用aspen_plus作各种类型的闪蒸计算
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1 绪论不论是设计生产聚乙烯的大型装置,还是检测生物试剂的微型反应器,计算机都使化学工程师设计和分析过程的方法发生了革命性的变化。
实际上,今天许多本科生研究的工程问题就复杂性而言与三四十年前的博士生研究的问题是类似的。
现在计算机程序能以过去所花时间的很小的百分数来求解困难的问题。
今天,不再必须为有效地利用计算机而自已编写软件程序。
计算机程序能为你进行数值计算,但你仍需要理解如何将这些程序用于特定的工程挑战问题。
本书的目的是帮助你更好地完成化学工程实践。
计算机已成为使化学工程发生具有深远影响的发展的重要工具。
遗憾的是,计算机不像激光唱机这样简单,对激光唱机,你插入一张唱片,按一下按钮,每次都会产生相同的结果。
对于计算机程序,有时你向它们提供的参数并不能使它们正确地工作。
因此,你必须仔细、明智地应用它们。
本书还将:(1)用实例说明你作为化学工程师可能需要解决的问题;(2)对你可能使用的计算机程序的类型进行比较,并说明对特定的应用问题哪种程序是最好的;(3)详述如何检查你的运算,以确保你已经正确地解决了问题。
计算机技巧的价值是无法衡量的,但作为一个工程师,你也需要理解物理现象。
每个阐述化学工程应用的章节都由以通用的术语描述物理问题开始。
然后,将这些术语翻译成数学语言,以便由计算机进行描述。
接着,该章节将提供几道求解这类问题的例题,并一步一步地给出说明,使你能在自己的计算机上循序渐进地求解。
有时同一问题可用不同的程序求解,使你能了解每种程序的优点。
最后,各章节将提供一些比较复杂的问题,可由教师布置作为家庭作业。
本书中的所有例题都示范了如何验证你的工作及如何理解计算机向你提供的答案。
在使用计算机时,了解计算机是否获得了正确的答案常常是至关重要的。
如果你遵循这种策略:(1)求解问题;(2)验证你的计算;(3)清楚理解你的答案是如何获得的。
你将会毫无困难地使你的指导教师或上司相信你的答案,对无法解析求解的问题,你将获得1.1 本书结构如表1.1所示,本书由11章和6个附录组成。
闪蒸是化工行业比较常见的单元操作,闪蒸类型很多,最常见的是绝热闪蒸和等温闪蒸,也可以指定温度或压力算,只需指定duty的数值,或指定气体分数为0-1之间某个数值的计算。
闪蒸操作的自由度为C(组分数)+4,可以从闪蒸罐温度,压力,气体分数,热负荷这四项中选任意两个。
4U* F.c*I8\"t7t)l;[2V[本帖最后由lsrwan于2009-4-1421:39编辑]c1.JPG(6.4KB,下载次数:70)建立流程,然后点data->setupc2.JPG(12.34KB,下载次数:33)老规矩,输入帐号c2.5.JPG(15.66KB,下载次数:31)选取组分c3.JPG(29.89KB,下载次数:33)选取热力学方法c4.JPG(26.64KB,下载次数:28)这是NRTL的参数,不必理会直接nextc5.JPG(26.45KB,下载次数:33)输入流体的参数,此时该流体处于气液平衡状态c6.JPG(13.07KB,下载次数:32)等温闪蒸,罐的压力温度与流体相同,这是理想状体,实际很难完全实现c7.JPG(39.31KB,下载次数:35)等温闪蒸结果,可以看出进行了分离绝热闪蒸设置,duty为0c9.JPG(38.14KB,下载次数:35)绝热闪蒸结果,可以看出流体1的焓为流体23之和c10.JPG(13.75KB,下载次数:32)这是泡点压力计算的设置c11.JPG(33.65KB,下载次数:29)通过计算可以知道与用aspen properties结果是一样一样的c12.JPG(13.51KB,下载次数:31)这是露点压力计算的设置c13.JPG(34.21KB,下载次数:33)它与用aspen properties结果也是一样一样的c14.JPG(13.83KB,下载次数:29)泡点温度计算的设置c15.JPG(34.03KB,下载次数:29)泡点温度计算的结果c16.JPG(13.69KB,下载次数:26)露点温度计算的设置c17.JPG(34.83KB,下载次数:29)露点温度计算的结果附图是我做用aspen propertires的进料组成下的80F,15Psia条件下的泡点与露点的温度及压力,可以看出泡点因此进料也是80F),那么压力就必须设在泡点压力与露点压力之间,如果我设的闪蒸罐的压力比泡点压力还要的闪蒸罐的压力比露点压力还要低,那么进入闪蒸罐的流体将全部气化而从罐顶流出,也起不到分离的作用,这计算露点与泡点时,为什么把压力设为15psia,是这样的,当你进行露点温度与泡点温度计算的时候,计算的结度与泡点温度,我设为15psia比一个大气压稍大一点,这样的压力比较常见,因此我选的是15psia。
