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Aspen第五讲

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Aspen第五讲 ———— 分离过程模拟设计（Separation Process） Aspen plus分离过程分为两大类： 一、 简单分离单元模型（Separators）

二、 塔设备单元模型(Columns) 首先介绍简单分离单元模型： 简单分离单元模型包含有5个模块  两相闪蒸器 Flash2模块执行给定热力学条件下的汽-液平衡或汽-液-液平衡计算，输出一股汽相和一股液相产物。用于模拟闪蒸器、蒸发器、气液分离器等。 其物流连接图如下（只需连接红色物流箭头）： Flash2模块（Block）的模型参数有3组： 1、 闪蒸设定(Flash Specifications) (1) 温度（Temperature） (2) 压力（Pressure） (3) 蒸汽分率（Vapor Fraction） (4) 热负荷（Heat Duty） 从以上4个参数中选定2个。 2、 有效相态（Valid Phase） (1) 汽-液相（Vapor-Liquid） (2) 汽-液-液相（Vapor-Liquid-Liquid） (3) 汽-液-游离水相（Vapor-Liquid-Free Water） 从以上3个参数中选定1个。 3、 液沫夹带（Liquid Entrainment in Vapor Stream） 液相在汽相中的夹带分率，介于0-1之间。

气相产物 液相产物 举例：

解： 第一步：建立模型：

第二步：参数设置：

塔板上气液两相接触时，一部分液滴被上升气流夹带到上一层塔板，这种现象称为液沫夹带。 一种阻碍蒸馏提纯的现象 第三步: 开始运算。 Heater Example 4Stream IDFEEDLIQUIDVAPORTemperatureC 87.3 82.4 82.4Pressurebar 1.100 1.100 1.100Vapor Frac 1.000 0.000 1.000Mole Flowkmol/hr 31.847 23.885 7.962Mass Flowkg/hr 1000.000 716.066 283.934Volume Flowcum/hr 867.583 0.920 213.961EnthalpyMMkcal/hr -1.790 -1.577 -0.445Mass Flowkg/hr ETHANOL 700.000 469.274 230.726 WATER 300.000 246.792 53.208Mass Frac ETHANOL 0.700 0.655 0.813 WATER 0.300 0.345 0.187Mole Flowkmol/hr ETHANOL 15.195 10.186 5.008 WATER 16.653 13.699 2.954Mole Frac ETHANOL 0.477 0.426 0.629 WATER 0.523 0.574 0.371 例题2： 解：其他步骤同例1，仅需在Block中做如下改动： 计算结果如下： Heater Example 4Stream IDFEEDLIQUIDVAPORTemperatureC 120.0 90.3 90.3Pressurebar 5.000 1.500 1.500Vapor Frac 0.000 0.000 1.000Mole Flowkmol/hr 31.847 28.895 2.952Mass Flowkg/hr 1000.000 894.016 105.984Volume Flowcum/hr 1.390 1.174 59.482EnthalpyMMkcal/hr -2.064 -1.899 -0.165Mass Flowkg/hr ETHANOL 700.000 613.302 86.698 WATER 300.000 280.714 19.286Mass Frac ETHANOL 0.700 0.686 0.818 WATER 0.300 0.314 0.182Mole Flowkmol/hr ETHANOL 15.195 13.313 1.882 WATER 16.653 15.582 1.071Mole Frac ETHANOL 0.477 0.461 0.637 WATER 0.523 0.539 0.363 例题3： 解：在Block中做如下改动：

Liquid entrainment的值介于0-1之间，即液沫占气体总量的百分数。如果50%的液沫夹带现象出现，会导致什么后果？

液沫夹带 Heater Example 4Stream IDFEEDLIQUIDVAPORTemperatureC 20.0 108.8 108.8Pressurebar 2.000 2.000 2.000Vapor Frac 0.000 0.000 0.491Mole Flowkmol/hr 44.021 14.852 29.170Mass Flowkg/hr 1000.000 277.868 722.132Volume Flowcum/hr 1.081 0.311 227.642EnthalpyMMkcal/hr -2.971 -0.988 -1.772Mass Flowkg/hr ACETONE 300.000 14.950 285.050 WATER 700.000 262.918 437.082Mass Frac ACETONE 0.300 0.054 0.395 WATER 0.700 0.946 0.605Mole Flowkmol/hr ACETONE 5.165 0.257 4.908 WATER 38.856 14.594 24.262Mole Frac ACETONE 0.117 0.017 0.168 WATER 0.883 0.983 0.832

