HYSYS模拟简单流程讲义.pptx
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Hysys模拟反应过程
第4章 Hysys模拟反应过程
反应器单元的自由度
F1 , T1 , P1 x1 ,…,xc-1 F2 , T2 , P2 y1 ,…,yc-1
Q
ξ 1 ,ξ 2 ,…,ξr，ΔP
反应器单元的自由度
方程名称 物料平衡： 热量平衡： 压力平衡：P2 = P1-P 方程数目： 变量名程： 反应物： 产物： 方程数 c 1 1 c+2 变量数目 c+2 c+2
3. Equilibrium Reactor
Hysys反应模块
CSTR
Plug Flow
Equilibrium Reactor —平衡反应器
• 性质：根据化学反应方程式进行反应，按照化学平衡关系 式达到化学平衡，并同时达到相平衡。 • 用途：已知反应历程和平衡反应的反应方程式，不考虑动 力学可行性，计算同时达到化学平衡和相平衡的结果。
传热量
反应压降（状态变量，但须估计） 反应程度 变量数：
1
1 r 2(c+2)+r+2 (c+2)+r+2
自由度数：
反应器单元的自由度
• 指定进料c+2个自由度
反应器自由度：r + 2 r – 化学反应的数目 2 – 多种组合：压降、热负荷 压降、出口温度等
化学反应
• 涉及多相（例如气相、液相、反应固体和固体催 化剂）、各种几何形状（例如搅拌釜、管流、汇 聚和发散喷嘴、螺旋流和膜传递），以及各种动 量、热量和质量传递区域（例如粘性流、湍流、 传导、辐射、扩散和分散），尤其对连续过程， 化学反应器往往需专门设计。
教学目的
熟悉模拟软件中可获得的反应器模型类型 以及它们在过程模拟中的应用； 了解特定的反应过程的特点，选择相适应 的反应器类型或反应器网络，保证所需产 品组分足够的产率和选择性。
反应器单元的自由度
F1 , T1 , P1 x1 ,…,xc-1 F2 , T2 , P2 y1 ,…,yc-1
Q
ξ 1 ,ξ 2 ,…,ξr，ΔP
反应器单元的自由度
方程名称 物料平衡： 热量平衡： 压力平衡：P2 = P1-P 方程数目： 变量名程： 反应物： 产物： 方程数 c 1 1 c+2 变量数目 c+2 c+2
3. Equilibrium Reactor
Hysys反应模块
CSTR
Plug Flow
Equilibrium Reactor —平衡反应器
• 性质：根据化学反应方程式进行反应，按照化学平衡关系 式达到化学平衡，并同时达到相平衡。 • 用途：已知反应历程和平衡反应的反应方程式，不考虑动 力学可行性，计算同时达到化学平衡和相平衡的结果。
传热量
反应压降（状态变量，但须估计） 反应程度 变量数：
1
1 r 2(c+2)+r+2 (c+2)+r+2
自由度数：
反应器单元的自由度
• 指定进料c+2个自由度
反应器自由度：r + 2 r – 化学反应的数目 2 – 多种组合：压降、热负荷 压降、出口温度等
化学反应
• 涉及多相（例如气相、液相、反应固体和固体催 化剂）、各种几何形状（例如搅拌釜、管流、汇 聚和发散喷嘴、螺旋流和膜传递），以及各种动 量、热量和质量传递区域（例如粘性流、湍流、 传导、辐射、扩散和分散），尤其对连续过程， 化学反应器往往需专门设计。
教学目的
熟悉模拟软件中可获得的反应器模型类型 以及它们在过程模拟中的应用； 了解特定的反应过程的特点，选择相适应 的反应器类型或反应器网络，保证所需产 品组分足够的产率和选择性。
第5章 Hysys模拟换热过程
逆流换热器 • 当下列假设满足时，可用最简单的表达式确定： 1)两种流体均为定态流动； 2)两种流体以逆流或并流方式流动； 3)在整个换热器内传热总系数保持为常数； 4)每种流体都只有显焓的变化，具有恒定的比热容； 5)热损失可忽略不计。
传热计算方程
Q U A Tm Tm FT f ( R, S ) TLM
Individual Heat Curve
加权模型（Weighted Model）
• 管程和壳程压降（Tubeside and Shellside Delta P） (指定或者由进出口物流压差获得） • UA （指定或计算） • 独立热曲线详细数据 （Individual Heat Curve Details）
Hysys换热器模型（Heat Exchanger Model）
