马后炮化工论坛-第五章
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5-1换热网络综合问题的定义的定义及目标是什么？
换热器网络综合问题是确定设备投资最小、运行费用最小、能满足工艺要求的换热器网络结构。
它能满足各工序物流的工艺要求（从初始温度到目标温度），具有良好的灵活性、可控性和可操作性。
5-2换热网络的设计工作一般包括哪些步骤？
换热网络的设计步骤：
（1）选择工艺流股和公用工程流股;
（2）确定经济合理的夹点温差和用电消耗；
（3）综合出初步的候选换热网络；
（4）将候选网络优化为最佳换热网络；
（5）对换热器进行详细设计;
（6）仿真计算、技术经济评价和系统可操作性分析。
如果您对结果不满意，请返回步骤（2），直到您满意为止。
不同的综合方法，体现在（2）、（3）步。
5-3换热网络综合方法的特点是什么？
（1）启发式经验规则法：不能保证一次得到最优解，可以以此为基
在此基础上，逐步优化。
（2）夹点技术法：以热力学原理和分析方法为基础，以最小能耗为
主要目标。
对于给定的网络恢复温差，为了达到能耗最小的目标，能量不允许跨越夹点，因此初始网络可能有更多的单元；为了获得投资成本最低的网络，有必要减少单元数量，从而产生能量交叉
（3）数学规划法：建立换热网络综合的最优化数学模型，计算量大，
它适用于在计算机上求解。
（4）人工智能算法（遗传算法）：计算简单，对问题性质无太多限制，
广泛的适用性和其他优势。
它适用于不可微、不连续、非线性、非凸、多峰等复杂优
化问题。
5-4根据t-h图综合换热网络是以什么为目标的？其综合步骤如何？
以最小的传热面积为目标。
①搜集物流数据,流量、温度、比热容、汽化热等；②构造冷、热物流的组合曲线；
③ 调整冷热物流组合曲线，使最小传热温差不小于规定值；
④划分温度间隔区间，进行物流匹配。
具体方法说明：
（1）构造组合曲线
（2）划分物流匹配的温度区间
（3）对应的换热网络
热容量流量301520初始温度443423293目标温度333303408热负荷330018002300
c2403534132400
冷热组合曲线：
最小传热温差为20℃时的总组合曲线：(最小传热温差的最优值：16.5℃)
针尖温度：热：100℃
clod:80℃
5-6如何理解夹具设计方法的三个基本原则和可行性规则？握把设计方法的基本原则：
(1)应该避免有热流量通过夹点；（夹点处热通量为0.）
（2）避免在临界点以上引入公用设施冷却物流；（夹点上方有一个散热器，因此需
要增加热力设施。
如果引入公用设施冷却物流，热力设施的消耗将增加。
）
(3)夹点下方避免引入公用工程加热物流。
（夹点下方为热源，需要加入冷公用工程，若引入公用工程加热物流，会使得冷公用工程用量增大。
）
违反上述三条规定，将增加公共工程负荷和相应的设备投资。
可行性规则：
规则1对于夹点上方，热工艺物流（包括其分支物流）的数目nh
全日空航空公司 NC不大于冷加工物流（包括其分支物流）的数量，即：
对于夹点下方，热工艺物流（包括其分支物流）数目nh不小于冷工艺物流（包括其分支物流）的数目nc,即：nh nc（规则1保证了在夹点附近夹点匹配。
）
在规则2的夹点以上，每个夹点处匹配的介质热物流的热容流率CPH小于或等于冷物流的热容流率CPC，即CPH≤ 中共。
在夹点以下，每个夹点处匹配的介质热物流的热容流率CPH大于或等于冷物流的热容流率CPH，即CPH≥ 共产党
（规则2保证了夹点匹配中的传热温差不小于允许的最小传热温差tmin。
离开夹点后，由于物流间的传热温差都增大了，所以不一定遵
5-8如何建立换热网络综合问题的数学模型？
首先确定最小传热温差tmin，再利用问题表格法确定夹点位置，再对
对换热网络进行匹配，然后分别在夹具上方和下方进行优化，最终得到相应的换热网络。
5-9采用运转模型综合换热器网络的工作步骤如何？
传热模型集成换热网络的步骤如下：