在这里选择输入数据和输出结果的单位集,在setup-units sets中可以自己定义一个单位集选择运行类型、输入模式、物流级别、流率基准、环境压力及有效相态在这里可以选择是否采用自由水计算在description中可以输入一些说明性的文字,这些文字会出现在结果报告的开头选择该项时,会在每个模块运行和结束时进行质量平衡检验,不选该项时可减少模拟中产生的错误和警告信息选择该项时,进行能量平衡计算,不选该项时,不进行能量平衡计算,不计算焓、熵和自由能,可以减少计算时间,但是热流和功流不能出现在仅对模型进行质量平衡的模拟中。
在只做质量平衡计算时,不能使用下列模块:BatchFrac、PetroFrac、Compr、Pipeline、Crystallizer、Pump、Extract、RadFrac、Heatx、RateFrac、Mcompr、Requll、Mheatx、Rgibbs、MultiFrac、SCFrac选择该项,通过分子式和原子量来计算模拟中所有组分的分子量,如果不选择该项,就采用aspenplus数据库中的分子量。
但数据库中的分子量对于一些原子平衡非常重要的应用来说,还不够准确,如反应器模型选择该项,将使用以前计算过程的结果作为初值。
若不选择该项,必须在每个新的计算过程中,进行初始化或使用初始估值。
闪蒸失败时绕过Prop-Set计算,选择该项,如果出现闪蒸失败,将不计算Prop-Set。
如果在出现闪蒸错误的情况下计算Prop-Set,那么物性集的计算是不可靠的,而且可能产生进一步的错误。
检查化学反应计量系数。
如果规定了化学反应计量系数,aspenplus在化学计量系数和组分分子量的基础上检查化学计量的质量平衡。
在质量平衡容差框中可以规定质量平衡的化学计量检查的绝对容差,缺省值是1kg/kgmole。
在这两个单选按钮中,可以选择如果发生质量不平衡,在输入解释期间是给出一个错误还是警告。
在这里规定闪蒸计算的温度和压力的上下限值。
化工流程模拟软件Aspen Plus各模块的介绍化工流程模拟软件Aspen Plus各模块的介绍2011-07-18 10:41ASPEN PLUS是大型通用流程模拟系统,源起于美国能源部在七十年代后期在麻省理工学院MIT组织会战,要求开发新型第三代流程模拟软件。
这个项目称为"先进过程工程系统"(Advanced System for Process Engineering)简称ASPEN。
这一大型项目于1981年底完成。
1982年Aspen Tech公司成立将其商品化,称为ASPEN PLUS。
这一软件经过15年不断改进、扩充、提高,已经历了九个版本,成为全世界公认的标准大型流程模拟软件,用户接近上千个。
全世界各大化工、石化生产厂家及著名工程公司都是ASPEN PLUS的用户。
ASPEN IQ-推理传感器建模和实施软件包Aspen IQ是AspenTech一个建立和实现推理技术的软件包,它使得建立和实现线性的和非线性的仪表变得非常容易,灵活的分析和实验室模块自动地调解推理的性质可以确保精度。
·一、软仪表技术Aspen IQ,AspenTech新的推理技术软件包具有功能强大的离线及在线模块,它的模块化的体系结构提供给用户各种灵活的方式以用于在各种集散系统和计算机平台上高效地开发软仪表。
推理预估是许多先进控制系统的基本要素,关键性质的变量(例如石脑油的95%点,聚合物的熔融指数)通常是通过推理而不是直接测量的,软仪表通常为了冗余性而在这些系统中用作分析器。
环境保护法现在强制过程工厂要测定排放物的标准,并且批准软仪表技术可以应用,而且是经济的替代手段,可以代替昂贵的分析仪。
Aspen IQ是用Microsoft标准来开发的,完全基于WindowNT,是一个网络软件。
·二、主要特性·1.在线·嵌入稳态检测仪※可以独立使用也可以与DMC Plus和InfoPlus.21集成※提供分析器和实验室模型的更新※具有范围很大的各种DCS及信息系统接口※可用于过程检测※不需要编程或生成源码·2.离线※一个开放推理仪表的工具套件:有PLS,模糊的PLS,神经源网络和以严格模型为基础的线性化方法※模型评估的图形分析工具※建模工具如变量的选择,dead-time模测和动态分析工具※预测库允许将来的扩充,例如应用于某些特别的工艺模型·三、Aspen IQ的在线工具·1.基本软件包包括用于实现在线推理仪表的一套基本Aspen IQ模块,这些模块允许用户生成线性的推理模型,检验原始的在线分析信号和更新推理模型。