• 换热器设计（终点） (Endpoint) • 换热器设计（加权） (Weighted) （理想逆流设计模型） • 稳态核算（Steady State Rating）,Endpoint • 动态核算（Dynamic Rating） – 适用于基础（Basic）模型和详细（Detailed）模型 – 也可以应用在稳态模式下的换热器核算
进行外部循环迭代来更新压力曲线方法： dPdH 常数 dPdUA 常数 dPdA 常数 入口压力 出口压力
稳态核算（Steady State Rating）模型
• 终点（End Point）模型的扩展 • 它增加了核算计算功能 • 需提供详细的几何尺寸信息
• 常用来处理热曲线呈线性或接近线性的问题
四、管程与壳程的确定
(1) 不清洁或易结垢的物料应当流过易于清洗的一侧，对 于直管管束，一般通过管内，直管内易于清洗； (2) 需通过增大流速提高 h 的流体应选管程，因管程流 通截面积小于壳程，且易采用多程来提高流速； (3) 腐蚀性流体宜走管程，以免管束和壳体同时受腐蚀； (4) 压力高的流体宜选管程，以防止壳体受压； (5) 饱和蒸汽宜走壳程，冷凝液易于排出，其 h 与流速 无关； (6) 被冷却的流体一般走壳程，便于散热； (7) 粘度大、流量小的流体宜选壳程，因壳程的流道截面 和流向都在不断变化，在 Re>100 即可达到湍流。
传热计算方程
Q U A Tm Tm FT f ( R, S ) TLM
Individual Heat Curve
加权模型（Weighted Model）
• 管程和壳程压降（Tubeside and Shellside Delta P） (指定或者由进出口物流压差获得） • UA （指定或计算） • 独立热曲线详细数据 （Individual Heat Curve Details）
Hysys换热器模型（Heat Exchanger Model）
• 换热器设计（终点） (Endpoint) • 换热器设计（加权） (Weighted) （理想逆流设计模型） • 稳态核算（Steady State Rating）,Endpoint • 动态核算（Dynamic Rating） – 适用于基础（Basic）模型和详细（Detailed）模型 – 也可以应用在稳态模式下的换热器核算
进行外部循环迭代来更新压力曲线方法： dPdH 常数 dPdUA 常数 dPdA 常数 入口压力 出口压力
稳态核算（Steady State Rating）模型
• 终点（End Point）模型的扩展 • 它增加了核算计算功能 • 需提供详细的几何尺寸信息
• 常用来处理热曲线呈线性或接近线性的问题
四、管程与壳程的确定
(1) 不清洁或易结垢的物料应当流过易于清洗的一侧，对 于直管管束，一般通过管内，直管内易于清洗； (2) 需通过增大流速提高 h 的流体应选管程，因管程流 通截面积小于壳程，且易采用多程来提高流速； (3) 腐蚀性流体宜走管程，以免管束和壳体同时受腐蚀； (4) 压力高的流体宜选管程，以防止壳体受压； (5) 饱和蒸汽宜走壳程，冷凝液易于排出，其 h 与流速 无关； (6) 被冷却的流体一般走壳程，便于散热； (7) 粘度大、流量小的流体宜选壳程，因壳程的流道截面 和流向都在不断变化，在 Re>100 即可达到湍流。
第6章 化工流程模拟软件HYSYS
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稳态模拟的具体步骤: 稳态模拟的具体步骤:
稳态模拟的具体步骤.doc
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6.4.3 精馏
例题6-3.doc
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6.4.4 反应
例题6-4.doc
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图6-14 流体输送例题附图
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针对该问题的模拟步骤如下: 针对该问题的模拟步骤如下:
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(2)模拟环境 ) 在模拟基础管理中完成了相关定义后, 就可以点击右下侧的"Enter Simulation Environment"按钮进入模拟环境 .可用的对 象包括物流,能流,设备,调节器,数据 表等,可通过点击->移动->点击的顺序 放置在PFD图上.
