Aspen高级班培训讲义Word文件下载.docx
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3.建立塔内的设计规定要求塔顶蒸出物甲醇含量为99.9wt%,改变塔顶回流比范围为(0.8-3),记录算出的回流比:
RR=。
练习2:
模拟二氯二甲烷催化裂解制氯乙烯的反应工艺,流程图如下
反应式为CH2CL-CH2CL——HCL+CHCL=CH2计算方法:
RK-SOAVE
(DEC)(VCM)CH2CL-CH2CL转化率=0.55
原料二氯二甲烷的进料量、温度和压力以及反应器、冷凝器、泵的操作条件在流程图中已给出,下面给出精流塔COL1、COL2的操作条件
COL1:
塔板数15stages、回流比RR=1.082、D:
F=0.354、进料板:
tray7、压力为367psi
COL2:
塔板数10stages、回流比RR=0.969、D:
F=0.550、进料板:
tray6、压力为115psi
1.由上述已知条件建立一个流程模块并给出下列结果:
反应器(REACTER)热负荷:
冷却器(QUENCH)热负荷:
冷却器(QUENCH)出口温度:
COL2塔顶冷凝器和塔底再沸器热负荷:
在产品中VCM的浓度:
2.在反应器中DEC的转化率在0.50-0.55之间变化,做一个灵敏度分析,被调节变量为反应器的热负荷和冷却器的热负荷。
(保存为aspen2b.bkp)
3.在计算的最后执行一个FORTRAN模块,编辑两个塔塔底再沸器热负荷之和,并调节这个变量,针对2.中DEC转化率的变化作灵敏度分析。
练习3:
建立一个流程模拟,分离出1-CL(1位氯代异戊烯)、3-CL(3位氯代异戊烯)、IP(异戊二烯)、CH4O(甲醇)混合物中的1-CL和3-CL。
1-CL的质量含量为97%以上,3-CL的质量含量为80%以上,并计算出两个它的塔径(采用筛板塔)
混合物的进料量为100kg/hr,温度:
20℃,压力:
1atm
质量组成:
IP:
0.1,1-CL:
0.6,3-CL:
0.25,CH4O:
0.05
1-CL:
C5H9CL结构式:
沸点:
TB=104℃
3-CL:
沸点:
TB=87℃
C5H8-6
提示:
采用两个塔分离,脱轻塔塔顶压力为19Kpa,全塔压降为3Kpa,物性方法采用NRTL-RK;
1-CL、3-CL精馏塔塔顶压力为10Kpa,全塔压降为4Kpa物性方法采用PEN-ROB。
3电解质
3.1电解质举例
含有酸、碱或盐的水溶液,
酸性或碱性水溶液,气体净化时的含水胺或热碳酸盐。
3.2电解质系统的特征
Ø
电解质分子形式在液体溶剂中部分电离成离子或完全电离成离子。
液相反应总能达到化学平衡状态。
液相中有离子存在要求用非理想溶液热力学方法。
可能有盐析出。
3.3电解质组分的类型
溶剂:
标准的分子形式,如:
水(water)、甲醇(methanol)、醋酸(aceticacid)。
离子:
带电荷的形式,如:
H3O+、OH-、Na+、Cl-、Fe(CN)63-
盐:
每种被析出的盐都是一个新的纯组分,如:
NaCl(s)、CaCO3(s)、CaSO4•2H2O(石膏)、Na2CO3、NaHCO3、2H2O(天然碱)。
3.4表观组分和真实组分
3.4.1真实组分
在溶液中组分实际存在的形式
3.4.2表观组分
组分在形成离子之前的形式
3.4.3举例
NaCl水溶液
所涉及到的离子反应:
NaCl-->
Na++Cl-,Na++Cl-<
-->
NaCl(s)
表观组分:
H2O,NaCl,
真实组分:
H2O,Na+,Cl-,NaCl(s)
3.5定义电解质的步骤
确定产生新的组分(离子和固体盐)。
修正纯组分数据库的搜索顺序以便第一个收索的数据库是ASPENPCD。
规定组分之间发生反应
设定Property(物性)方法,用ELECNRTL。
创建一个Henry’sComponent(亨利组分)列表。
检索下列参数
反应平衡常数值
盐的溶解度参数
ELECNRTL交互作用参数
亨利常数的关联式参数
生成的化学组成可以被修改。
简化该Chemistry(化学组成)。
3.6电解质的局限性
不能计算液-液平衡。
在某些情况下不能使用下列模型:
平衡反应器:
RGibbs和REquil
动力学反应器:
Rplug、RCSTR和RBatch
简捷法蒸馏:
Distl、Dstwu和SCFrac
严格蒸馏:
MultiFrac和PetroFrac
反应式右边的化学组成中可能不包含任何挥发性种类。
液-液平衡的化学过程可能不包含分裂反应。
输入规定不能按照离子或固体盐来规定。
3.7电解质示例
3.8练习
目的:
用电解质创建一个流程。
一个简单的流程,模拟用石灰(氢氧化钙)处理硫酸废水的过程。
利用ElectrolyteWizard(电解质向导)生成其Chemistry(化学过程)。
使用真组分法。
注释:
从化学组成中删除:
CaSO4(s)、CaSO4•1:
2W:
