用aspen_plus作各种类型的闪蒸计算
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。
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c1.JPG(6.4KB,下载次数:70)
建立流程，然后点data－>setup
c2.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next
c5.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0
c9.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。
;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？
泡点设置.JPG(14.74KB,下载次数:15)
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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4.jpg(36.54KB,下载次数:16)
5.jpg(33.79KB,下载次数:17)
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。
AspenPlus教桉
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。
3-2 闪蒸计算
3 闪蒸分离模拟
1 第1页
ASPEN Plus单元操作模型
按照用途分为
混合器/分流器（mixer/splitter） 分离器(separators) 换热器(heat exchangers） 塔(columns) 反应器(reactor) 压力变换器(pressure changers) 控制器(Manipulators） 固体(solids) 用户模型(user models)及泄压（pres relief）
闪蒸分离模拟例题2
6 进入BLOCK设置
完成Specification设置后在Entrainment中设置
第29页
第30页
5
闪蒸分离模拟例题2
7 计算结果
2014/5/30
Flash习题1
• 图中所示混合物被部分冷凝并分离为两相V和 L。分别计算V和L的量（摩尔）及摩尔组成。 (采用PENG-R方程计算热力学性质)
第31页
苯 环己烷
第32页
Flash习题2
• 图示为一精馏塔的塔顶采出系统。精馏塔总的采 出组成如图所示，其中10mol%以气相形式采出。 若回流罐的温度为100℉，试计算回流罐压力。
气态馏出物
总馏出物 组分 的摩尔分数
液态馏出物
第33页
Flash习题3
• 150kmol/h的饱和液相流股在758kPa下自精馏塔第一块
第45页
第46页
例题3 绘制闪蒸的热力学曲线
X,Y被赋值后，在PLOT下拉菜单中选择Display Plot，绘制气相分率随温度变化的曲线图。
例题3 绘制闪蒸的热力学曲线
第47页
第48页
8
2014/5/30
第5讲 ASPEN PLUS 换热器的模拟
HeatX具有有效值的选项
变量 LMTD Correction Factor （LMTD校正因子） Heat Transfer Coefficient （传热系数） 计算方法 常数 几何尺寸 用户子程序 常数值 特定相态的值 幂率表达式 膜系数 换热器几何尺寸 用户子程序 常数值 特定相态的值 幂率表达式 由几何尺寸计算 出口压力 由几何尺寸计算 在简捷法模型 中可采用 Default No No Yes Default Yes No No No No No No No Default No 在严格法模型 中可采用 Yes Default Yes Yes Yes Yes Yes Default Yes Yes Yes Yes Default Yes Default
HeatX—详细计算 (2)
HeatX的简捷法核算与严格法核算比较
用Setup Specifications页上的 Calculation Type（核算类型）字段来规 定简捷法或严格法核算。 简捷法核算不需要换热器结构或几何尺寸 数据。 对于严格法核算模型，可以用换热器几何 尺寸去估算：
膜系数（Film coefficients） 压降（Pressure drops） 对数平均温差校正因子（Log-mean temperature difference correction factor）
Heater — 模型参数（2）
Heater — 模型参数（3）
Heater模型有两组模型设定参数：
2、有效相态 ( Valid Phase )
（1）蒸汽 （3） 固体 （5） 汽—液—液 （7） 汽—液—游离水 （2）液体 （4）汽—液 （6）液—游离水
Heater — 模型参数（4）
Heater — 应用示例 (1)
ASPEN闪蒸计算
1
第1页
ASPEN Plus单元操作模型
按照用途分为
✓ 混合器/分流器（mixer/splitter） ✓分离器(separators) ✓换热器(heat exchangers） ✓塔(columns) ✓反应器(reactor) ✓压力变换器(pressure changers) ✓控制器(Manipulators） ✓固体(solids) ✓用户模型(user models)及泄压（pres relief）
第14页
闪蒸分离模拟例题1
3 进入组分输入窗口
第15页
闪蒸分离模拟例题1
4 进入Property 设置 在Property method的下拉式菜单中直接 选择RK-SOAVE.
