ASPEN闪蒸计算
ASPEN物质方法概述
ASPEN PLUS 10 版 物性方法和模型
1-2
第 1 章 ASPEN PLUS 性质方法概述
汽 -液平衡
将方程８和９代入方程１并除以p 即可获得汽－液相平衡的关系 １０ 对于 ϕiv yi = ϕil xi
1-1 ASPEN PLUS 10 版 物性方法和模型
1 RT
∫
Vα
∞
∂P RT dV − ln Z α − m （４） ∂ni T ,V , n iej V
第 1 章 ASPEN PLUS 性质方法概述
α ＝ v 或l V ＝ 总体积 ni ＝ 组分i的摩尔数 方程２和３是相同的 得 唯一的差别是变量所适用的相态 逸度系数ϕiα 是通过状态方程获
用一个状态方程性质方法计算性质
通过基本的热力学方程 l 逸度系数 状态方程可以与其它性质关联
ASPEN PLUS 10 版 物性方法和模型
1-4
第 1 章 ASPEN PLUS 性质方法概述
f v = ϕv y p
第 1 章 ASPEN PLUS 性S 性质方法概述
所有的单元操作模型都需要性质计算而生成结果 对于热力学平衡 闪蒸计算 最经常 需要的性质是逸度 焓的计算也时常需要 对于计算一个质量和热量平衡而言 逸度和焓通 常是足够的信息 然而 对于所有的过程物流 也计算其它的热力学性质 如果需要的话 也计算传递性质 性质计算对于模拟结果的影响是很大的 这是由于平衡计算和性质计算的准确程度及对 它的选择将影响模拟结果 这一章介绍平衡计算和性质计算的基础知识 理解这些基础知识 对选择适当的性质计算很重要 第二章给出了关于这方面的更多帮助 性质计算的准确程度 由模型方程式本身和它的用法决定 若想采用最佳的用法 你需要阅读关于性质计算的详细 资料 这些资料在第三和四章给出 本章包括三节 l 热力学性质方法 l 传递性质方法 l 非常规组分的焓计算 在热力学性质方法章节中论述了两种计算汽－液平衡 VLE 的方法 状态方程方法和 活度系数方法 每种方法包括如下内容 l 相平衡基本概念和使用的方程式 l 汽－液平衡和其它类型平衡 如 液－液平衡 的应用 l 其它热力学性质的计算 这一节的最后部分给出了当前状态方程和活度系数技术的概述 在标题为 符号定义 的表中定义了方程式中使用的符号
Aspen功能简介 (物性数据库)
Aspen Plus介绍 (物性数据库)•Aspen Plus---生产装置设计、稳态模拟和优化的大型通用流程模拟系统•Aspen Plus是大型通用流程模拟系统，源于美国能源部七十年代后期在麻省理工学院（MIT）组织的会战，开发新型第三代流程模拟软件。
该项目称为“过程工程的先进系统”(AdvancedSystem for Process Engineering，简称ASPEN）,并于1981年底完成。
1982年为了将其商品化，成立了AspenTech公司，并称之为Aspen Plus。
该软件经过20多年来不断地改进、扩充和提高，已先后推出了十多个版本，成为举世公认的标准大型流程模拟软件，应用案例数以百万计。
全球各大化工、石化、炼油等过程工业制造企业及著名的工程公司都是Aspen Plus的用户。
它以严格的机理模型和先进的技术赢得广大用户的信赖，它具有以下特性：1.ASPEN PLUS有一个公认的跟踪记录，在一个工艺过程的制造的整个生命周期中提供巨大的经济效益，制造生命周期包括从研究与开发经过工程到生产。
2.ASPEN PLUS使用最新的软件工程技术通过它的Microsoft Windows 图形界面和交互式客户-服务器模拟结构使得工程生产力最大。
3.ASPEN PLUS拥有精确模拟范围广泛的实际应用所需的工程能力，这些实际应用包括从炼油到非理想化学系统到含电解质和固体的工艺过程。
4.ASPEN PLUS是AspenTech的集成聪明制造系统技术的一个核心部分，该技术能在你公司的整个过程工程基本设施范围内捕获过程专业知识并充分利用。
5.在实际应用中，ASPEN PLUS可以帮助工程师解决快速闪蒸计算、设计一个新的工艺过程、查找一个原油加工装置的故障或者优化一个乙烯全装置的操作等工程和操作的关键问。
Aspen Plus功能Aspen Plus AspenTech工程套装软件(AES)的一个成员，它是一套非常完整产品，特别对整个工厂、企业工程流程工程实践和优化和自动化有着非常重要的促进作用。
《Aspen闪蒸计算》课件
相信随着越来越多的人才加入， 并不断提升技能水平，将会有更 多新的成果出现。
运行模型
运行模型并获取计算结果，包括相平衡图、计算报表等。
Aspen闪蒸计算的注意事项
数据准确性
输入数据要准确，数据错误会 对计算结果产生很大影响。
设置参数
设置闪蒸计算参数时需要根据 实际条件进行科学合理的设置。
分析结果
对计算结果进行充分分析，结 合实际生产，进一步完善和优 化设计。
Aspen闪蒸计算的优点
提高外观质量