A(s)
4固体处理
概要介绍固体处理能力
4.1组分类别
常规组分:
气体和液体组分、溶液中的固体盐。
常规惰性固体(CI固体):
对相平衡不起作用的固体以及盐的析出/溶解。
非常规组分(NC固体):
不能用分子结构表示并且对相平衡、盐溶解平衡和化学平衡来说是惰性非均匀物质。
4.2规定组分类型
在ComponentsSpecificationsSelection页上规定组分时,在Type列中选择适当的组分类型。
Conventional-常规组分
Solid-常规惰性组分
Nonconventional-非常规固体
4.2.1常规组分
这类组分参与气液平衡以及盐和化学平衡。
这类组分有分子量。
例如:
水、氮、氧、氯化钠、钠离子、氯化物离子
位于MIXED子物流中
4.2.2常规惰性固体
组分对相平衡和盐的析出/溶解是惰性。
可能与常规组分存在化学平衡并发生反应。
组分有分子量。
碳、硫
位于CISOLID子物流中
4.2.3非常规固体
组分对相平衡、盐或化学平衡不起作用。
可能与常规组分和CI(常规惰性)固体组分发生化学反应。
组分是不均匀物质并且没有分子量。
煤、焦碳、灰、木质纸浆
位于NCSolid(非常规固体)子物流中
4.3组分属性
组分属性是用一些可识别的构成有代表性地表示组分的组成
对组分属性可进行下列操作:
由用户分配
在物流中初始化
在单元操作模型中修改
组分属性在物流中携带。
非常规组分的性质由物性系统用组分属性来计算。
组分属性的描述
属性类型
元素
描述
PROXANAL
1.湿气2.固定碳
3.挥发性物质4.灰
近似分析,
wt%(干基)
ULTANAL
1.灰5.氯
2.碳6.硫
3.氢7.氧
4.氮
元素分析,
wt%(干基)
SULFANAL
1.硫化铁矿的
2.硫酸盐
3.有机的
硫分析形式,
原煤的wt%(干基)
GENANAL
1.成分1
2.成分2
20.成分20
一般成分分析,
wt%或vl%
4.4固体性质
1)对于常规组分和常规固体
计算焓、熵、自由能和摩尔体积。
使用在PropertiesSpecificationGlobal页上所规定的PropertyMethod(物性方法)中的物性模型。
2)对于非常规固体
计算焓和摩尔体积。
使用在PropertiesAdvancedNC-Props窗口上规定的物性模型。
4.4.1常规固体
对于焓、自由能、熵和热容
1)Barin方程
对所有性质只用一套参数
对所选的温度范围可能用到多套参数
在SOLIDS之前列出INORGANIC数据库
2)常规方程
用热容模型将生成热和生成的自由能合并
AspenPlus和DIPPR模型参数
在INORGANIC之前列出SOLIDS数据库
3)固体的热容
热容的多项式模型
用于计算焓、熵和自由能
参数名:
CPSP01
4)固体的摩尔体积
体积多项式模型
用于计算密度
VSPOLY
4.4.2非常规固体
1)焓
通用热容多项式模型:
ENTHGEN
用质量分率的加权平均数
基于GENANAL属性
HCGEN
2)密度
通用的密度多项式模型:
DNSTYGEN
DENGEN
4.4.3煤的专用模型
煤的焓模型:
HCOALGEN
基于ULTANAL,PROXANAL和SULFANAL属性
煤的密度模型:
DCOALIGT
基于ULTANAL,PROXANAL和SULFANAL属性
4.5单元操作模型
通用原则:
接受任意类别的物流。
对入口物流和出口物流应该使用同样的物流类别(Mixer和ClChng除外)。
不可识别的属性(组分或子物流)通过该模块后保持不变。
有些模型允许对每个出现的子物流做规定(例如:
Sep、RStoic)
在气-液分离中,固体留在液体中。
除非另有规定,否则出口固体子物流与MIXED子物流是处于热平衡状态的。
4.6例题
模拟一个常规固体干燥器。
用空气将SiO2水含量从0.5%降到0.1%。
将物流类别的类型改为:
MIXCISLD。
将SiO2放入CISOLID子物流中。
一个物流的全部子物流的压力和温度必须都是一样的。
4.7练习
用固体单元操作模拟从气化器尾气进料中除去微粒。
含有少量原料微粒的气体的处理是很困难的,因为这些微粒有可能干扰大部分操作(例如:
孔板和填料的表面腐蚀、结垢、堵塞)。
因此有必要从气态物流中除去大部分原料微粒。
可用于这一用途的选项有很多(旋风分离器、袋式过滤器、文丘里涤气器以及静电除尘器),并且可以通过变更它们的设计和操作条件改变它们的微粒分离效率。
最终选择哪种设备要权衡技术性能和与使用特定单元相关的费用。
在这个练习中,对从煤汽化所得的合成气中除去微粒所采用的各种选项进行比较。
注:
煤灰主要是粘土和重金属氧化物,并且可看作是非常规组分。
HCOALGEN和DCOALIGT可用于计算用元素分析、近似分析和硫分析(ULTANAL,PROXANAL,SULFANAL)
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