相分率随温度变化的曲线图。
例题3 绘制闪蒸的热力学曲线
第47页
第48页
8
2014/5/30

蒸发冷凝液闪蒸罐计算

蒸发冷凝液闪蒸罐计算

压力 MPaG 0.4温度 ℃151.9液相密度 kg/m3914.9气相密度 kg/m3 2.675气相流量 m3/h 液相质量 t/h 313.95气相质量 t/h 14.07其中：2.5738193.2343.15680取整为(m) 2.6设备长度（m）8.45.3066m20.06取整(mm)0.110.2863001.36171531m20.316607870.3520.91529000.68085765m20.44491180.453 1.177812000.68085765m20.573215730.561.45615001.36171531m20.82982360.7722.00722100入口接管直径计算其中：0.3197322一、卧式重力分离器计算最低液位（LL）、低液位报警（LA)、正常液位（NL)、高报警（HA）、最高液位（HL）之间的间隔 min 按化工装置工艺系统工程设计规定（二）P303 试算直径公式D T =(（2.12*V L *t)/(C*A))1/3t——停留时间；minA——可变的液体面积（以百分率计）；A TOT ——总横截面积；%A a ——气体部分横截面积；%D T ——设备的直径；m L T ——设备长度；mC=L T /D T =2~4（推荐值是2.5）V L ——液体的体积流量；m3/h 液位最低时横截面积A b /A TOT =查图2.5.1-5，得h LL /D T =液体停留2min时的横截面积为：A LA /A TOT =A b ——液位最低时液体占横截面积；%初始设置为A=80% Aa=14% Ab=6%A=A TOT -A a -A b容器的总横截为A TOT =查图2.5.1-4，得a=500≥300液体停留1min时的横截面积为：A HA /A TOT =查图2.5.1-5，得h HA /D T =液体停留2min时的横截面积为：查图2.5.1-5，得h LA /D T =液体停留1min时的横截面积为：A NL /A TOT =查图2.5.1-5，得h NL /D T =A HL /A TOT =查图2.5.1-5，得h HL /D T =D P >3.34×10-3(V G +V L )0.5ρG 0.25D P ——接管直径；m液相密度 kg/m3914.9气相密度 kg/m3 2.675气相质量 t/h 14.07气相流量 m3/h 5259.813084液相流量 m3/h1.537872992其中：1.975936其中：0.9699661圆整取值1.2m高度计算其中：0.13604686V L ——液体体积流量；m3/hH L =V L t/(47.1D 2)H L ——液体高度；m t——停留时间；min D——容器直径；m二、立式丝网分离器计算按化工装置工艺系统工程设计规定（二）P318 计算方法一公式V L 、V G ——液体和气体流量；m3/h ρG ——气体密度；kg/m3近似取气相质量的10%D G =0.0188(V G /u G )0.5D G ——丝网直径；m V G ——液相流量；m3/h容器直径至少比丝网直径大100mm以上u G =K G (（ρL -ρG )/ρG )1/2u G ——与丝网自由横截面积相关的气体流速；m/s ρL 、ρG ——液体和气体密度；kg/m3K G ——常数，通常取0.1075259.813082112 00。

闪蒸过程的计算-分离工程

闪蒸过程的计算-分离工程

2.3.1 等温闪蒸
规定： p 、T 计算：Q, V, L, yi, xi
一、汽液平衡常数与组成无关 已知闪蒸温度和压力，Ki值容易确定，所以联立求解上述 （2C+3）个方程比较简单。 具体步骤如下：
将E－方程：
代入M-方程：
消去yi ,得到：
将 L= F -V 代入上式： =
令：
汽化率
代入(2-66)式，得到：
汽 液 相 平 衡 及 其 计 算
B、Margules Equ
C、Wilson Equ.
汽 液 相 平 衡 及 其 计 算
汽 液 相 平 衡 及 其 计 算
三元溶液的活度系数 A、Margules Equ.
1 2 3
B、Wilson Equation
汽 液 相 平 衡 及 其 计 算
自学例题2-1,2-2
根据其余2个变量的规定方法可将闪蒸计算分为如下五类：
表2-4 闪蒸计算类型
规定变量 p,T
闪蒸形式
输出变量 Q, V, L, yi, xi
√* 等温
绝热√
非绝热 部分冷凝 部分汽化
p,Q=0
p,Q≠0 p,L(或ψ) p(或T),V(或ψ)
T, V, L, yi, xi
T, V, L, yi, xi Q, T, V, yi, xi Q,T(或p),L,yi,xi
14、曾健，胡文励，一种新的泡点计算方法， 天然气化工，1995，（1）：52
15、曾健，胡文励，露点计算的一种改进[J]. 天然气化工(C1化学与化工),1999,(5)
16、汪萍，项曙光，一种改进的泡露点计算方 法.化工时刊, 2004年 05期
17、李谦,魏奇业,华贲，基于神经网络的多组 分混合物泡露点.计算机及应用.化学工程 ,2004,