闪蒸计算可以有效地优化生产过程，提高所生产产品的外观质量。
能源，节约生产成本。
降低生产成本
综合利用各种技术手段，可以有效地降低生产成本，提高生产效益。
展望
应用范围
闪蒸计算在化工生产的应用领域 十分广泛，未来还有很大的发展 空间。
优化算法
人才培养
未来的优化算法将更加智能化， 处理速度更快，计算结果更精准。
2 输入数据
对于输入数据的准确性要 求高，对其进行仔细校验 和处理。
3 数值计算和优化算法
利用广泛采用的数值计算 方法和优化算法，对数据 进行处理和计算，得到结 果。
Aspen闪蒸计算的操作流程
1
建立模型
选择闪蒸计算方式并建立闪蒸模型，输入相关数据。
2
设置条件
设置闪蒸条件，包括压力、温度等参数。
3
闪蒸的基本概念
闪蒸是什么？
简单来说，闪蒸就是把高压液态 物质突然释放，使其蒸发并升华 成为一定的量的气态物质。
分离混合物
闪蒸可用于分离混合物，利用混 合物成分差异使之分离。
闪蒸柱
闪蒸柱是将一定量混合物分离为 两种或两种以上部分浓度不同的 物质的装置。
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
Aspen第三讲要点
Aspen第三讲————传热单元模型传热单元属换热器型（Heat Exchanger）共有七种模型，具体如下图所示。
一般用于改变单股物流的温度、压力和相态，比如加热器或冷却器。
Heater模型适用于简单加热，而不需要考虑使用什么样的加热介质时的换热设备类型，其连接图如下：Heater 模型（Block ）需要设定两种参数：（1） 闪蒸指标（flash specification ）所有模块的输入信息均相似进行定义出口流体的温度（Temperature）、压力(Pressure)、温度增量(temperature change)、蒸汽分率(vapor fraction)、过热度(Degree of superheating)、过冷度(Degree of subcooling)、热负荷(Heat duty)等选项需要指定具体数值，但不需要全部指定，通过点击下拉箭头任选2种进行指定即可。
（2）有效相态(valid phase)其中有蒸汽、液体、固体、汽-液、汽-液-液、液-游离水、汽-液-游离水等选项，同上，任选一种即可。
示例：例1: 20℃、0.41MPa、4000kg/hr流量的软水在锅炉中在压力不变的情况下，加热后全部成为饱和的水蒸气进入总管。
求所需的锅炉供热量。
解：第一步：建立换热模型，如下图所示：第二步：进行参数设定;首先是对整个单元进行Set up，如下图所示：在组分(component)中进行组分的定义，根据题意，所加热的组分是水（water）。
在物性（Properties）中，进行物性方法的选择，在本题中，涉及汽-液两相，较为复杂，我们选择“NRTL”物性方法。
在物流（Stream）中，根据题意，将已知条件如温度、压力、流量等信息输入。
在Block中进行该操作单元的相关设置：热焓值热负荷例2: 流量为100kg/hr、压力为0.2MPa、温度为20℃的丙酮通过一电加热器。
当加热功率分别为2kW、5kW、10kW和20kW，且压力不变时，求出口物流的状态。
ASPEN 闪蒸计算
9）输入单元模块参数 Block Specifications 甲苯: 5 lbmol/hr 控制器(Manipulators） 在闪蒸模型中不允许同时规定热负荷和气相摩尔分率。 2lbmol/h ）、苯（0. 甲烷: 95 lbmol/hr 甲烷: 95 lbmol/hr ASPEN Plus单元操作模型 【例2】-- 输入单元模块参数 P = 550 psi 甲苯: 5 lbmol/hr properties /specifications Pressure N/sqm 主要是全局特性的定义,如单位, 运算类型,报告的输出形式和要求 2lbmol/h ）。 可以生成这些模型的冷热曲线表。 分离器(separators) 【例2】-- 输入化学组分信息 【例2】-- 输入单元模块参数 – 闪蒸器1
Pressure N/sqm
Vapor Frac
Liquid Frac
Vap1 liq1
0.05 0.00
0.01 0.00
0.00 0.01
0.00 0.00
0.06 0.01
310.9 3
310.93
34473 3447378
78.65
.65
1.00 0.00
0.00 1.00
【例2】-- 运行模拟过程—换热器的热负荷
闪蒸分离模拟例题1
6 进入BLOCK设置
完成Specification设置后在Entrainment中设置
闪蒸分离模拟例题1
7 计算结果
【例2】完成以下练习
T = 200 F
Pdrop = 0
COOL
Feed
FEED
T = 1000 F
lng闪蒸量计算
lng闪蒸量计算
"LNG闪蒸量"是液化天然气（LNG）在一定条件下发生的液化气体的蒸发量，通常是在储存或输送LNG的过程中考虑的参数之一。