（1）确定出温度间隔
（2）最小效用成本的计算分为有限和无限制的物流匹配两种情况
（3）改善网络的热集成性能，修改或消去换热网络中的夹点，减小公用工程费用，与整个化工生产过程系统的综合同时求解
（4）选择热交换设备数量最少的网络。
获得每个匹配中包含的每个温度区间的冷热物流、换热能力和热流
5-10对一换热网络进行调优的目标是什么？
换热网络优化的目标是：最大限度地回收能量；最小传热面积；热交换设备的最小数量；最低总成本。
马后炮化工技术论坛_基于ASPEN PLUS模拟生物质气流床气化工艺过程
［ｏ］／［Ｃ］＝丝唑≮譬易蛊警巡巡
２模拟结果与讨论
２．１不同气化原料的气流床气化结果分析 ２．１．１气化温度随［０］／［ｃ］的变化关系
由图２可知，无论是生物质原料直接气化还是 使用热解后的半焦气化，其气化温度都随［０］／［ｃ］ 的增加而升高。从图中可以看出：在相同的［Ｏ］／ ［Ｃ］下，热解后半焦的气化温度明显高于生物质原 料的气化温度且热解终温越高，得到的半焦的气化 温度也越高。在气流床气化工艺中，气化温度能达 到１０００℃以上。对于生物质原料气化，气化温度要 达到１０００℃以上，［Ｏ］／［ｃ］约为１．６５。而对于几种 半焦气化，［Ｏ］／［Ｃ］在约１．０时气化温度就可达 １０００℃以上，且在相同［０］／［ｃ］下，半焦比生物质原 料更利于燃烧和气化，从而使产生的热量增加，气化 温度升高。
本文采用慢速热解方法将生物质中的氧元素脱 除以达到提高能量密度的目的，进而提高合成气的
热值。借助ＡｓＰＥＮ舢ｓ过程模拟软件，构建了生物
质气流床气化炉工艺流程计算模型，考察了热解作 为生物质气化前处理工艺的可行性，进而为工艺条 件的确定提供理论基础。
１ 生物质气流床气化过程描述
１．１生物质气流床气化工艺
图７空气预热温度对气化温度、合成气
热值及冷煤气效率的影响
Ｆｉｇ．７雎＆ｔ ｏｆ ｍｅ时魄ｔｅｄ ａｉｒ ｔ伽畔胁鹏ｏｎ她ｇａｓｉ６ｃ撕ｏｎ
ｔ咖ｐｅ翔￡ｕｒｅ，ｈｅａｔ ｖａｌｕｅ ｏｆ ｂｉｏｓｙｌｌｇａｓ ａｎｄ ｃｏｌｄ ｇ鹅ｅｍｃｉｅｎｃｙ
万方数据
太 阳能 学报
２８卷
马后炮——PROII基础入门
Flash Drum 'D-1' Feeds Products S1 S2
S3
User Input Calculated ---------- ---------Temperature, C 30.00 30.00 Pressure, KPA 1500.00 1500.00 Pressure Drop, KPA 20.00 Duty, M*KCAL/HR -12.2257
3
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化工过程模拟技术的应用
4
• 流程模拟技术一般都采用序贯模块法，通过严格的质量和能 量平衡，相态和化学平衡，去预测一个工艺过程的表观现象。 • 主要可以解决以下工程问题：
– 可为工程设计提供基础数据 – 可以对生产过程中的故障进行模拟诊断 – 在新产品开发过程中，通过流程模拟可以为新产品开发研制提供极 大的便利 – 可以对现有装置进行生产能力的标定，来帮助寻找系统的“瓶颈” 部位 – ……
输入石油组分 常用查找添加
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4. 选择热力学方法
– – – – 点击菜单栏上的 ，弹出对话框 对于轻烃系统，可选择PR方程或SRK方程 点击 进入修改 点击 修改传输性质
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5. 输入物流数据
– 双击红色标记的物流 ，弹出物流输入对话框
流量 组分 流量温度 压力组成详细参 数见表1
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6. 输入过程单元数据