【软件】看完这些,Aspen工艺模拟收敛问题不再难!寻找最美化工情侣活动进行中,点击上方图片,即可投票哦小7:过程模拟软件提供一种强大的工程设计环境,就可以实现更高的效率,不同领域的人员可以在相同的条件下协作,从生产质量、运行成本、资本成本和能源使用等方面评估多种设计方案。
而在流程模拟过程中面对收敛问题,无论是流程收敛问题还是单元模块收敛的问题,常常困扰着设计者们,在此小7粗略的总结了一些技巧和方法。
Aspen Plus中模拟计算有三种计算方法:序贯模块法(sequential Modular)。
联立方程法(Equation Oriented)和联立模块法 (Mixed Mode)。
序贯模块法对于流程中的所有的单元过程依照一定的计算顺序逐一求解,直至流程结束。
流程收敛收敛模块每个设计规定和撕裂流都有一个相关联的收敛模块。
收敛模块确定撕裂流或设计规定的操作变量的推测值在迭代过程中的更新方法。
Aspen Plus 定义的收敛模块的名字以字符“$.”开头,所以设计者定义的收敛模块的名字一定不要用字符“$.”开头。
要确定 Aspen Plus 定义的收敛模块,请看 Control Panel (控制面板)信息中的“Flowsheet analysis(流程分析)”部分。
收敛模块可在Data | Convergence | Convergence…下进行规定收敛模块的类型不同类型的收敛模块是用于下列不同用途的。
要收敛撕裂流,请用:WEGSTEINDIRECTBROYDENNEWTON要收敛设计规定,请用:SECANTBROYDENNEWTON要收敛设计规定和撕裂流,请用:BROYDENNEWTON对于优化,请用:BROYDENNEWTON在 Convergence | Conv Options | Defaults 窗体上可以规定全局的收敛选项。
流程顺序要确定Aspen Plus 进行流程计算的流程顺序,请看Control Panel (控制面板)中:流程计算的流程顺序也可在Control Panel左窗格中的“COMPUTATION ORDER FOR THE FLOWSHEET”部分查看。
闪蒸是化工行业比较常见的单元操作,闪蒸类型很多,最常见的是绝热闪蒸和等温闪蒸,也可以指定温度或压力算,只需指定duty的数值,或指定气体分数为0-1之间某个数值的计算。
闪蒸操作的自由度为C(组分数)+4,可以从闪蒸罐温度,压力,气体分数,热负荷这四项中选任意两个。
4U* F.c*I8\"t7t)l;[2V
[本帖最后由lsrwan于2009-4-1421:39编辑]
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建立流程,然后点data->setup
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老规矩,输入帐号
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选取组分
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选取热力学方法
c4.JPG(26.64KB,下载次数:28)这是NRTL的参数,不必理会直接next
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输入流体的参数,此时该流体处于气液平衡状态c6.JPG(13.07KB,下载次数:32)
等温闪蒸,罐的压力温度与流体相同,这是理想状体,实际很难完全实现
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等温闪蒸结果,可以看出进行了分离
绝热闪蒸设置,duty为0
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绝热闪蒸结果,可以看出流体1的焓为流体23之和
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这是泡点压力计算的设置