计算LNG闪蒸量需要考虑温度、压力等因素，可以使用一些基本的物性和热力学公式。
下面是简化的计算LNG闪蒸量的步骤：
1.计算初始液相体积：确定初始的LNG液相体积（V_initial）。
2.确定储存或输送过程中的温度和压力：确定在储存或输送LNG的过程中的温度（T）和压力（P）。
3.使用物性数据计算饱和蒸汽压：利用LNG的物性数据，如饱和蒸汽压的相关数据，计算在给定温度下LNG的饱和蒸汽压。
4.根据蒸汽压计算蒸发量：使用饱和蒸汽压等数据，可以利用相应的热力学公式计算LNG在给定条件下的闪蒸量。
请注意，具体的计算需要考虑到LNG的具体物性，以及在实际运输和储存中可能存在的各种因素。
理论上，闪蒸量的计算可能涉及到热力学方程、物性数据以及具体系统的工程参数。
在实际应用中，可能需要借助专业软件或者实验数据来进行更准确的计算。
水甲醇闪蒸aspen模拟流程
水甲醇闪蒸aspen模拟流程Aspen simulation software is a widely used tool in chemical engineering for simulating various processes, including flash distillation of water-methanol mixtures. Aspen（氨基酸）模拟软件是化学工程中广泛使用的工具，用于模拟各种过程，包括水甲醇混合物的闪蒸过程。
This process is crucial in the separation of water and methanol, which are commonly used in industries such as pharmaceuticals, chemicals, and fuel production. 在制药、化工和燃料生产等行业中，水和甲醇的分离过程至关重要。
Flash distillation, or 水甲醇闪蒸, is a method of separating a liquid mixture into its individual components based on their volatility. 闪蒸是一种根据挥发性将液体混合物分离成其各个组成部分的方法。
The process involves heating the liquid mixture and then rapidly reducing the pressure to cause the volatile components to vaporize and separate from the non-volatile components. 该过程涉及将液体混合物加热，然后迅速减压，使挥发性成分汽化并与非挥发性成分分离。
As a chemical engineer, it is crucial to understand how to simulate and optimize this process using Aspen software to improve the efficiency and cost-effectiveness of the separation process. 作为一名化学工程师，了解如何使用Aspen软件模拟和优化这个过程对于提高分离过程的效率和成本效益至关重要。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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）
氢气: 405 lbmol/hMr odel
甲烷: 95 lbmol/hr
苯 : 95 lbmol/hr
甲苯: 5 lbmol/hr
COOL
VAP1
T = 100 F P = 500 psi FL1 Flash2
Model
VAP2
P = 1 atm Q=0 FL2 Flash2
第9页
Separators- Flash（闪蒸罐）
通常，要固定入口物流的热状态，必须规定下 列各项中的任意两项：
✓温度 ✓压力 ✓热负荷 ✓气相摩尔分率
在闪蒸模型中不允许同时规定热负荷和气相摩 尔分率。
第10页
运用Aspen Plus进行流程模拟的基本步骤
1）启动User Interface 2）选用Template 3）选用单元操作模块：Model Blocks 4）连结流股：Streams 5）设定全局特性：Setup Global Specification 6）输入化学组分信息 Components 7）选用物性计算方法和模型 Property Methods & Models 8）输入外部流股信息 External Steam 9）输入单元模块参数 Block Specifications 10）运行模拟过程 Run Project 11）查看结果 View of Results 12）输出报告文件 Export Report 13）保存模拟项目 Save Project 14）退出 Exit
