1、11ASPEN PLUS 模块操作报告人 ： 宋维仁导师：漆志文教授华东理工大学联合化学反应工程研究所2010年 6月 30日星期三2单元操作模块用来表示实际装臵的各个单元操作设备，例如泵、换热器、精馏塔和反应器等。要运行一个模拟模型，必须至少规定一个单元操作。每个不同的单元模块都有各自必需的输入数据。Aspen Plus中的单元模块主要包括如下 9类：单元模块操作23混合器 / 分流器模块压力变送器模块换热器模块塔模块反应器模块4模型 说明 目的 用途 M ixe r 物流混合器 把多股物流混合成一股物流 混合三通，物流混合操作，添加热流股，添加功流股 F S p li t 物流分流器 把物
2、流分成多个流股 物流分流器，排气阀 S S p li t 子物流分流器 把子物流分成多个流股 固体物流分流器，排气阀 混合器 / 分流器是用于混合或分离流程物流的模型。混合器 / 分流器模型有以下三种 :混合器 / 分流器35混合器 / 分流器模块压力变送器模块换热器模块塔模块反应器模块6混合器可用于模拟混合三通或其它类型的物流混合操作设备。它通过对混合进料物流进行一次绝热相平衡闪蒸计算，决定混合出口物流的温度和相态。在 MIXER模型库中，第一个图是物流混合器，第二个图是热流混合器，带 W标记的是功流混合器。混合器47下面这是一个混合器的例子，首先建立工艺流程图。进料物流 1进料物流 2混合
3、器例子流程图混合器模块的名称为 B18输入进料物流 1数据 输入进料物流 2数据物性方法选用 NRTL输入进料数据注意 ：进料物流 1的压力为 101.3KPa，而进料物流 2的压力为 200KPa。后面的讲解要用到这两个压力。59对于物流混合器来说，需要规定出口压力 (或压降 )以及物流的有效相态。当混合热流或功流时，不需要任何规定。如果你规定了压降，混合器确定入口物流压力的最小值，并采用这个最小入口物流压力计算出口压力。首先规定压力为 0（表示压降为 0），结果显示如下页：B1 - Input Flash Options 10可以看到最终的出口物流压力为两股进料压力中最小的那一个压力，即
4、101.3KPa。查看模块结果611规定压力为 -10KPa（表示压降为 10KPa ），看看结果如何？改变压力设臵12可以看到最终的出口物流压力为两股进料压力中最小的那一个压力 101.3KPa减去压降。查看模块结果713规定压力为 150KPa，看看结果如何？改变压力设臵14可以看到最终的出口物流压力为 150KPa。查看模块结果总结：在混合器模块的压力项输入值 0,为出口绝对压力，在混合器模块的压力项输入值 =0,表示压降为 0，在混合器模块的压力项输入值 0,表示压降值，且后两项取的出口压力基准都为进料中压力最小的那一个。815混合器 / 分流器模块压力变送器模块换热器模块塔模块反应器
5、模块161.分流器是把相同类型的物流混合并把结果物流分成两股或多股相同类型的物流。2.用 Fsplit模块可以模拟物流的分流、吹扫或放空。所有的出口物流都有同样的组成和物性。3.建立如下工艺流程图分流器分流器模块的名称为 B1。917输入进料数据输入进料数据18对于 Fsplit，你只需规定每个出口物流的分流分率即可。当然，你也可以采用其他的规定方式，在这里选择一个你所需要的规定参数。不仅可以输入分流分率，而且可以输入各种分流流率值。B1 - Input - Specifications1019如果只有两股出口物流，那么你只需规定其中的一个就可以了。输入OUT1物流的分流分率为 0.8，表示此
6、物流的流率占进料物流流率的 80%。B1 - Input - Specifications20在此规定所有出口物流的压力或压降（同混合器压力输入规则一样）。B1 - Input Flash Options1121所有出口物流的性质（温度、压力、气相分率等）一样分流分率对应的值所有出口物流的组成一样查看物流结果22我们再研究一下有两股进料的情况分流器两股进料例子1223输入进料物流 1数据 输入进料物流 2数据物性方法选用 NRTL输入进料数据注意 ：进料物流 1的压力为 101.3KPa，而进料物流 2的压力为 200KPa。后面的讲解要用到这两个压力。24输入出料物流 1的分流分率B1 -
