Aspen高级班培训讲义1

Aspen高级班培训讲义1aspen软件版本从10.2升级到12.1，讲解aspen12.1新增功能2复习初级班的内容以作练习的形式帮助大家复习aspen初级班的内容练习1：甲醇-水精馏塔已知条件：进料物流：进料量：1200001b/hr；质量分率：甲醇36.8wt%，水63.2wt%；进料压力P=18.5psi；饱和液体进料；塔的规定：实际塔板数：N=20，进料板：NF=12；塔顶为全凝器，塔顶压力为16.1psi，每板压力降为0.1psi，塔顶采出量为D=12451bmol/hr，摩尔回流比为RR=1.3计算方法：NRTL要求：1．计算出塔顶甲醇的质量纯度：；塔底再沸器的热负荷：。2．对塔进行设计（Sizing），计算出塔经：D=（塔板类型选用筛板塔）。3．建立塔内的设计规定要求塔顶蒸出物甲醇含量为99.9wt%，改变塔顶回流比范围为（0.8-3），记录算出的回流比：RR=。练习2：模拟二氯二甲烷催化裂解制氯乙烯的反应工艺，流程图如下已知条件：反应式为CH2CL-CH2CL——HCL+CHCL=CH2计算方法：RK-SOAVE（DEC）（VCM）CH2CL-CH2CL转化率=0.55原料二氯二甲烷的进料量、温度和压力以及反应器、冷凝器、泵的操作条件在流程图中已给出，下面给出精流塔COL1、COL2的操作条件COL1：塔板数15stages、回流比RR=1.082、D:F=0.354、进料板:tray7、压力为367psiCOL2：塔板数10stages、回流比RR=0.969、D:F=0.550、进料板:tray6、压力为115psi要求：1．由上述已知条件建立一个流程模块并给出下列结果：反应器(REACTER)热负荷：冷却器(QUENCH)热负荷：冷却器(QUENCH)出口温度：COL2塔顶冷凝器和塔底再沸器热负荷：在产品中VCM的浓度：2．在反应器中DEC的转化率在0.50-0.55之间变化，做一个灵敏度分析，被调节变量为反应器的热负荷和冷却器的热负荷。(保存为aspen2b.bkp)3．在计算的最后执行一个FORTRAN模块，编辑两个塔塔底再沸器热负荷之和，并调节这个变量，针对2.中DEC转化率的变化作灵敏度分析。20001bmol/hrDEC390psioutlet900F390psi10degFsubcooling5psipresuredrop70F390psi练习3：建立一个流程模拟，分离出1-CL（1位氯代异戊烯）、3-CL（3位氯代异戊烯）、IP（异戊二烯）、CH4O（甲醇）混合物中的1-CL和3-CL。要求：1-CL的质量含量为97%以上，3-CL的质量含量为80%以上，并计算出两个它的塔径（采用筛板塔）混合物的进料量为100kg/hr，温度：20℃，压力：1atm质量组成：IP：0.1，1-CL：0.6，3-CL：0.25，CH4O：0.051-CL：C5H9CL结构式：CCCLCCC沸点：TB=104℃3-CL：C5H9CL结构式：CCCLCCC沸点：TB=87℃IP：C5H8-6提示：采用两个塔分离，脱轻塔塔顶压力为19Kpa，全塔压降为3Kpa，物性方法采用NRTL-RK；1-CL、3-CL精馏塔塔顶压力为10Kpa，全塔压降为4Kpa物性方法采用PEN-ROB。3电解质3.1电解质举例含有酸、碱或盐的水溶液，酸性或碱性水溶液，气体净化时的含水胺或热碳酸盐。3.2电解质系统的特征电解质分子形式在液体溶剂中部分电离成离子或完全电离成离子。液相反应总能达到化学平衡状态。液相中有离子存在要求用非理想溶液热力学方法。可能有盐析出。3.3电解质组分的类型溶剂：标准的分子形式，如：水（water）、甲醇（methanol）、醋酸（aceticacid）。