第2讲 物性方法
- 格式:ppt
- 大小:2.90 MB
- 文档页数:49
做模拟的时候物性方法的选择是十分关键的,选择的十分正确关系着运行后的结果。
是一个难点,高难点,而此内容与化工热力学关系十分紧密。
首先要明白什么是物性方法?比如我们做一个很简单的化工过程计算,一股100C,1atm的水-乙醇(1:1的摩尔比,1kmol/h)的物料经过一个换热器后冷却到了80C,0.9atm,问如分别下值是多少?1.入口物料的密度,汽相分率。
2.换热器的负荷。
3.出口物料的汽相分率,汽相密度,液相密,还可以问物料的粘度,逸度,活度,熵等等。
以上的值怎么计算出来?好,我们来假设进出口的物料全是理想气体,完全符合理想气体的行为,则其密度可以使用PV=nRT计算出来。
并且汽相分率全为1,即该物料是完全气体。
由于理想气体的焓与压力无关,则换热器的负荷可以根据水和乙醇的定压热熔计算出来。
在此例当中,描述理想气体行为的若干方程,比如涉及至少如下2个方程:1.pv=nRT,2.dH=CpdT. 这就是一种物性方法(aspen plus中称为ideal property method)。
简单的说,物性方法就是计算物流物理性质的一套方程,一种物性方法包含了若干的物理化学计算公式。
当然这例子选这种物性方法显然运行结果是错误的,举这个例子主要是让大家对物性方法有个概念。
对于水-乙醇体系在此两种温度压力下,如果当作理想气体来处理,其误差是比较大的,尤其对于液相。
按照理想气体处理的话,冷却后仍然为气体,不应当有液相出现。
那么应该如何计算呢?想要准确的计算这一过程需要很多复杂的方程,而这些方程如果需要我们用户去一个个选择出来,则是一件相当麻烦的工作,并且很容易出错。
好在模拟软件已经帮我做了这一步,这就是物性方法。
对于本例,我们对汽相用了状态方程,srk,液相用了活度系数方程(nrtl,wilson,等等),在aspen plus中将此种方法叫做活度系数法。
如果你选择nrtl方程,就称为nrtl方法,wilson方程就成为wilson物性方法(wilson property method)。
2.1、普遍化方法普遍化方法主要包括用于烃类物系计算的SRK方程、PR方程、BWRS方程、GS方程、IGS方程、BK10方程等,各方程的适用范围如下:热力学方程适用领域SRK气体、炼油过程的烃类物系SRKKD炼油过程的烃水物系,尤其高温、高压的气液液过程SRKM烃/醇等极性/非极性物系SRKH酮/水等极性和高压物系PR气体、炼油过程的烃类物系PRM烃/醇等极性/非极性物系的气液液过程PRH酮/水等极性和高压物系BWRS气体、炼油过程的烃类物系GS常压以上的炼油物系IGS炼油体系的气液液过程BK10原油常压、减压蒸馏过程2.2、液相活度系数方法液相活度系数方法主要包括用化工、石油化工物系气液、液液、气液液平衡及相关物性参数计算的NRTL(Non-Random Two Liquid)方程、UNIQUAC方程、WILSON 方程、UNIFAC方程、VANLAAR方程、FLORY方程、MARGULES方程等,各方程的适用范围如下:热力学方程适用领域NRTL有液相活度系数可以利用的化工、石油化工极性物系UNIQUAC没有提供气液、液液平衡数据的化工、石油化工极性物系WILSON极性物系的气液过程UNIFAC任何已知组分结构的物系VANLAAR化工、石油化工极性物系的气液、液液过程FLORY化工、石油化工极性物系的气液、液液过程MARGULES化工、石油化工极性物系的气液、液液过程2.3、专用数据包方法PRO/II专用数据包用于计算指定物系的气液、液液平衡及相关物性参数,主要包括GLYCOL数据包、SOUR WATER数据包、ALCOHOL数据包、AMINE数据包等,各专用数据包的适用范围如下:专用数据包适用领域GLYCOL含有水、乙二醇、三甘醇和气体组分物系的脱水过程。
温度26—204℃;压力≤13.6MPaSOUR WATER含有H2S、NH3、CO2、H2O物系的计算。
温度20—150℃;压力≤0.345MPa (原始关联式);压力≤19.3MPa(修正Van Der Waals方程计算气相逸度)ALCOHOL含有醇、H2O和其他极性物系气液、液液、气液液过程。
PENG-ROB物性方程适用于所有温度及压力下的非极性或极性较弱的混合物体系PR-BM物性方程适用于所有温度及压力下非极性或者极性较弱的体系
PRMHV2物性方程适用于较高温度及压力下极性或非极性的化合物混合体系PSRK物性方程适用于较高温度及压力下极性或非极性的轻组分气体化合物体系RKS-BM
物性方程适用于所有温度及压力下非极性或者极性较弱的体系
RKSMHV2
物性方程适用于较高温度及压力下极性或非极性的轻组分气体化合物体系
RK-SOAVE
物性方程适用于所有温度及压力下的非极性或极性较弱的混合物体系
RKSWS
物性方程适用于较高温度及压力下极性或非极性的轻组分气体化合物体系
SR-POLAR
物性方程适用于较高温度及压力下极性或非极性的轻组分气体化合物体系UNIQUAC
物性方程适用于极性和非极性强非理想体系
不同应用推荐的方法
用这些表作为指南给你的模拟选择最好的物性方法油和气产品。
第二讲流体输送设备模拟一、流体输送设备介绍流体输送设备属于压力改变器类(Pressure Changers),共六种模型。
1.Pump模型该模型适用于模拟泵(Pump)和涡轮机(Turbine)两种单元设备。
Pump的连接图形如下:Pump模型(在Block中需要加入如下信息)有五种工作方式:排出压力(Discharge Pressure)泵的排出压力表示被送液体经过泵后所具有的总压力能,泵依靠此能量完成输送液体,是泵的主要考核指标之一。
化工用泵的排出压力应由化工工艺的要求确定,是化工用泵的主要设计和选购设计依据。
叶片泵的排出压力为其吸入压力与被送液体流经叶轮后产生的压差(扬程)之和;容积泵的排出压力取决于排出系统的压力。
特性曲线(Performance Curve)泵的特性曲线(Performance curve)是根据水泵在不同流量下对应的出口压力绘制的一组曲线,选用的水泵出厂资料里有特性曲线,可以查看。
泵特性曲线有三种输入方式: 列表数据Tabular Data1-1 3-3多项式Polynomials用户子程序User SubroutinesPump的举例说明将压力为1.5bar、流量为100kg/hr、25℃的清水用水泵输送,要求其排出压力为6bar,计算所需泵的功率是多少?解:采用“泵的排出压力”进行功率计算时:第一步: 启动Aspen Plus后,选择Template,如下所示:建立泵的模型。
第二步:设置泵的参数注意不要忘记在Accounting标签里填写User name。
在Components中输入水的分子式或英文信息。
在Properties中选择property method的方法是IDEAL(NRTL)。
在Streams 中Input 里输入已知条件。
在Blocks 中将model 的类型选择为Pump ,Pump outlet specification 中的Discharge pressure 选择6bar 。