AspenPlus在化工过程模拟中的应用.docx
AspenPlus在化工过程模拟中的应用Prop丙n-正iso-间、异Meta-间目录第1章化工过程模拟概述-第2章ASPenPIUS模拟基础第3章流股的混合与分割过程模拟第4章压力变送过程模拟第5章分别设备模拟第6章传热设备模拟第7章塔设备模拟第8章反应器模拟第9章固体操作设备模拟第三章流股的混合与分割过程模拟学习目的：1、练习用ASPenPkIS进行流程仿真的基本步骤；2、驾驭物流混合模块MixersZSplitters的用法。内容：课堂练习：建立以下过程的ASPenPlUS仿真模型（exercise3.1）:已知：100m3Zhr的低浓酒精（乙醇20%w,水80%w,4OoC,1atm）-200m3hr的高浓酒精（乙醇90%w,水10%w,30,2atm）混合，混合后物流平均分为三股，一股干脆输出，其次股与IOokg/hr的甲醇水溶液混合后（甲醇95%w,水5%w,45,1.5bar）输出，第三股与80kghr的乙酸水溶液混合后（乙酸90%w,水10%w,350C,1.2bar）输出。求：三股输出物流的组成（摩尔分率与质量分率）和流量（摩尔流量及体积流量）分别是多少？课后练习：建立以下过程的ASPenPIUS仿真模型（exercise-3.2）：1）将400°C,3bar下的100Om3/hr水蒸气、I（X）Om3/hr二氧化碳和IOoom3/hr甲醇等压混合，求混合气体的温度和体积流量。2）将400°C,30bar下的100Om3/hr水蒸气、100Om3/hr二氧化碳和100om3/hr甲醇等压混合，求混合气体的温度和体积流量。3）将400°C,300bar下的IOoOm3/hr水蒸气、100Om3/hr二氧化碳和IooOm3/hr甲醇等压混合，求混合气体的温度和体积流量。在物性方法及模型（PrOPertymethodS&models）设定中分别选用志向气体状态方程（IdeaD、Benedict-Webb-Rubin-Lee-Starling状态方程（BWR-LS）、Peng-RObinSOn状态方程（Peng-Rob）、Redlik-Kwong-Soave状态方程（RK-Soave）作为基本方法（Basemethod）进行以上计算，比较各方法所得的结果有何不同，将结果汇总编辑为MS-Word文档。第四章压力变送过程模拟学习目的：驾驭各压力变送模块的用法，包括压缩机、泵、阀门、管道等。内容：课堂练习：建立以下过程的ASPenPIUS仿真模型：1、将100m3/hr的水(25°C,1.5atm)用泵进行输送。分别在如下状况下进行模拟。a) .泵效为0.68,轴效率为0.96,要求泵出口压力为6bar。(exercise-4.1-a)b) .已知所用离心泵的特性参数如下表：(exercise-4.1-b)扬程(m)5954.247.843流量(h)7090109120泵效0.6450.690.690.66允许吸上真空度(m)5.04.53.83.52、计算5000kghr的饱和水蒸汽(7atm)经过管线(绝热，长20m,内径100mm,粗糙度0.05mm)输送到5m高处后的压力降和温度降。(exercise-4.2)3、计算100m3/hr的水(50。5bar)经过如下管线后(从A点到G点)的出口压力。各点坐标为：A(0A0),B(5,0,0),C(5,5,0),D(15,5,0),E(15,0,0),F(15,0,10),G(20,0,10)o管线直径均为0.1m,粗糙度为0.00005m。(exercise-4.3)课后练习：建立以下系统的ASPenPIUS仿真模型。(exercise-4.4)1、己知：将20的水从蓄水池输送到高位水池，环境地理位置如下图所示。管道接受l33x4的无缝碳钢管。所用离心泵的特性参数在课堂练习1中给出。泵出口安装一只V500系列的等百分比流量截止阀(GlobeValve)调整流量。不同阀门开度下阀的流通系数Cv,压降比例因子Xt和压力补偿因子Fl如下表所示。开度(%)102030405060708090100Cv144672102126147168186202212Xt0.970.970.960.940.930.920.920.90.90.9FI0.790.790.770.750.730.710.710.690.680.68求：1、最大输送流量(m3hr)及相应的轴功率。(此时阀全开)2、某吸取塔用293.15K的清水作为吸取剂，正常用量为50m3hr.清水贮槽液面至吸取塔顶加料口的垂直高度为40m。清水贮槽内压力为0.1013MPa,吸取塔内压力为0.3MPa。初步设计方案如下(参见下图)：Z出水管进水管离心泵_I运用S1084的无缝钢管作为输水管，进水管道长IOm,须要安装1个90。弯头(Elbow)和2只闸阀(GateValve)；出水管道长55m,须要安装6个90。弯头,2只闸阀；离心泵入口的安装高度比清水贮槽液面低0.5m。为降低能耗，接受变频电动机变更离心泵转速来调整输送流量，转速变更范围为15OO28OOrpm0离心泵的特性曲线如下表。求：1)最大输水量；(exercise-4.5-a)2)输水量为正常用量时离心泵所需的转速、轴功率和泵出口压力；(exercise-4.5-b)3)输水量为50%正常用量时离心泵所需的转速、轴功率和泵出口压力。