– 双击相应的模块进入对话框，输入相应的操作参数
Table2
冷端为公用工 程：空气
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马后炮化工技术论坛_精馏讲义
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一、蒸馏基本原理 １、蒸馏概述 ２、拉乌尔定律 二、精馏 １、精馏概述 ２、精馏原理 ３、精馏过程 ４、物料衡算 ５、板式塔 １、蒸馏概述 、 （１） 蒸馏的原理 利用混合物在一定压力下各组分相对挥发度 （沸点 沸点）的不同进行分离的一种单元操作。
沸点 易挥发组分——低沸点组分 难挥发组分——高沸点组分 （２）蒸馏及精馏的分离依据 ） 液体均具有挥发成蒸汽的能力，但各种液体的挥发性各不相同。
习 惯上，将液体混合物中的易挥发组分Ａ称为轻组分，难挥发组分Ｂ则称为 重组分。
将液体混合物加热至泡点以上沸腾使之部分汽化必有ｙＡ＞ｘＡ； 反之将混合蒸汽冷却到露点以下使之部分冷凝必有ｘＢ＞ｙＢ。
上述两种情 况所得到的气液组成均满足： ｙＡ ｘＡ ＞ ｙ Ｂ ｘＢ 部分汽化及部分冷凝均可使混合物得到一定程度的分离，它们均是 籍混合物中各组分挥发性的差异而达到分离的目的，这就是蒸馏及精馏 分离的依据。
蒸馏及精馏的分离依据 原料液 加 热 器 减 压 阀 塔顶产品 ｙＡ Ｑ ｘＡ 闪 蒸 罐 ｙ Ａ ＞ ｘＡ 或 ｙＡ ｘＡ ＞ ｙ Ｂ ｘＢ 塔底产品 （３）蒸馏的分类 ） 简单蒸馏 平衡蒸馏 （闪蒸） 按蒸馏方式 较易分离的物系或对 分离要求不高的物系 难分离的物系 恒沸蒸馏 特殊精馏 萃取蒸馏 水蒸汽蒸馏 很 难 分离 的 物系 或 用 普 通方 法 难以 分 离的物系 精馏 常压 按操作压强 加压 一般情况下多用常压 常压下不能分离或达不到分离要求 减压 双组分 混合物中组分 多组分 间歇 按操作方式 连续 ２、两组分理想物系的汽液平衡－拉乌尔定 、两组分理想物系的汽液平衡 拉乌尔定 律 １、汽液相平衡关系式拉乌尔定律 、汽液相平衡关系式 拉乌尔定律 ｐＡ ＝ ｏ ｐＡｘＡ ＝ ０ ｐＡｘ ｏ ０ ｐＢ ＝ ｐＢ ｘＢ ＝ ｐＢ （１？ ｘ） ｏ ｏ ｐＡ ， ｐＢ 手册中查 平衡温度下纯组分的饱和蒸汽压力 Ｘ溶液中组分的摩尔分数 当溶液沸腾时，溶液上方的总压等于各组分的蒸气压之和 ｏ Ｐ ＝ ｐＡ ＋ ｐＢ ＝ ｐｏ ｘ ＋ ｐＢ （１？ ｘ） Ａ ｏ Ｐ？ Ｐ Ｂ Ｐｏ ？ Ｐｏ Ａ Ｂ ∴ｘ ＝ ｐＡ ｐｏ ——由拉乌尔定律表示的气液平衡关系 Ａ 由拉乌尔定律表示的气液平衡关系 ｙ＝ ＝ ｘ Ｐ Ｐ 二、精馏 １、精馏概述 、 平衡蒸馏以及简单蒸馏只能使混合液得到部分分离。
马后炮化工论坛-dynamic
2013年10月25日星期五
Introduction to Aspen Dynamics
• 利用热量计的结果可以预估动力学参数 • Simulation Access eXtensions (SAX)
– 可以利用外部程序接口访问和控制模拟过程
• Windows OLE Automation
Note: Estimation, and SAX 不包括在本课程 内
2013年10月25日星期五 Introduction to Aspen Dynamics 13
2013年10月25日星期五 Introduction to Aspen Dynamics 21
用户界面
Title bar
Menu bar
Tool bars
Simulation Explorer
Flowsheet Window
Status bar
2013年10月25日星期五
Simulation Messages Window
2.创建一个动态模拟过程
练习 - 加动态数据
3.运行一个动态模拟过程
练习 - 动态模拟
2013年10月25日星期五 Introduction to Aspen Dynamics 3
4.