离子：带电荷的形式，如：H3O+、OH-、Na+、Cl-、Fe(CN)63-盐：每种被析出的盐都是一个新的纯组分，如：NaCl(s)、CaCO3(s)、CaSO4•2H2O(石膏)、Na2CO3、NaHCO3、2H2O(天然碱)。3.4表观组分和真实组分3.4.1真实组分在溶液中组分实际存在的形式3.4.2表观组分组分在形成离子之前的形式3.4.3举例NaCl水溶液所涉及到的离子反应：NaCl--Na++Cl-，Na++Cl---NaCl(s)表观组分：H2O,NaCl，真实组分：H2O,Na+,Cl-,NaCl(s)3.5定义电解质的步骤确定产生新的组分(离子和固体盐)。修正纯组分数据库的搜索顺序以便第一个收索的数据库是ASPENPCD。规定组分之间发生反应设定Property（物性）方法，用ELECNRTL。创建一个Henry’sComponent（亨利组分）列表。检索下列参数反应平衡常数值盐的溶解度参数ELECNRTL交互作用参数亨利常数的关联式参数生成的化学组成可以被修改。简化该Chemistry（化学组成）。3.6电解质的局限性不能计算液-液平衡。在某些情况下不能使用下列模型:平衡反应器：RGibbs和REquil动力学反应器：Rplug、RCSTR和RBatch简捷法蒸馏：Distl、Dstwu和SCFrac严格蒸馏：MultiFrac和PetroFrac反应式右边的化学组成中可能不包含任何挥发性种类。液-液平衡的化学过程可能不包含分裂反应。输入规定不能按照离子或固体盐来规定。3.7电解质示例3.8练习目的:用电解质创建一个流程。一个简单的流程，模拟用石灰（氢氧化钙）处理硫酸废水的过程。利用ElectrolyteWizard（电解质向导）生成其Chemistry（化学过程）。使用真组分法。注释:从化学组成中删除:CaSO4(s)、CaSO4•1:2W:A(s)4固体处理目的:概要介绍固体处理能力4.1组分类别FLASH2MIXERTemp=25CPres=1bar10kmol/hrH2O1kmol/hrHClTemp=25CPres=1bar10kmol/hrH2O1.1kmol/hrNaOHIsobaricAdiabaricIsobaricMolarvaporfraction=0.75ELECNRTLB1WASTEWATLIMELIQUIDTemperature=25CPressure=1barFlowrate=10kmol/hr5mole%石灰（氢氧化钙）溶液液Temperature=25CPressure=1barFlowrate=10kmol/hr5%硫酸溶液Temperature=25CP-drop=0常规组分：气体和液体组分、溶液中的固体盐。常规惰性固体(CI固体)：对相平衡不起作用的固体以及盐的析出/溶解。非常规组分(NC固体)：不能用分子结构表示并且对相平衡、盐溶解平衡和化学平衡来说是惰性非均匀物质。4.2规定组分类型在ComponentsSpecificationsSelection页上规定组分时，在Type列中选择适当的组分类型。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。可能与常规组分存在化学平衡并发生反应。组分有分子量。例如：碳、硫位于CISOLID子物流中4.2.3非常规固体组分对相平衡、盐或化学平衡不起作用。可能与常规组分和CI(常规惰性)固体组分发生化学反应。组分是不均匀物质并且没有分子量。例如：煤、焦碳、灰、木质纸浆位于NCSolid(非常规固体)子物流中4.3组分属性组分属性是用一些可识别的构成有代表性地表示组分的组成对组分属性可进行下列操作：由用户分配在物流中初始化在单元操作模型中修改组分属性在物流中携带。非常规组分的性质由物性系统用组分属性来计算。组分属性的描述属性类型元素描述PROXANAL1.湿气2.固定碳3.挥发性物质4.