(exercise-4.5-c)转速3000rpm流量(m3hr)2341.56084扬程(m)1131079669效率()63687167转速2500rpm流量(m3hr)20355070扬程(m)76726444效率()64.5696966转速2000rpm流量(m3hr)16.5284158扬程(m)5148.543.530.5效率()62646563第五章分别设备模拟学习目的：驾驭各分别设备模块的用法，包括闪蒸、蒸发、萃取和简洁分别设备。内容：课堂练习：建立以下系统的ASPenPlUS仿真模型1、流量为I(X)Okg/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。(Exercise-5.1)2、流量为I(XX)kg/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0.15MPa。求离开闪蒸器的汽、液两相的温度、流量和组成。(Exercise-5.2)3、流量为IO(X)kg/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。(Exercise-5.3)4、流量为I(X)Okg/hr、压力为0.2MPa温度为20"C、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250kW0分析液沫夹带对汽相丙酮分率和丙酮回收率的影响。(EXerCiSe-5.4)5、流量为I(XX)kg/hr、压力为0.11MPa、含乙醇30%w、正己烷30%、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)=l9o求离开冷凝器的汽、液、液三相的温度、质量流量和组成。(EXerCiSe-5.5)6、F=500kg/hrP=0.8MPa、T=Io(TC含乙醇70%w、水30%W的物流与F=500kghr>P=0.8MPa.T=70C含正己烷60%、乙醇40%W的物流在闪蒸器中混合并绝热闪蒸到P=SlIMPa,求离开闪蒸器的汽、液、液三相的温度、质量流量和组成。(Exercise-5.6)7、在课堂练习6中分别设置乙醇和己烷为关键组份，视察输出结果有什么变更。8、用水(P=O.2MPa、T=20、F=500kghr)从含乙醇40%w、正己烷60%W的混合液(F=500kg/hr、P=O.2MPa、T=20)中萃取乙醇，求：乙醇的萃取率，以及萃取相和萃余相的组成。(EXerCise-5.8)9、第8例中乙醇的萃取效率为90%时的须要的水流量，以及萃取相和萃余相的组成。(EXerCiSe-5.9)10、 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支配比例为：(Exercise-5.10)乙醇0.960.020.010.01正丙醇0.010.950.020.02正丁醇0.010.050.920.02水0.010.020.030.94求输出物流组成。11、 从F=500kghhP=0.15MPaT=20°C含乙醇60%w、正丙醵25%w、正丁醇15%w的物流中回收乙醇，要求：1).乙醇浓度达到98%w、正丁醇含量不大于l%w；2).乙醇回收率达到95%。求输出物流的组成和流量。(Exercise-5.11)12、 同课堂练习11,假如分别过程是在精储塔中实现，塔顶出料是0.11MPa的饱和蒸汽，塔底出料是0.13MPa的饱和液体，求输出物流的温度和体积流量。(Exercise-5.12)13、 接受膜分别装置制取富氧空气。原料空气T=30、P=1.013banF=500kmol/hr,经压缩机加压到4.5bar后进入膜分别组件，出口压强l.lbar。已知膜分别组件的性能与进、出口压差及进口流量的关系由下式描述：Fr/FfB=OW。IlyN)rich_1/17/E1-O.35(Vv)-1111J)I/YN2)poor求富氧空气的氧浓度和体积流量，及其与进口压强的关系。(Exercise-5.13)课后练习：建立以下系统的ASPenPIUS仿真模型1、F=100Okg/hr、P=0.8MPaT=Io(TC含乙醇70%w、水30%W的物流与F=500kghr,P=0.6MPa,T=70°C含正己烷60%、乙醇40%W的物流在闪蒸器中绝热闪蒸到P=0.11MPa°轻液相在汽相中的液沫夹带率为5%,重液相在汽相中的液沫夹带率为1%。求：离开闪蒸器的汽、液、液三相的温度、质量流量和组成。(Exercise-5.14)2、用水(P=0.15MPa、T=25°C)从含乙醇40%w、正己烷60%W的混合液(F=IoOokghr.P=0.15MPa>T=25°C)中萃取乙醇，要求乙醇的萃取率达到97%。求：1)须要的水流量，以及萃取相和萃余相的组成；(EXerCiSe-5.15)2)乙醇分别效率对须要的水流量和萃取相组成的影响。3、用精微塔从F=100Okg/hr、P=0.14MPa>T=25°C、含乙静60%w、正丙醇25%w、正丁醇15%W的物流中回收乙醇，要求：1)回收物流的乙醇浓度达到98%w、正丁醇含量不大于05%w;2)乙醇回收率达到97%。塔顶出料是0.12MPa的饱和蒸汽，
