化工设计-ASPEN软件：第五章间捷分离工程模拟

分离过程模型的分类简单分离单元模型

Separators塔设备单元模型

Columns简单分离单元模型简单分离单元模型包含五个模块：1两相闪蒸器（Flash2）2三相闪蒸器（Flash3）3倾析器（Decanter）4组分分离器（Sep）5两出口组分分离器（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—两相闪蒸器Flash2—模块连接Flash2—模块参数设置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。Flash2

模块的模型参数有3

组：

Flash2—模块参数设置Flash2—模块参数设置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—模块参数设置有效相态Flash2—模块参数设置3、液沫夹带

(LiquidEntrainmentinVaporStream)

液相被带入汽相中的分率。默认值为0Flash2—模块参数设置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0.15

MPa。求离开闪蒸器的汽、液两相的温度、流量和组成。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，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。Flash2—应用示例（3）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。灵敏度分析——Sensitivity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)；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；灵敏度分析——步骤1-3灵敏度分析——步骤1-212系统会自动给出ID号4、在弹出对话框中输入新变量的变量名(Variablename)；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)。灵敏度分析——步骤4-5灵敏度分析——步骤3-434定义因变量灵敏度分析——步骤55确定因变量类型步骤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),并指定调节上、下限(Upper/Lowerlimits)和增量(Incr)。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.)。灵敏度分析——步骤6-7灵敏度分析——步骤6选择调节变量6灵敏度分析——步骤77结果列表格式序列号因变量名称从左侧的灵敏度对象下的结果(Results)项目中查看结果。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。灵敏度分析——结果显示灵敏度分析——结果显示变量关系图——Plot在察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。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)，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),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。Plot——作图步骤Plot——作图步骤Plot——作图步骤Plot——结果显示流量为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的影响。Flash2—应用示例（4）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—三相闪蒸器模块连接Flash3—模块参数设置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。Flash3—模块参数设置Flash3—模块参数设置条件设置Flash3—模块参数设置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—模块参数设置关键组分Flash3—模块参数设置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—模块参数设置液沫夹带，默认值0Flash3—应用示例（1）流量为1000kg/hr、压力为0.11

MPa、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。

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。Flash3—应用示例（2）Flash3—应用示例（3）在示例（2）中分别设置乙醇和正己烷为关键组份，观察输出结果有什么变化。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—模块连接Decanter—模块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)

Decanter—模块参数设置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—模块参数设置关键组分选择Decanter—模块参数设置条件设定3、组份分离效率

(SeparationEfficiencies)

分别设定每个组份在两相中的分离效率（代表了相组成偏离平衡组成的程度）。Decanter—模块参数设置组分分离效率Decanter—模块参数设置Decanter—应用示例（1）用500kg/h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，求萃取相和萃余相的组成。上例中要求乙醇的萃取率达到97%，求需要的水流量。Decanter—应用示例（2）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——模块连接Sep——模块参数设置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。Sep——模块参数设置Sep——模块参数设置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——模块参数设置Sep——模块参数设置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——模块参数设置默认值同分离器的条件Sep——模块参数设置把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。Sep——应用示例（1）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---模块参数设置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---模块参数设置Sep2---模块参数设置