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HYSYS菜单栏
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6.3.2 HYSYS使用步骤 使用步骤
流程模拟软件HYSYSPPT课件
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6.2.1 Aspen工程套件
Aspen Plus具有如下特点：
➢ 齐备的单元操作模块； ➢ 工业上最适用和完备的物性系统； ➢ 快速可靠的流程模拟技术； ➢ 具有经济评价功能； ➢ 方便灵活的用户操作环境。
6.1.3 模型化
稳态
动态
单 机理
系
元 模型
统
模
模
型
型
系统结 构模型
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集中参数模型 代数方程
分布参 数模型
一维 多维
常微分方 程
偏微分方 程
经验模型
代数方程
图（矩阵）
常微分 方程
偏微分 方程
偏微分 方程
常微分 方程
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6.2.5 DSO
该系统由仿DCS、物性数据库、单元操作模 块库、智能评分模块及调度模块等构成。DSO工 艺平台遵循大型系统软件开发原则，依据一定的 规则，将所要模拟的化工过程切分成为相互间没 有或只有较少交互作用的各个独立部分（对象）， 主要包括组分、物流、设备、仪表、调节器、开 关、手操器、阀等，分别用相应的类予以描述。
6.1 化工流程模拟介绍
6.1.1 流程模拟分类 6.1.2 化工流程模拟的步骤 6.1.3 模型化 6.1.4 流程模拟
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hysys简单使用
1.hysys3.1安装1.双击“setup"开始安装，(遇到提示的话选择"稍后注册")一直点“next”，等提示你选择安装位置的时候，可以更改安装位置，但不要更改后面文件夹名2.安装完后，打开hysys\creak,将文件strgxi2.dll,lservrc,lsapiw32.dll复制到下面文件夹Program Files\Common Files\Hyprotech\Shared里面（在c盘）将文件lservrc复制到\Hyprotech\HYSYS3.1里面（在你选择的安装位置）3.在程序菜单里选择Hyprotech\HYSYS3.1\HYSYS就可运行2.hysys简单使用做一个简单的流程，对C1，C2，C3，IC4，NC4，IC5，NC5，C6组成的气进行体压缩，冷却，分离。
2.1流体包设置这里介绍最简单的流体包的设置。
打开HYSYS,进入下面界面,图12.1.1添加组分点击图中所示部分新建一个流程,出现以下界面(图2),图中选中的是（组分），点红色所示按纽表示添加一组组分，hysys自动名名为，进入图3为组分组添加组分。
图2在match框里输入组分的化学式,然后在下面选中所需要的组分,然后回车,依次重复添加其他组分(这里输入C1，C2，C3，IC4，NC4，IC5，NC5，C6几个个组分),完成后关闭该窗体。
此时组分添加完毕图32.1.2选择性质包点击图2中蓝色所示部分,在出现的窗体中点击”ADD”按纽，出现图4图4选择图4所示的PR方程，（此时已经建立了一个由组分组以及性质包PR所组成的流体包，见图4）然后关闭该窗体,然后点击图5所示按纽进入模拟界面图52.2开始模拟2.2.1画流程（1）按F4出现工具面板图6（2）先建立一个物流1(点上图中右边工具栏里的，,然后在左边将其画出来。
hysys 默认物流名为”1“（可以修改，后面会提到，图中为feed gas),然后依次画出图中所示设备.(设备还没连接好,因此其为红色如图6),（这里为了方便，是将所有设备画出后再进行连接的，在实际中应该每建立一个设备，连接好并且计算成功后再建立下一个设备）（3）连接设备点击下图所示按纽，（连接按纽）图7图8然后将鼠标移动致物流1,此时物流1的箭头上出现蓝点,用鼠标拖动蓝点到所需连接的设备(此时设备上也出现蓝点)的蓝点上松开,设备连接也是如此.(能流连接同上,注意能流是红色的点如图8)注意有些设备需要能流,有些不需要(如果一个设备的物流,能流全部连接好的话,设备会变成图9的颜色,否则为红色).按图9连接好后。
HYSYS培训教程-7-气体集输课件-62页PPT资料
注：所有函数前面必须添加“+”（简单数学运算）或“” （逻辑运算、三角函数、对数等运算）才能执行运算