建模要点
练习 - RPlug Thermal Inertia 练习 - Overfilled Vessel
2013年10月25日星期五
Vapor fraction 0.5 Pressure drop 0.0 atm Vertical Vessel Length 3.0 m Diameter 2.0 m Constant duty heat transfer Initial liquid fillage fraction 0.5
化工原理第五章习题及答案
第五章蒸馏一、名词解释：1、蒸馏：利用混合物中各组分间挥发性不同的性质，人为的制造气液两相，并使两相接触进行质量传递，实现混合物的分离。
2、拉乌尔定律：当气液平衡时溶液上方组分的蒸汽压与溶液中该组分摩尔分数成正比。
3、挥发度：组分的分压与平衡的液相组成（摩尔分数）之比。
4、相对挥发度：混合液中两组分挥发度之比。
5、精馏：是利用组分挥发度的差异，同时进行多次部分汽化和部分冷凝的过程。
6、理论板：气液两相在该板上进行接触的结果，将使离开该板的两相温度相等，组成互成平衡。
7、采出率：产品流量与原料液流量之比。
8、操作关系：在一定的操作条件下，第n层板下降液相的组成与相邻的下一层（n+1）板上升蒸汽的组成之间的函数关系。
9、回流比：精流段下降液体摩尔流量与馏出液摩尔流量之比。
10、最小回流比：两条操作线交点落在平衡曲线上，此时需要无限多理论板数的回流比。
11、全塔效率：在一定分离程度下，所需的理论板数和实际板数之比。
12、单板效率：是气相或液相通过一层实际板后组成变化与其通过一层理论板后组成变化之比值。
二、填空题：1、在精馏塔的任意一块理论板上，其离开塔板的液相泡点温度与离开塔板的气相露点温度的大小相比是_________。
相等2、当塔板上____________________________________________________时，称该塔板为理论塔板。
离开的汽相与液相之间达到平衡时3、直接水蒸汽加热的精馏塔适用于__________________________________________________的场合。
难挥发组分为水，且要求釜液中易挥发组分浓度很低4、简单蒸馏过程中，釜内易挥发组分浓度逐渐________，其沸点则逐渐_________。
降低，升高5、间歇精馏操作中，若欲保持馏出液组成不变，必须不断______________，若保持回流比不变，则馏出液组成________________。
马后炮化工论坛-马后炮化工技术论坛_Aspen_Plus_Model_for_Moving_Bed_Coal_Gasifier
Model for Moving Bed Coal 10-2012 by Aspen Technology, Inc. All rights reserved. Aspen Plus, the aspen leaf logo and Plantelligence and Enterprise Optimization are trademarks or registered trademarks of Aspen Technology, Inc., Burlington, MA. All other brand and product names are trademarks or registered trademarks of their respective companies. This document is intended as a guide to using AspenTech's software. This documentation contains AspenTech proprietary and confidential information and may not be disclosed, used, or copied without the prior consent of AspenTech or as set forth in the applicable license agreement. Users are solely responsible for the proper use of the software and the application of the results obtained. Although AspenTech has tested the software and reviewed the documentation, the sole warranty for the software may be found in the applicable license agreement between AspenTech and the user. ASPENTECH MAKES NO WARRANTY OR REPRESENTATION, EITHER EXPRESSED OR IMPLIED, WITH RESPECT TO THIS DOCUMENTATION, ITS QUALITY, PERFORMANCE, MERCHANTABILITY, OR FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. Aspen Technology, Inc. 200 Wheeler Road Burlington, MA 01803-5501 USA Phone: (1) (781) 221-6400 Toll Free: (1) (888) 996-7100 URL:
马后炮化工论坛-可行性报告
第一章项目总论一、项目背景1. 项目名称、建设单位、企业性质及法人代表2. 承办单位概括注明项目所属的主管部门。
或所属集团、公司的名称。
中外合资项目应注明投资各方所属部门。
集团或公司的名称、地址及法人代表的姓名、国籍。
3. 项目建议书编制依据及原则3.1. 编制依据：原化学工业部一九九七年化计法[1997]426《化工建设项目可行性研究报告内容和深度的规定》（修订本）。
3.2. 编制原则：（1）指导思想：PX主要来自石油炼制过程的中间产品石脑油，经过催化重整或者乙烯裂解之后获得重整汽油、裂解汽油，再经过芳烃抽提工艺得到混合二甲苯，然后经吸附分离制取。
（2）严格执行国家有关法律、法规、规范和标准，高度重视环境保护、消防及安全卫生，三废排放执行国家“三废”排放标准GB16297－1996，厂界噪声执行国家GB12348-2008标准，使拟建装置成为环境保护、劳动安全和工业卫生都达标的文明生产工厂。
4. 项目提出的背景及意义二、项目概括1. 项目拟建地点：2. 项目建设规模与目的：3. 项目主要建设条件：4. 项目投入总资金及效益情况5. 项目主要经济指标：三、项目可行性与必要性对二甲苯（PX）是石化工业主要的基本有机原料之一，在化纤、合成树脂、、农药、医药、塑料凳诸多化工生产领域有着广泛的用途。
目前，主要用于生产精对苯二甲酸（PTA）和对苯二甲酸二甲酯（DMT），而PTA活DMT再与乙二醇反应生成聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）。
进入21世纪后，随着我国化纤行业的快速发展，尤其是聚酯工业实现了跳跃式发展，带动了PTA和PX产业的快速发展。
2006年，我国制定的《PX“十一五”建设项目布局规划》，为PX产业的发展提供了科学的规划和指导。
四、问题与建议（1）生产对二甲苯的方法很多种，例如歧化反应、烷基化反应、异构化反应等等，对于这么多方法，我们应该选择哪种方法才能将生产效率达到最大化呢？（2）在生产过程中，必然存在一些隐患，例如生产装置安全、环境保护等隐患，所以必须做好安全防护措施和环境保护措施等。
马后炮化工技术论坛_中石化技术人员aspen培训课件 PPT资料共150页
课程安排-第二天
5. RadFrac – 严格精馏塔模型 6. 反应器模型 –各种不同的反应器模型
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Introduction to Aspen Plus
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课程安排-第三天
7. 物性- 热力学模型, 物性分析和报告的概述
课程安排--第一天
1. 介绍 - 模拟概念 2. 用户界面 – 用户界面介绍 3. 基本输入 - 图形化的用户输入界面 4. 单元操作模型 – 常用的单元操作模块
2019/11/27
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Introduction to Aspen Plus
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Introduction to Aspen Plus
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2019/11/27
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Introduction to Aspen Plus
Aspen Technology, Inc.