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通过计算可以知道与用aspen properties结果是一样一样的
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这是露点压力计算的设置
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它与用aspen properties结果也是一样一样的
c14.JPG(13.83KB,下载次数:29)泡点温度计算的设置
c15.JPG(34.03KB,下载次数:29)泡点温度计算的结果
c16.JPG(13.69KB,下载次数:26)露点温度计算的设置
c17.JPG(34.83KB,下载次数:29)露点温度计算的结果
附图是我做用aspen propertires的进料组成下的80F,15Psia条件下的泡点与露点的温度及压力,可以看出泡点因此进料也是80F),那么压力就必须设在泡点压力与露点压力之间,如果我设的闪蒸罐的压力比泡点压力还要的闪蒸罐的压力比露点压力还要低,那么进入闪蒸罐的流体将全部气化而从罐顶流出,也起不到分离的作用,这计算露点与泡点时,为什么把压力设为15psia,是这样的,当你进行露点温度与泡点温度计算的时候,计算的结度与泡点温度,我设为15psia比一个大气压稍大一点,这样的压力比较常见,因此我选的是15psia。
;u,G/F5b E 绝热闪蒸的时候我指定H与压力,去计算闪蒸温度及气体分数,我现在进料是0.9psia,如果我把闪蒸罐也指定为
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"计算露点与泡点时,为什么把压力设为15psia,是这样的,当你进行露点温度与泡点温度计算的时候,计算的度与泡点温度,我设为15psia比一个大气压稍大一点,这样的压力比较常见,因此我选的是15psia。
"
呵呵,我对这句话有点看法。
楼主的意思是只要进料组成和温度一定,不管系统多大压力,物料的泡点和露点都135.2F,这是何故呢?
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泡点结果.JPG(46.68KB,下载次数:16)露点设置.JPG(15.25KB,下载次数:15)
露点结果.JPG(48.8KB,下载次数:13)
我写这段话话的时候确实糊涂了,修改如下1{;~0y1g!b&S5}({$X7N:X
当你进行露点温度与泡点温度计算的时候,计算的结果与你设置的系统温度是没有关系的,
它只与进料的组成及流量及系统压力有关系,无论你设为多少压力都可以算出一个对应的泡
点或露点温度,当然前提是计算能够收敛,若系统含有较多的不凝性前提,如果去计算其泡
点是很任意失败的。
根据本帖前面的分析,等温闪蒸自由度为2,这里就指定了压力与气体分数(0)4T:_(\"v*s(i([,
n)b
最后谢谢楼上的指正。
绝热闪蒸操作的自由度为C(组分数)+3(郭天民,多元汽-液平衡与精馏,2002,pg184),指定进料组成占C-1压力中的一个,热负荷这时候不能任意指定,必须是零,否则就不再是”绝热“闪蒸。
-s V-i,r7c4O&N4W
等温闪蒸操作的自由度为C(组分数)+2(刘芙蓉等,分离工程及系统模拟,科学出版社,2001,pg36,原文并未自由度),这也就是说等温闪蒸与绝热闪蒸的一个不同之处是闪蒸结果与进料的温度压力是没关系的,这也是我果竟然是一样的,气相与液相的流量都没有变!$l"I'\1W6w:d`1`
这是我对闪蒸的最新理解,不知道对不对,欢迎各位海友指正!
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你的说法是对的,可以这样分析:8]&G o*{j1Y.[!T%V(Y
绝热闪蒸由于是绝热所以更进料的热状况有关,所以进料的温度压力决定了闪蒸结果
而等温闪蒸,你可以给定闪蒸罐的温度和压力,相当于可以抵流股进行热和功的输入换热输出,也就是你可以改变流股的温度和压力,通过改变闪蒸罐的温度和压力的方式,所以跟流股没关系
泡点、露点计算,应该与进料温度和压力无关,而与FLASH2的操作条件有关,如果计算的是在进料组成在某个压力下的泡点或露点温度,应该把Flash2的操作压力设为指定压力,vapor frac为0或1来进行计算,查看结果只需查看Flash2的温度即可。
对闪蒸过程的V-L 平衡了解的话,就应该明白这一点了。