2019/11/28
Copyright LandTech. 20019/9
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添加管段
3. 点击添加段按钮，向管路单元模块添加第一个小段。规定下列段信息。
水平管路的梯度是0。负的梯度表明出口位置高于入口。
4. 点击浏览段按钮，去规定直径。 5. 选择序列40 作为管路序列。
HYSYS包含一个有三种管路序列的数据库，40，80，160。
6. 从可应用的直径列名组中，选择76.20mm (3 inch)直径的管子，点击规定 按钮，HYSYS 会计算其内径和外径。 7. 使用缺省的管子材质，低碳钢，和缺省的粗糙度，4.572e5m(0.0018inch)。
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添加管段
9. 切换到全局HTC 单选按钮，输入环境温度5℃（40℉）。 10. 切换到估计HTC页，完成该页如下：
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培训内容
1. 工况介绍 2. 学习目的 3. 前提 4. 工艺预览 5. 搭接模拟
6. 添加管段 7. 完成模拟 8. 分析结果
HYSYS 培训教程
AspenTech 战略联盟： 陆地科学技术发展有限责任公司 2019年10月
HYSYS 培训教程 ——气体集输
陆地科技 2019年10月
LandTech培训材料
培训内容
1. 工况介绍
2. 学习目的
3. 前提
4. 工艺预览
5. 搭接模拟
hysys入门详细教程
启动模拟工况介绍启动模拟模块介绍创建HYSYS模拟所必需的一些基本概念。
在本工作间中定义3个气体物流，他们将用作气体加工厂的进料。
另外，要在此学习怎样通过使用相图和属性表公用工具确定物流的属性。
学习目的●HYSYS 结构和界面●定义流体包(物性包, 组分, 虚拟组分)●修改/自定义单位集●添加物流●理解闪蒸计算●使用物流公用工具 (相图, 属性表)●自定义工作薄模拟基础管理器HYSYS的流体包包含执行闪蒸和物性计算必需的所有信息。
这种方式把所有信息（物性包、组分、虚拟组分、交互作用参数、反应、列表数据等等）都定义在一个完整的环境里。
这种方法有4个突出优点：●所有相关的信息定义在一起，易于信息的创建和修改●流体包可以存储，作为完整定义的课题用于任何模拟●组分列表可以从流体包中单独提出来存储，作为完整定义的课题用于任何模拟●同一个模拟中可以使用多个流体包，但是它们都需在共同的基础管理器中定义模拟基础管理器是在模拟中创建和操纵多个流体包或组分列表的属性窗口。
模拟基础管理器的开放式表页可以创建独立的组分列表，能与工况中的单个流体包相联结。
基础管理器的第一个表页用于管理工况中的组分列表。
有几个按钮如下：中国石油大庆仿真培训基地 1图1：按钮标识意义View 访问所选组分列表的属性窗口。
Add 创建组分列表。
注：组分列表可以经由流体包性质窗口添加。
Delete 从模拟中删除所选组分列表。
Copy 拷贝所选组分列表。
Import 从磁盘中导入预先定义的组分列表。
组分列表的扩展名为（.cml）Export 把所选组分列表导出到磁盘中。
所导出的组分列表可以通过导入功能用在另外的工况中。
可以通过使用热键Ctrl B从模拟的任何地方重新进入模拟基础管理器，或通过点击工具栏的基础环境图标进入。
（注：基础环境图标。
）在当前流体包组别中有几个按钮：马后炮网共享论坛 2图2：按钮标识意义View 只是激活工况中存在的流体包，浏览所选流体包的属性窗口。
Hysys使用介绍PPT教案
Peng-Robinson： This model is ideal for VLE calculations as well as calculating liquid densities for hydrocarbon systems. Several enhancements to the original PR model were made to extend its range of applicability and to improve its predictions for some nonideal systems. However, in situations where highly non-ideal systems are encountered, the use of Activity Models is recommended.