2.3.1 等温闪蒸和部分冷凝过程

2.3.1 等温闪蒸和部分冷凝过程
0 .8785
f()i c11 (K i( K 1 i) zi1 )0.......2 .. .(7 .).1 .
2020/8/3
19
第
二 章
例2-8
2.3 闪蒸过程的计算
因f (0.1)＞0，应增大Ψ值。因为每一项的分母中仅有一 项变化，所以可以写出仅含未知数Ψ的一个方程。
f()1 1 .6 8 1 0 1 .1 .4 4 1 0 0 ..0 2 3 1 0 0 .3 .7 15
2.3 闪蒸过程的计算
核实闪蒸问题是否成立
T
Tb < T < Td ➢假设闪蒸温度为进料组成的泡点温度
Kizi 1
过冷液 体
Td
P
Tb T--X
➢假设K闪izi蒸温1 度为进T料B 组T 成的露点温度
Xi, Yi
闪蒸问
TB T题TD
zi /Ki 1 zi /Ki 1
T D 过 T热蒸 汽
2020/8/3
2 P,Q=0
绝热
T,V, yi, L, xi
3 P,Q≠0
非绝热 T,V, yi, L, xi
4 P,L（或ψ）
部分冷凝 Q,T,V, yi, xi
5 P（或T）,V（或ψ ） 部分汽化 Q,T（或P）,yi, L, xi
求2C+3变量
2020/8/3
4
第 二 章
（3）计算方程
1) 物料衡算式
对每一组分i列出物料衡算式 ：
计算R-R方程导数的公式为：
迭代方程 (k 1)(k)d( ff( (k)()k/))d..........2 .. ..7 ...)2 (
导数方程
d(f(k)) c
(K i1)2zi ....(2 . .7 ..)3 ..

2-2 闪蒸计算


Feed
FEED
Flash2 Model
LIQ1
P = 1 atm
T = 1000 F Heater P = 550 psi Model 氢气: 405 lbmol/hr 甲烷: 95 lbmol/hr 苯 : 95 lbmol/hr 甲苯: 5 lbmol/hr
Q=0 FL2 Flash2
Model
第11页
【例1】-- 输入化学组分信息-组分添加步骤
1) Components /specifications 2) Find 3) 依提示输入组 分 4) 以“苯”为例 氢气: 405 lbmol/hr 甲烷: 95 lbmol/hr 苯 : 95 lbmol/hr 甲苯: 5 lbmol/hr
第19页
【例1】-- 运行模拟过程
第20页
【例1】-- 运行模拟过程—换热器的热负荷
第21页
【例1】-- 运行模拟过程-闪蒸器2的温度
第22页
闪蒸模拟练习例题2
已知一进料，温度为400oF，压力为21psi， 组成为氢气（30.0lbmol/h）， 氮气 （1 5.0lbmol/h ）、甲烷（43.0lbmol/h ）、环 己烷（144.2lbmol/h ）、苯（0.2lbmol/h ） 。在闪蒸器中进行分离。闪蒸器在120 oF下 操作，压力降为0，分离后气相中夹带的液 相分率为0.012.请确定气相的组成和流率。 • 物性方法用RK-SOAVE
第 2页
Aspen中的单元操作模型 -- Separators
分离器(Separators)又分为
• Flash（闪蒸罐）
• Decanter（液-液倾析器） • Sep（组分分离器）
第 3页
Aspen中的单元操作模型 -- Separators