LIQ1
VAP2
FLASH2
seperator flash2
LIQ2
第22页
【例2】--设定全局特性
主要是全局特性的定义,如单位, 运算类型,报告的输出形式和要求
第23页
【例2】-- 输入化学组分信息
第24页
氢气: 405 lbmol/hr 甲烷: 95 lbmol/hr 苯 : 95 lbmol/hr 甲苯: 5 lbmol/hr
0.00 0.01
0.00 0.00
0.06 0.01
310.9 3
310.93
34473 3447378
78.65
.65
1.00 0.00
0.00 1.00
【例2】-- 运行模拟过程—换热器的热负荷
第34页
【例2】-- 运行模拟过程-闪蒸器2的温度
第35页
第18页
闪蒸分离模拟例题1
6 进入BLOCK设置
7 完成Specification设置后在Entrainment中设置
第19页
闪蒸分离模拟例题1
7 计算结果
第20页
【例2】完成以下练习
T = 200 F
Pdrop = 0
COOL
Feed FEED
T = 1000 F
P = 550 psi
Heater
Model
LIQ2
问题: 1. 模块 “COOL” 的热负荷是多少? _________ 2. 第二闪蒸模块“FL2” 的温度是多少? _________
第21页
【例2】--流程图的绘制
VAP1
FEED
HE AT ER COOLOUT
heat exhcanger
FLSAH1
seperator flash2
【例3】-- 输入化学组分信息-组分添加步骤
(1)
(2)
第25页
1) Components /specifications
2) Find 3) 依提示输入组
分 4) 以“苯”为例
氢气: 405 lbmol/hr 甲烷: 95 lbmol/hr 苯 : 95 lbmol/hr 甲苯: 5 lbmol/hr
第8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。
第6页
Aspen中的单元操作模型 -- Separators
模型 说明
目的
用途
Flash2
两股出料闪 蒸
确定热和相态条件
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
第28页
【例2】-- 输入单元模块参数
第29页
【例2】-- 输入单元模块参数 – 换热器
T = 200 F Pdrop = 0
第30页
【例2】-- 输入单元模块参数 – 闪蒸器1
T = 100 F P = 500 psi
第31页
【例2】-- 输入单元模块参数 – 闪蒸器2
P = 1 atm Q=0
第32页
【例2】-- 运行模拟过程
Mole Flow kmol/sec
H2 CH4 C6H6 C7H8
Total Flow kmol/sec
Temperature K
Pressure N/sqm
Vapor Frac
Liquid 第33页 Frac
Vap1 liq1
0.05 0.00
0.01 0.00
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
Sep2
两股出料组 分分离器
把入口物流组分分离到 两个出口物流
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7页
闪蒸
• 闪蒸 又称为急闪蒸馏，平衡蒸馏，是一种连续、 稳态的单级操作。被分离的混合液先经加热 器升温，使之温度高于分离器压力下料液的 泡点，然后通过节流阀降低压力至规定值， 过热的液体混合物在分离器中部分汽化，平 衡的气液两相被及时分离。 通常，分离器又称为闪蒸塔（罐）。
• 物性方法用RK-SOAVE
第12页
闪蒸分离模拟例题1
1 建立流程图
FEED
VAP SEPRATOR
BT
第13页
闪蒸分离模拟例题1
2 进入setup/specification 进行全局变量（global）设置，注意工程 单位的设置，运行类型的设置，以及报 告显示的要求等。这里 工程单位：ENG Run Type： Flowsheet 报告无具体要求，可缺省。
【例2】-- 选用物性计算方法和模型
1) properties /specifications
2) global 3) Property method
4)P-R
第26页
【例2】-- 输入外部流股信息
第27页
【例2】-- 输入外部流股信息
T = 1000 F P = 550 psi 氢气: 405 lbmol/hr 甲烷: 95 lbmol/hr 苯 : 95 lbmol/hr 甲苯: 5 lbmol/hr