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Sour PR： Combines the PR equation of state and Wilson's APISour Model for handling sour water systems.
Sour SRK： Combines the Soave Redlich Kwong and Wilson's APISour Model.
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热力学方法
PR：〉-271C，〈1000Bar SRK > -143C, <359Bar 半经验模型：
CS （Chao – Seader) -18C – 260, < 100Bar GS ( Grayson - Streed) -18C – 425, < 200Bar GS是在CS的基础上发展起来的尤其适合高含氢系统。采用Lee-Kesler方
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Sour PR： Combines the PR equation of state and Wilson's APISour Model for handling sour water systems.
Sour SRK： Combines the Soave Redlich Kwong and Wilson's APISour Model.
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热力学方法
PR：〉-271C，〈1000Bar SRK > -143C, <359Bar 半经验模型：
CS （Chao – Seader) -18C – 260, < 100Bar GS ( Grayson - Streed) -18C – 425, < 200Bar GS是在CS的基础上发展起来的尤其适合高含氢系统。采用Lee-Kesler方
Hysys模拟分离过程解读
• 可选参数：
– 产物相态 – 热力学模型 – 夹带选项（carry over opitions，模拟真实工 况）
闪蒸类型
• • • • • 绝热闪蒸：绝热或指定热负荷下的汽液平衡状态 等温闪蒸：指定温度下的汽液平衡状态 露点闪蒸：指定压力下的露点温度 泡点闪蒸：指定压力下的泡点温度 等熵闪蒸：等熵变化后的温度、压力和所需要的 热负荷
简捷精馏(shortcut)
• 用全回流塔进行 Fenske-Underwood 精馏计算 • 可以计算塔板的最小Fenske 塔板数以及最小的 Underwood 回流比。 • 使用设定的回流比计算富集和抽提工段中汽体和 液体的流动速率，冷凝器负载和再沸器负载，理 想的板的数量，以及最佳进料位置。 • 全回流塔只是塔性能的估计并受到简单的回流塔 的限制。对于更多的实际的结果要使用严格的塔 选项，这些操作仅可以为大多数的简单的塔提供 初始估计值
气液出口压力 气出口压力 =进口压力 =进口压力 -DP-DP2 -DP
220-14-4 kPa 220 kPa 220-14 kPa
220-14 kPa
分离器的三个选项
Flash —应用示例（1）
• 流量为 1000 kg/hr 压力为 0.11 MPa 含乙 醇 70%、水30%w的饱和蒸汽在蒸汽冷凝 器中部分冷凝，冷凝物流的汽液比（摩尔） =1/3。 • 求离开冷凝器的汽、液两相的温度和组成。
I.闪蒸(Flash drum)
• 执行给定热力学条件下的汽 液平衡或汽 液 平衡计算， 输出一股汽相和一股（或两 股） 液相产物。 • 用于模拟闪蒸器、蒸发器、气液分离器 等。 • 闪蒸单元自由度： 2
闪蒸单元的模型
PV=PL TV=TL y i= k i· xi (i=1,…，c) TF, P F,F F,z1,…,zc FF· zi=FV· yi+FL· xi (i=1，…，c-1) FF=FV+FL hF· FF+Q=hV· FV+hL· FL
Hysys模拟反应过程
• 定义反应集Reaction Set • 定义反应（选择Equilibrium） • 输入反应的化学计量系数 • 在Flowsheet →reaction package下建立当前反应
集(Current reaction set) • 建立equilibrium反应器单元，选择进料物流，给
定产物和热量流名称 • 在equilibrium中Reaction选项卡中选择Reaction
Yield Shift Reactor——变产率反应器
适用于没有模型或模型过于复杂的反应
• 根据每一种产物与输入物流间的产率关系进行反 应，只考虑总质量平衡，不考虑元素平衡
• 只知化学反应式和各产物间的相对产率，不知化 学计量关系
• 在变产率反应器中有两种方法设定反应： 产率或者转化率
（二）热力学平衡类反应器
1. Conversion Reactor
Hysys反应模块
CSTR Plug Flow
Conversion Reactor——转化率反应器
• 按照化学反应方程式中的计量关系进行反应，指 定某一反应物的转化率
• 已知化学反应方程式和每一反应的转化率或产量， 不知化学动力学关系。
• Conversion% (x%=C0+C1*T+C2*T2)
Conversion Reactor — 示例1