Heater Example 4Stream IDFEEDLIQUIDVAPORTemperatureC 20.0 108.8 108.8Pressurebar 2.000 2.000 2.000Vapor Frac 0.000 0.000 1.000Mole Flowkmol/hr 44.021 29.703 14.318Mass Flowkg/hr 1000.000 555.736 444.264Volume Flowcum/hr 1.081 0.623 227.331EnthalpyMMkcal/hr -2.971 -1.977 -0.784Mass Flowkg/hr ACETONE 300.000 29.901 270.099 WATER 700.000 525.835 174.165Mass Frac ACETONE 0.300 0.054 0.608 WATER 0.700 0.946 0.392Mole Flowkmol/hr ACETONE 5.165 0.515 4.650 WATER 38.856 29.188 9.668Mole Frac ACETONE 0.117 0.017 0.325 WATER 0.883 0.983 0.675

有50%的液沫夹带 有0%的液沫夹带  三相闪蒸器 Flash3模块执行给定热力学条件下的汽-液-液平衡计算，输出一股汽相和两股液相产物。用于模拟闪蒸器、蒸发器、液-液分离器、汽-液-液分离器等。 Flash3的模块连接图如下：

Flash3模块的模型参数有3组： 1、 闪蒸设定(Flash Specifications) （1） 温度（Temperature） （2） 压力（Pressure） （3） 蒸汽分率（Vapor Fraction） （4） 热负荷（Heat Duty） 从以上4个参数中选定2个。 2、 关键组分（Key Componet） 指定关键组分后，含关键组分摩尔分率大的液相做第二液相。如未指定关键组分，则密度大的液相作为第二液相。（因此，不指定亦可！） 3、液沫夹带（Liquid Entrainment in Vapor Stream） 分别设定两个液相在汽相中的夹带分率。 例题4：

解： 第一步：建立模型如图所示：

第二步：输入参数 在“set up”、“component”、“Properties”、“Stream”中输入例题中的各种条件。 注意“block”中的设置如下： 第三步：开始运算，结果如下： Heater Example 4Stream IDFEEDLIQUID-1LIQUID-2VAPORTemperatureC 92.8 7.8 7.8 7.8Pressurebar 1.100 0.110 0.110 0.110Vapor Frac 1.000 0.000 0.000 1.000Mole Flowkmol/hr 32.197 0.888 28.089 3.220Mass Flowkg/hr 1000.000 75.698 679.088 245.242Volume Flowcum/hr 890.478 0.110 0.743 683.639EnthalpyMMkcal/hr -1.758 -0.043 -1.916 -0.140Mass Flowkg/hr ETHANOL 300.000 0.904 282.656 16.438 WATER 400.000 0.006 395.255 4.733 N-HEXANE 300.000 74.789 1.177 224.072Mass Frac ETHANOL 0.300 0.012 0.416 0.067 WATER 0.400 73 PPM 0.582 0.019 N-HEXANE 0.300 0.988 0.002 0.914Mole Flowkmol/hr ETHANOL 6.512 0.020 6.135 0.357 WATER 22.203 < 0.001 21.940 0.263 N-HEXANE 3.481 0.868 0.014 2.600Mole Frac ETHANOL 0.202 0.022 0.218 0.111 WATER 0.690 346 PPM 0.781 0.082 N-HEXANE 0.108 0.978 486 PPM 0.808

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Aspen_Plus最全最简单教程

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在已知反应动力学的情况下，可以用更精确的模型，如连续搅拌釜式反 应模型（RCSTR）或活塞流反应模型（RPLUG）。 RBATCH反应模型可处理单相或两相的动态反应，可选用连续进料和出 料。 RGIBBS是根据GIBBS自由能极小的基本原理，它能描述单相化学平衡 、相平衡，也能同时描述化学平衡和相平衡，可以处理固、液多相系统 。RGIBBS能自动决定实际存在的相数。
适合中国人的Aspen Plus教程
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主要内容
讲义1 Aspen Plus简介
讲义2 Aspen Plus 界面介绍 讲义3 快速入门 讲义4 Aspen Plus精通 讲义5 模型分析工具 讲义6 其他高级功能简介 综合练习
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Aspen Plus具有完整的单元操作模型库
Aspen Plus有一套完整的单元操作模型，可以模拟各种操作过程,由单 个原油蒸馏塔的计算到整个合成氨厂的模拟。 由于Aspen Plus系统采用了先进的PLEX数据结构，对于组分数、进出 口物流数、塔的理论板数以及反应数目均无限制，这是Aspen Plus的一 项独特优点，非其它过程模拟软件所能比拟。 此外，所有模型都可以处理固体和电解质。单元操作模型库约由50种单 元操作模型构成。
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第12页
Aspen Plus的单元操作模型及其主要功能
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0-ASPEN培训内容201305