灰近似分析,wt%（干基）ULTANAL1.灰5.氯2.碳6.硫3.氢7.氧4.氮元素分析,wt%（干基）SULFANAL1.硫化铁矿的2.硫酸盐3.有机的硫分析形式，原煤的wt%（干基）GENANAL1.成分12.成分220.成分20一般成分分析，wt%或vl%4.4固体性质1）对于常规组分和常规固体计算焓、熵、自由能和摩尔体积。使用在PropertiesSpecificationGlobal页上所规定的PropertyMethod（物性方法）中的物性模型。2）对于非常规固体计算焓和摩尔体积。使用在PropertiesAdvancedNC-Props窗口上规定的物性模型。4.4.1常规固体对于焓、自由能、熵和热容1）Barin方程对所有性质只用一套参数对所选的温度范围可能用到多套参数在SOLIDS之前列出INORGANIC数据库2）常规方程用热容模型将生成热和生成的自由能合并AspenPlus和DIPPR模型参数在INORGANIC之前列出SOLIDS数据库3）固体的热容热容的多项式模型用于计算焓、熵和自由能参数名:CPSP014）固体的摩尔体积体积多项式模型用于计算密度参数名:VSPOLY4.4.2非常规固体1）焓通用热容多项式模型:ENTHGEN用质量分率的加权平均数基于GENANAL属性参数名:HCGEN2）密度通用的密度多项式模型:DNSTYGEN用质量分率的加权平均数基于GENANAL属性参数名:DENGEN4.4.3煤的专用模型1）焓煤的焓模型:HCOALGEN基于ULTANAL,PROXANAL和SULFANAL属性2）密度煤的密度模型:DCOALIGT基于ULTANAL,PROXANAL和SULFANAL属性4.5单元操作模型通用原则：接受任意类别的物流。对入口物流和出口物流应该使用同样的物流类别（Mixer和ClChng除外）。不可识别的属性（组分或子物流）通过该模块后保持不变。有些模型允许对每个出现的子物流做规定（例如：Sep、RStoic）在气-液分离中，固体留在液体中。除非另有规定，否则出口固体子物流与MIXED子物流是处于热平衡状态的。4.6例题目的:模拟一个常规固体干燥器。用空气将SiO2水含量从0.5%降到0.1%。注释:将物流类别的类型改为:MIXCISLD。将SiO2放入CISOLID子物流中。一个物流的全部子物流的压力和温度必须都是一样的。Temp=70FPres=14.7psia995lb/hrSiO25lb/hrH2OFLASH2压降=0绝热的Temp=190FPres=14.7psiaFlow=1lbmol/hr0.79mole%N20.21mole%O2设计规定:99.9wt.%SiO2物性方法：SOLIDS4.7练习目的:用固体单元操作模拟从气化器尾气进料中除去微粒。含有少量原料微粒的气体的处理是很困难的，因为这些微粒有可能干扰大部分操作（例如：孔板和填料的表面腐蚀、结垢、堵塞）。因此有必要从气态物流中除去大部分原料微粒。可用于这一用途的选项有很多（旋风分离器、袋式过滤器、文丘里涤气器以及静电除尘器），并且可以通过变更它们的设计和操作条件改变它们的微粒分离效率。最终选择哪种设备要权衡技术性能和与使用特定单元相关的费用。在这个练习中，对从煤汽化所得的合成气中除去微粒所采用的各种选项进行比较。注：煤灰主要是粘土和重金属氧化物，并且可看作是非常规组分。HCOALGEN和DCOALIGT可用于计算用元素分析、近似分析和硫分析(ULTANAL,PROXANAL,SULFANAL)得出的灰的焓和物料密度。这些可在PropertiesAdvancedNC-Props窗体上进行规定。PSD限制可在SetupSubstreamsPSD窗体上加以改变。使用物性方法IDEAL。DUPLCYCFAB-FILTESPV-SCRUBFEEDF-C