第16页
闪蒸分离模拟例题1
5 进入Streams/Feed设置
第17页
闪蒸分离模拟例题1
6 进入BLOCK设置 7 在Specification中完成下列设置
第11页
闪蒸模拟练习例题1
已知一进料，温度为400oF，压力为21psi， 组成为氢气（30.0lbmol/h）， 氮气 （ 15.0lbmol/h ）、甲烷（43.0lbmol/h ）、环 己烷（144.2lbmol/h ）、苯（0.2lbmol/h ） 。在闪蒸器中进行分离。闪蒸器在120 oF下 操作，压力降为0，分离后气相中夹带的液 相分率为0.012.轻确定气相的组成和流率。
第2页
ASPEN Plus单元操作模型
第3页
ASPEN Plus单元操作模型
第4页
ASPEN Plus单元操作模型
第5页
Aspen中的单元操作模型 -- Separators
分离器(Separators)又分为 • Flash（闪蒸罐） • Decanter（液-液倾析器） • Sep（组分分离器）
用aspen_plus作各种类型的闪蒸计算
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。
AspenPlus应用基础 - 传热过程
HeatX——几何结构（壳程1）
21
HeatX ——几何结构（壳程2）
22
HeatX ——几何结构（挡板1）
Segmental Baffle
23
HeatX ——几何结构（挡板2）
Rod Baffle
24
HeatX ——几何结构（管程1）
25
HeatX ——几何结构（管程2）
26
15
HeatX—— 换热器设定（3）
11） 传热面积 (Heat transfer area)
12）热负荷 (Exchanger duty)
13）几何条件 (Geometry)
16
HeatX—— 简捷计算 (1)
压降 ( Pressure Drop )
分别指定热侧和冷侧的出口压力 ( Outlet pressure )
5）热物流出口蒸汽分率 (Hot stream outlet vapor fraction)
14
HeatX—— 换热器设定（2）
6）冷物流出口温度 t2 (Cold stream outlet temperature)
7）冷物流出口温升 t2 – t1 (Cold stream outlet temperature increase)
8）冷物流出口温差 T2 – t2 或 T1 – t2 (Cold stream outlet temperature approach)
9）冷物流出口过热度 t2 – tdew (Cold stream outlet degrees superheat)
10）冷物流出口蒸汽分率 (Cold stream outlet vapor fraction)
11
HeatX —— 模型参数（4）
第四章 aspen多组分平衡级分离过程计算(一)
第 10 页
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。
第 11 页
第 12 页
4.1.2 闪蒸的理论模型
单级蒸馏过程，使进料混合物部分汽化或冷凝得到含易挥发 组分较多的蒸汽和含难挥发组分较多的液体。
简单分离单元模型：Separators
塔设备单元模型：Columns
第 6 页
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
第 7 页
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、分液罐等。
固体
Crystallizer Crusher Screen FabFl Cyclone Vscrub ESP HyCyc CFuge Filter SWash CCD User User2
除去混合产品的结晶器 固体粉碎器 固体分离器 滤布过滤器 旋风分离器 文丘里洗涤器 电解质沉降器 水力旋风分离器 离心式过滤器 旋转真空过滤器 单级固体洗涤器 逆流倾析器 用户提供的单元操作模型 用户提供的单元操作模型
i 1 i 1
c
c
热量衡算式（Heat balance）
FH F Q LH L VHV
其他关联式 ： 相平衡常数（Ki） 气相摩尔焓（HV） 液相摩尔焓（HL）
第 14 页
流股输入表单
第 15 页
Aspenplus单元操作类型总结
具有规定反应程度和转化 率的化学计量反应器模型 具有规定收率的反应期模 型 器通过化学计量计算实现 化学和相平衡
RYield
收率反应器
反应动力学不知道或不重要，但 化学计量数和程度是已知的反应 器 化学计量和反应动力学不知道或 不重，要但收率分布已知的反应 器 化学平衡和相平衡同时发生的反 应器
核算和设计干静电除尘器 核算或设计水力旋流器 核算或设计离心过滤器 核算或设计旋转真空过滤器 单级固体洗涤器
HyCyc
水力旋流器
CFuge
离心过滤器
Filter
旋转真空过滤器
Swash
单级固体洗涤器
CCD
逆流倾析器
多级固体洗涤器 有四股或少些入口和出口物流的 单元操作
User
用户定义的单元 操作模型
Crystallizer
结晶器
Crusher
固体粉碎机
Screen
固体分离器
FabFl
织布过滤器
Cyclone
旋风分离器
Vscrub
文丘里涤气
ESP
静电除尘器
用两盘间电荷来把固体从 气体中分离出来 水力旋流器靠一股液流的 离心力来把固体从入口液 流中分离出来 用旋转筐从液体中分离固 体 用连续旋转真空过滤器从 液体中分离出固体 用洗涤液体来模拟固体物 流夹带液体的溶解组分回 收 用洗涤液体来模拟固体物 流带走液体的溶解组分多 级回收 用用户提供的 Fortran 子程序 来模拟单元操作 用用户提供的 Fortran 子 程序 来模拟单元操作
Distl
使用 Edmister 方法进行简捷 法蒸馏核算
确定以回流比 级数 馏出 与进料比为基准的分离程 度 确定产品组成和流率、每段 的级数、使用分馏指数的热 负荷 执行各塔严格核算和 设计计算
aspenplus总结
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。
2-2 闪蒸计算
闪蒸器, 蒸发器, 分离罐, 单级分 离罐
Flash3
三股出料闪 蒸
确定热和相态条件
倾析器, 带有两个液相的单级分 离罐
Decanter 液-液倾析器 确定热和相态条件
倾析器, 带有两个液相无汽相的 单级分离罐
Sep
组分分离器
把入口物流组分分离到 出口物流
组分分离操作，例如，当分离的 详细资料不知道或不重要时的蒸 馏和吸收
第19页
【例1】-- 运行模拟过程
第20页
【例1】-- 运行模拟过程—换热器的热负荷
第21页
【例1】-- 运行模拟过程-闪蒸器2的温度
第22页
闪蒸模拟练习例题2
已知一进料，温度为400oF，压力为21psi， 组成为氢气（30.0lbmol/h）， 氮气 （1 5.0lbmol/h ）、甲烷（43.0lbmol/h ）、环 己烷（144.2lbmol/h ）、苯（0.2lbmol/h ） 。在闪蒸器中进行分离。闪蒸器在120 oF下 操作，压力降为0，分离后气相中夹带的液 相分率为0.012.轻确定气相的组成和流率。
第5页
Separators- Flash（闪蒸罐）
✓闪蒸模型决定了具有一个或多个入口物流的混
合物的热状态和相态。可以生成这些模型的冷 热曲线表。
✓允许各种闪蒸操作，这些模型根据规定进行相
平衡闪蒸计算。可进行绝热、等温、恒温、恒 压、露点和泡点闪蒸计算。
✓平衡蒸馏过程计算所用的基本关系是物料衡算
、热量衡算以及气液平衡关系。
流股2 F=1000kg/h， P=2atm, T=90C, 含乙醇40 wt %和水 60 wt %
两股物流在闪蒸罐中绝热闪蒸至1.5atm, • 1) 忽略气相中的液沫夹带，求离开闪蒸罐的气