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ASPEN培训课程内容
1、流程模拟基本知识：A1-流程模拟进展讲义.ppt
2、ASPEN基本功能：软件的图形用户界面、基本输入、单元操作模型
3、炼油典型过程应用：
气分装置：1-ASPEN_气分.pdf
常压塔：2-ASPEN_常压塔.pdf
MDEA脱硫：6-ASPEN_MDEA脱硫.pdf
污水汽提：7-ASPEN_污水汽提.pdf
4、化工典型过程应用：
MTBE装置：15-ASPEN_MTBE装置.pdf
碳四萃取精馏：8-ASPEN_碳四萃取精馏.pdf
脱水计算：11-ASPEN_丁二烯脱水计算.pdf
5、板式塔、填料段的设计与校核
6、热力学方法和ASPEN PLUS 热力学模型及选用
6、精馏塔冷凝器、再沸器模拟计算：17-ASPEN_再沸器冷凝器计算.pdf
7、电解质典型过程应用：真实组份与表观组份
碱洗塔：25-ASPEN_碱洗塔.pdf
裂解气碱洗：26-ASPEN_乙烯裂解气_碱洗塔.pdf
8、装置参数优化：20-ASPEN_进料优化.pdf
流程设计与进料优化：18-ASPEN_流程设计及进料优化.pdf
10、估计物性参数：21-ASPEN_非库组份物性估计.pdf
11、物性数据回归：16-ASPEN_热力学数据回归.pdf
参考文献
A10-附录A 塔板和填料的设计和核算.pdf
A11-ASPEN物性方法和模型1-2章.pdf
A12-ASPEN物性方法和模型5-6章.pdf
A13-ASPEN物性方法和模型附录B.pdf
以上为3天大致培训内容，次序和侧重点可根据需要调整，1-11例题复印一下好练习，参考文献不需复印，给电子文件。

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规定预测的物性通过下列方法可进入Property Analysis物性分析。
通过访问工具菜单的交互方法可以快速容易地生成许多图表。
另一种方法是从Data Browser数据浏览菜单中的Property Analysis物性分析文件夹生成Property Analysis，这种方法最灵活。
本章讨论了使用Property Analysis物性分析特性的每种方法并包含几个示例
主题包括
关于物性分析
交互生成物性分析
纯组分物性
二元系统物性
三元共沸曲线图
物流物性
使用窗口生成物性分析
纯组分
通用
二元系统
PT封闭曲线
三元共沸曲线
用于物性分析的方法规定
检验分析结果
5.1 关于物性分析
Property Analysis物性分析可生成与下列变量有关的物性窗口
温度
压力
气相分率
热负荷
组成
该表包括的物性值是由Property Set物性集定义的，由热力学物性、传递物性和其它导出的物性组成。关于Property Set及包含的物性更详细资料见第七章和第二十八章。
Conventional -常规组分
Solid -常规惰性组分
Nonconventional -非常规固体
4.2.1 常规组分
这类组分参与气液平衡以及盐和化学平衡。
这类组分有分子量。
例如：
水、氮、氧、氯化钠、钠离子、氯化物离子
位于MIXED子物流中
4.2.2 常规惰性固体
组分对相平衡和盐的析出/溶解是惰性。
complex在convergenceconvoptionsdefaults窗体上可以规定全局的收敛选项3流程顺序要确定aspenplus进行流程计算的流程顺序请看controlpanel控制面板中或controlpanel控制面板左窗格中的computationorder用户确定的顺序可在convergencesequence窗体上进行规定用户规定的顺序即可以是全部的计算顺序也可以是局部的顺序4撕裂流撕裂流是aspenplus给出其初始估值的一股物流并且该估值在迭代过程中逐次更新直到连续的两个估值在规定的容差范围内为止要确定由aspenplus选择的撕裂流请看controlpanel控制面板中的flowsheetanalysis流程分析部分用户确定的撕裂流可在convergencetear窗体上进行规定如果你输入了回路中的某个物流的信息aspenplus会自动设法把该物流选为撕裂流5撕裂流举例见下图所示的流程图