闪蒸蒸汽

闪蒸蒸汽压力的控制 另一个需要考虑的就是闪蒸蒸汽压力的控制方法。 有些情况下，闪蒸蒸汽会自己维持在某一压力水平上，无需进行控制。当供需保持同步时，尤其是低
压蒸汽用于同一台产生高压冷凝水的设备上，仅需要把闪蒸蒸汽输送回到用汽设备上。 如图14.6.5所示，该设备为多组空气加热器，向制程供应高温空气，该设备即可使用回收的闪蒸蒸汽，
例14.6.4根据如下条件确定闪蒸罐的大小。 疏水阀前的压力为12 bar g，冷凝水量为2500 kg/h，闪蒸蒸汽的压力为1 bar g
方法: 1. 由疏水阀前的压力12 bar g作水平线和1 bar g的闪蒸蒸汽曲线相交于A点。 2. 由A点做垂线和2500kg/h的流量曲线相交于B点，并沿该曲线找到C点； 3. 由C点作水平线和1 bar g的闪蒸蒸汽线相交于D点； 4. 由D点向上确定闪蒸罐的大小。
例14.6.1 - 考虑图14.6.1所示的夹套加热槽 饱和的冷凝水进入疏水阀，其压力为7 bar g，温度为170℃，该压力下冷凝水的热量为721 kJ/kg。经
过疏水阀排放到压力为0 bar g的冷凝水回收管中，该压力下冷凝水的热量为419kJ/kg，最高温度为100℃，有 302kJ/kg的多余热量，从而使得一些冷凝水闪蒸成了蒸汽，闪蒸蒸汽的量按下式计算：
一级盘管 二级盘管
回水入口
蒸汽和冷凝水系统手册
图14.6.7 容积式换热器安装二级盘管利用闪蒸蒸汽
14.6.7
第14章 冷凝水回收
闪蒸蒸汽 章节14.6
图14.6.8是另一个典型应用，一个普通的汽水加热器产生的冷凝水通过疏水阀排到较小的管壳式换
热器（又称闪蒸蒸汽冷凝器），在这里闪蒸蒸汽冷凝成温度更低的冷凝水，管壳式换热器二次侧和加热器
因为在该例中排放的冷凝水温度由于比饱和温度低，所以闪蒸蒸汽的比例也从13.4%降到了10.4%。

2-2 闪蒸计算


闪蒸器, 蒸发器, 分离罐, 单级分 离罐
Flash3
三股出料闪 蒸
确定热和相态条件
倾析器, 带有两个液相的单级分 离罐
Decanter 液-液倾析器 确定热和相态条件
倾析器, 带有两个液相无汽相的 单级分离罐
Sep
组分分离器
把入口物流组分分离到 出口物流
组分分离操作，例如，当分离的 详细资料不知道或不重要时的蒸 馏和吸收
第19页
【例1】-- 运行模拟过程
第20页
【例1】-- 运行模拟过程—换热器的热负荷
第21页
【例1】-- 运行模拟过程-闪蒸器2的温度
第22页
闪蒸模拟练习例题2
已知一进料，温度为400oF，压力为21psi， 组成为氢气（30.0lbmol/h）， 氮气 （1 5.0lbmol/h ）、甲烷（43.0lbmol/h ）、环 己烷（144.2lbmol/h ）、苯（0.2lbmol/h ） 。在闪蒸器中进行分离。闪蒸器在120 oF下 操作，压力降为0，分离后气相中夹带的液 相分率为0.012.轻确定气相的组成和流率。
第5页
Separators- Flash（闪蒸罐）
✓闪蒸模型决定了具有一个或多个入口物流的混
合物的热状态和相态。可以生成这些模型的冷 热曲线表。
✓允许各种闪蒸操作，这些模型根据规定进行相
平衡闪蒸计算。可进行绝热、等温、恒温、恒 压、露点和泡点闪蒸计算。
✓平衡蒸馏过程计算所用的基本关系是物料衡算
、热量衡算以及气液平衡关系。
流股2 F=1000kg/h， P=2atm, T=90C, 含乙醇40 wt %和水 60 wt %
两股物流在闪蒸罐中绝热闪蒸至1.5atm, • 1) 忽略气相中的液沫夹带，求离开闪蒸罐的气

06化工分离工程-闪蒸计算


C
(T , P ) (T , P )
纯组分摩尔焓
2.3.3 等温闪蒸
一、K 与组成无关的计算
首先需判断闪蒸过程是否可行
方法一：已知P
对Z i 进行泡点计算： f (TB ) K i Z i 1 0 试差泡点TB
i 1 C
对Z i 进行露点计算： C Z f (TD ) （ i） 1 0 试差露点TD i 1 K i
K i Zi 1 Zi 若 同时成立，闪蒸问题有解。 K 1 i
例 液体混合物的汽化（烃类物系）
丙烷30 %，正丁烷10%，正戊烷15 %，正己 烷及45 %的混合物（摩尔百分数） 1000kmol/h，在50℃，200kPa下闪蒸的汽 液相组成及流率
例5 解：1.核实问题是否成立
对汽液平衡常数与组成有关的闪蒸计算
对 , x i , yi 分层迭代：
开始 给定F，Z，P，T 估计初值x，y 由(2—57),(5—58) 计算x，y 比较 x，y的估计值和 计算值 不 收 敛 收敛 输出
如果不直接 迭代，重新 估计x，y值
计算 K i k i (T , P , x i , yi )
V 令汽相分率： F 有： VV 有： F F L (1 )F i 1, 2 , C FZ i L (1 ) F 试差 (1 ) Fx FK x FZ i i i i (1 ) Fx FK x 使 xi 1及 yi 1
c

( k 1) ( k )
f ( ( k ) ) f ( ( k ) )
Q 的计算
Q FH F VHV LH L
Q—吸热为正，移热为负 H—混合物的摩尔焓 对于理想混合：
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