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化工设计任课教师：张宇第七章分离设备工艺设计AspenPlus中分离过程模型包含两大类别：•简单分离单元模型Separators•塔设备单元模型Columns简单分离单元模型包含五个模块：•两相闪蒸器Flash2•三相闪蒸器Flash3•倾析器Decanter•组份分离器Sep•两出口组份分离器Sep2简单分离单元模型Flash2两相闪蒸器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。Flash2—连接Flash2模块的连接图如下：Flash2—模型参数Flash2模块的模型参数有3组：1、闪蒸设定(FlashSpecifications)(1)温度(Temperature)(2)压力(Pressure)(3)蒸气分率(VaporFraction)(4)热负荷(HeatDuty)从以上4个参数中选定2个。2、有效相态(ValidPhase)(1)汽-液相(Vapor-Liquid)(2)汽-液-液相(Vapor-Liquid-Liquid)(3)汽-液-游离水相(Vapor-Liquid-FreeWater)从以上3个参数中选定1个。Flash2模块的模型参数有3组：3、液沫夹带(LiquidEntrainmentinVaporStream)液相被带入汽相中的分率。Flash2模块的模型参数有3组：Flash2—应用示例(1)流量为1000kg/hr、压力为0.11MPa、含乙醇70%w、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。Flash2—应用示例(2)流量为1000kg/hr、压力为0.5MPa温度为120℃、含乙醇70%w、水30%w的物料绝热闪蒸到0.15MPa。求离开闪蒸器的汽、液两相的温度、流量和组成。Flash2—应用示例(3)流量为1000kg/hr、压力为0.2MPa温度20℃、含丙酮30%w、水70%w的物料进行部分蒸发回收丙酮，求丙酮回收率为90%时的蒸发器温度和热负荷以及汽、液两相的流量和组成。灵敏度分析—Sensitivity在进行过程设计和分析时，常常需要了解某些过程变量受其它过程变量影响的敏感程度，ASPTENPlus为此提供了一个非常有用的分析工具：模型分析工具(ModelAnalysisTools)下的灵敏度(Sensitivity)对象。创建灵敏度对象时，按以下步骤操作：1、从数据浏览器右侧的对象管理器(ObjectManager)中点击新建(New)按钮；2、在弹出对话框中为新对象指定一个辨识号(ID)；步骤1和步骤2：3、在定义(Define)表单中点击新建(New)按钮，创建灵敏度对象所需的变量；4、在弹出对话框中输入新变量的变量名(Variablename)；步骤3和步骤4：5、在变量定义(VariableDefinition)对话框中的下拉式选择框中选择变量的类别(Category)、类型(Type)、流股(Stream)或模块(Block)代号，并指定具体变量(Variable)。步骤5：可以定义多个分析所需的变量，如下图所示：步骤6：在变化(Vary)表单中输入调节变量(Manupulatedvariable)的类型、名称和具体变量(variable),并指定体调节上、下限(Upper/Lowerlimits)和增量(Incr)。步骤6：步骤7：在列表(Tabulate)表单中输入需要进行灵敏度分析的列表变量(Tabulatedvariable)或组合变量的表达式(Expression)，以及列表时的列序号(ColumnNo.)。步骤7：步骤8：结果查看从左侧索引栏中选择灵敏度对象下的结果(Results)项目，右侧的汇总(Summary)表单中按照指定的列序号列表给出调节变量和列表变量的对应值。步骤8：变量关系图—Plot在查看和分析灵敏度分析的列表数据时，用图形描述的函数关系曲线常常能让我们更直观和全面地了解过程变量间的依赖趋势，ASPTENPlus为此提供了绘图(Plot)功能，可以将列表数据中的任意两列绘制成X~Y曲线图。步骤1：选择横坐标变量在列表数据中选中一列，从窗口菜单Plot项的下拉框里选择X轴变量(X-AxisVariable)；步骤2：选择纵坐标变量再选中列表数据的另一列，从窗口菜单Plot项的下拉框里选择Y轴变量(Y-AxisVariable)；步骤3：绘制曲线然后点击窗口菜单Plot项的下拉框里的显示绘图(DisplayPlot),即可得到曲线图。