Reach Your
True
Potential
Introduction to Aspen Plus®
201®9/11/27
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Introduction to Aspen Plus
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©19©9720A1s9pAensTpeenchT.ecAhl.l rAiglhl trsigrhetsserrevseedr.ved.
马后炮化工技术论坛_AutoPIPE 理论基础.
AutoPIPE 理论基础一. 坐标系定义规则由于 AutoPIPE 在定义支撑间隙以及土力学参数时与管道的局部坐标有关, 在结果查看上与全局坐标有关,因此有必要介绍一下坐标定义及间隙定义规则。
1. 全局坐标系定义在定义全局坐标时, AutoPIPE 会在建模的开始提示用户输入竖向坐标轴的方向,软件默认为 Y 轴为重力方向,这样 X 与 Z 轴处于水平面内。
全局坐标如下图:这里我们还要注意弯矩正方向的定义,是以右手螺旋规则定义的。
2. 管道段的方向在管道局部坐标的定义中, 需要首先确定出管道段的方向, 局部坐标中的 X 轴方向和管道段的方向一致。
下图中的箭头方向就是这个管道系统的段方向:3. 局部坐标定义(1 竖直方向直管的局部坐标定义管道段的方向为 local x方向,并且 local x与 Y 轴平行, x 是 Y 的前一个坐标次序, 因此 local Y应和 X 平行, local Z应和 X 平行,再有右手坐标系规则可以定出局部坐标正方向。
(2 非竖直方向直管的局部坐标定义同样管道段的方向确定 local x方向,另外 local Z始终处于水平面内, local Y的朝向是向上的,再有右手坐标系规则可以定出局部坐标正方向。
(3 弯管的局部坐标定义对于弯管,管道段的方向确定 local x方向, local y方向指向弯管的中心, local z 方向为弯管平面的法线方向,再有右手坐标系规则可以定出局部坐标正方向。
4. 间隙的定义在定义间隙时, 需要输入上下左右间隙的大小, 因此必须首先明白这些间隙方向的定义。
local y的正方向的间隙是上间隙, 负方向处的间隙是下间隙; local z的正方向的间隙是右间隙,负方向处的间隙是左间隙。
二. 土力学参数定义在土力学参数定义中, 需要定义出 Trans Horizontal, Longitudinal , Vertical Up和 Vertical Down四个方向的力-位移骨架曲线,因此用户应该首先明白这四个方向的定义。
马后炮化工技术论坛_中石化技术人员aspen培训
• 选择对象/域
- 单击右按钮
• 为选择的对象/域或入口/出口弹出菜单
- 双击左按钮
• 打开数据浏览器对象的页面
参考: Aspen Plus 用户指南, 第 1章, 用户界面
2020年7月7日星期二
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2020年7月7日星期二
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课程安排-第四天
8. 灵敏度分析 - 研究流程中变量之间的关系 9. 设计规定 - 满足工艺目标 10. Fortran 块
2020年7月7日星期二
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介绍
• 什么是流程模拟?
使用计算机程序定量模拟一个化学过程的特性方程
• 使用基本物性关系 - 质量和能量平衡 - Equilibrium 关系 - 速率系数
• 预测 - 物流流率, 组成和性质 - 操作条件 - 设备尺寸
用户界面 • 下拉式菜单
- 用于定义程序选项和命令 • 工具栏
- 允许直接访问一些常用功能 - 能够被移动、隐藏或展现 • 数据浏览器 - 用于操纵表页 - 能够被移动、重设大小、最大化、最小化或关闭 • 表页 - 用于输入数据和浏览模拟结果 - 可以由多个页面构成
2020年7月7日星期二
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Introduction to Aspen Plus