• 甲烷与水蒸汽在镍催化剂下的转化反应：
CH4 2H2O CO2 4H2
原料气中甲烷与水蒸汽的摩尔比为14，流量为100 kmol/hr。
若反应在恒压及等温条件下进行，系统总压为0.1013 MPa，温度为750 ℃，当反应器出口处CH4转化率为73% 时，CO2和H2的产量是多少？反应热负荷是多少？ 步骤：定义组分、流体包、反应，定义原料，定义反应集
集(Current reaction set) • 建立equilibrium反应器单元，选择进料物流，给
定产物和热量流名称 • 在equilibrium中Reaction选项卡中选择Reaction
Yield Shift Reactor——变产率反应器
适用于没有模型或模型过于复杂的反应
• 根据每一种产物与输入物流间的产率关系进行反 应，只考虑总质量平衡，不考虑元素平衡
• 只知化学反应式和各产物间的相对产率，不知化 学计量关系
• 在变产率反应器中有两种方法设定反应： 产率或者转化率
（二）热力学平衡类反应器
1. Conversion Reactor
Hysys反应模块
CSTR Plug Flow
Conversion Reactor——转化率反应器
• 按照化学反应方程式中的计量关系进行反应，指 定某一反应物的转化率
• 已知化学反应方程式和每一反应的转化率或产量， 不知化学动力学关系。
• Conversion% (x%=C0+C1*T+C2*T2)
Conversion Reactor — 示例1
• 甲烷与水蒸汽在镍催化剂下的转化反应：
CH4 2H2O CO2 4H2
原料气中甲烷与水蒸汽的摩尔比为14，流量为100 kmol/hr。
若反应在恒压及等温条件下进行，系统总压为0.1013 MPa，温度为750 ℃，当反应器出口处CH4转化率为73% 时，CO2和H2的产量是多少？反应热负荷是多少？ 步骤：定义组分、流体包、反应，定义原料，定义反应集
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Attach streams named LTSLiq and SepLiq to inlet of the Mixer just created and rename outlet of it to TowerFeed
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ห้องสมุดไป่ตู้
• 6、Almost any situation---good or bad---is affected by the attitude we bring to. ----Lucius Annaus Seneca差不多任何一种处境---无论是好是坏---都受到我们对待处境态度的影响。11时3分11时3分5Aug-208.5.2020
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过程成套装备技术
HYSYS模拟天然气处理
制冷系统中除去天然气（含N2、CO2、C1~nC4）的重烃，
混合气体进入入口分离器（InletSep）脱除自由水，分离器气相出口流股进入换热器 预冷（冷量由制冷后的气体提供），然后进入冷却器降温（冷却器由丙烷蒸发降温 提供冷量C3Duty），制冷后的气体进入低温分离器LTS，分离后上部的干气去换热 器提供冷量，之后成为商品气。分离后下部的液体与入口分析器下部的自由水混合 进入脱丙烷塔，上部气体主要组成为C1C2C3，下部为重烃达到分离目的。
3
3.
1 2
3
2.
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4.
6MMCFD
5.
1、 2、 3、 4、
5、
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1
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Attach the CoolGas and Inlet of E-100
10 Change name to LTS, and attach the upper stream to the LTSVap,and create a lower stream named LTSLiq
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谢谢观看 12、Treat other people as you hope they will treat you.你希望别人如何对待你，你就如何对待别人。11时3分11时3分5-Aug-208.5.2020
13、To do whatever needs to be done to preserve this last and greatest bastion of freedom. (Ronald Reagan , American President ) 为了保住这最后的、最伟大的自由堡垒，我们必须尽我们所能。20.
• 3、Patience is bitter, but its fruit is sweet. (Jean Jacques Rousseau , French thinker)忍耐是痛苦的，但它的果实是甜蜜的。11:038.5.202011:038.5.202011:0311:03:108.5.202011:038.5.2020