Flash2—应用示例(4)流量为1000kg/hr、压力为0.2MPa温度为20℃、含丙酮30%w、水70%w的物料进行部分蒸发回收丙酮，蒸发器热负荷为250kW。分析液沫夹带对汽相丙酮分率和丙酮回收率的影响。Flash3—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—连接Flash3的连接图如下：Flash3—模型参数Flash3的模型参数有3组：1、闪蒸设定(FlashSpecifications)(1)温度(Temperature)(2)压力(Pressure)(3)蒸汽分率(VaporFraction)(4)热负荷(HeatDuty)从以上4个参数中选定2个。2、关键组份(KeyComponent)指定关键组份后，含关键组份摩尔分率大的液相作为第二液相。如未指定关键组份，则密度大的液相作为第二液相。Flash3的模型参数有3组：3、液沫夹带(LiquidEntrainmentinVaporStream)分别设定两个液相被夹带入汽相中的分率。Flash3的模型参数有3组：Flash3—应用示例(1)流量为1000kg/hr、压力为0.11MPa、含乙醇30%w、正己烷30%w、水40%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)=1/9。求离开冷凝器的汽、液、液三相的温度、质量流量和组成。Flash3—应用示例(2)F=500kg/hr、P=0.8MPa、T=100℃含乙醇70%w、水30%w的物流与F=500kg/hr、P=0.8MPa、T=70℃含正己烷60%w、乙醇40%w的物流在闪蒸器中混合并绝热闪蒸到P=0.11MPa，求离开闪蒸器的汽、液、液三相的温度、质量流量和组成。Decanter—倾析器Decanter模块执行给定热力学条件下的液-液平衡或液-游离水平衡计算，输出两股液相产物。用于模拟液-液分离器、水倾析器等。Decanter—连接Decanter模块的连接图如下：Decanter—模型参数Decanter模块的模型参数有3组：1、倾析设定(DecanterSpecifications)(1)压力(Pressure)(2)温度/热负荷(Temperature/HeatDuty)2、关键组份(KeyComponent)指定关键组份后，含关键组份摩尔分率大的液相作为第二液相。如未指定关键组份，则密度大的液相作为第二液相。Decanter模块的模型参数有3组：Decanter—应用示例(1)用水(P=0.2MPa、T=20℃)从含乙醇40%w、正己烷60%w的混合液(F=500kg/hr、P=0.2MPa、T=20℃)中萃取乙醇，要求乙醇的萃取率达到97%，求需要的水流量和萃取相和萃余相的组成。Sep—组份分离器Sep模块可以接受多股输入物流，输出多股物流，并把输入混合物中的各个组份分别按照指定的比例分配到每一股输出物流中去。Sep—连接Sep模块的连接图如下：Sep—模型参数Sep模块的模型参数有3组：1、规定(Specifications)输出物流条件设定，指定每个组份在各股输出物流中的分率或流量。2、进料闪蒸(FeedFlash)指定输入物流混合后的闪蒸压力和有效相态。Sep模块的模型参数有3组：3、出口闪蒸(OutletFlash)指定每一股输出物流的闪蒸压力、温度、气相分率和有效相态。Sep模块的模型参数有3组：Sep—应用示例(1)把F=500kg/hr、P=0.15MPa、T=20℃含乙醇30%w、正丙醇20%w、正丁醇10%w、水40%w的物流分成四股输出物流，各组份在输出物流中的分配比例为：乙醇0.96:0.02:0.01:0.01正丙醇0.01:0.95:0.02:0.02正丁醇0.01:0.05:0.92:0.02水0.01:0.02:0.03:0.94求输出物流组成。Sep2—两出口组份分离器Sep2模块可以接受多股输入物流，输出两股物流，并把输入混合物中的各个组份分别按照指定的比例或浓度分配到输出物流中去。Sep2模块可以设定分配给各输出物流的流量(Flow)/流量分率(Splitfraction)、各个组份的流量/流量分率、以及摩尔分率/质量分率。可自由设定的参数个数由物料平衡自由度决定。Sep2—应用示例(1)从F=500kg/hr、P=0.15MPa、T=20℃、含乙醇60%w、正丙醇25%w、正丁醇15%w的物流中回收乙醇，要求：1、乙醇浓度达到98%w、正丁醇含量不大于1%w;2、乙醇回收率达到95%。求输出物流的组成和流量。