7、Input - Specifications1325在此规定所有出口物流的压力或压降（同混合器压力输入规则一样）。B1 - Input Flash Options26由最终压力为两股进料压力中最小的那个压力即101.3KPa，可以看出 Fsplit先是作为混合器，然后作为分流器。查看物流结果1427混合器 / 分流器模块压力变送器模块换热器模块塔模块反应器模块28模型 说明 目的 用法 P u m p 泵或水力透平 机 当知道压力、功率需求或性能曲线时，可改变物流压力 泵和水力学透平 机 Com p r 压缩机或透平 机 当知道压力、功率需求或性能曲线时，可改变物流压力 多变压缩机 , 多变正
8、位移压缩机，等熵曲线压缩机透平 机 M Com p r 多级压缩机或透平 机 通过带有内冷器的多级压缩改变物流压力 . 允许从内冷器中采出液体物流 多级多变压缩机，多级正位移压缩机 , 等熵曲线压缩机，等熵曲线透平 机 . Valve 控制阀 确定压降或阀系数 ( CV ) 多相 , 绝热球型流量阀或蝶阀 P ip e 单段管 确定单段管或环型空间的压降或传热 多相 , 一维 , 稳态和全充满管线流动 P ip e li n e 多段管 确定多段管或环型空间的压降或传热 多相 , 一维 , 稳态和全充满管线流动 压力变送器主要讲解 Pump和 Compr 模块1529混合器 / 分流器模块压力
9、变送器模块（ Pump模块）换热器模块塔模块反应器模块30Pump模块可以用于模拟泵和液压透平机。当给定出口压力时，该模型计算所需的功率或产生的功率。也可以给定功率，计算出口压力。首先建立例子工艺流程图。Pump 模块此模块的名称为 Pump。1631输入进料数据输入进料数据321.选择模型类型：泵或透平机2.规定泵的出口条件3.输入泵或驱动器的效率，不输入取软件默认值泵的出口压力为 400KPaPump - Setup - Specifications1733所需的净功查看模块结果34温度略有上升出口压力查看物流结果1835在前面我们选择的是输入泵的出口压力值，在此我们选择Pressure
10、ratio,此项表示出口物流压力与进料压力的比值。当然我们也可已选择其他的选项。Pump - Setup - Specifications36出口物流压力与进料压力的比值为 2查看物流结果1937混合器 / 分流器模块压力变送器模块（ Compr模块）换热器模块塔模块反应器模块38建立 CO2压缩机工艺流程图。Compr压缩机模块模块的名称改为 CO2COMPR。2039在此选择压缩机的类型。此模块可以模拟多变离心压缩机、多变正位移压缩机和等熵压缩机。CO2COMPR - Setup - Specifications40在此规定出口条件（和泵的输入相似 ）在此可以输入各种效率（不输入即为软件的
11、默认值）CO2COMPR - Setup - Specifications2141混合器 / 分流器模块压力变送器模块换热器模块塔模块反应器模块42换热器模块可以模拟加热器、冷却器、两个或多个物流换热器的性能，还能生成所有模块的加热、冷却曲线表。换热器模块有以下几种：换热器模块2243模型 说明 目的 用法 He a ter 加热器或冷却器 确定热和相态条件 换热器 , 冷却器 , 阀门 . 当与功有关的结果不需要时的泵和压缩机 . He a tX 两物流换热器 两股物流的换热器 两股物流换热器 . 当知道管壳换热器尺寸时可以进行核算 . MHeatX 多物流换热器 任何数量物流的换热器 多股
12、热流和冷流换热器 . 两股物流换热器 . LNG 换热器 . He tran* BJ AC H etran 程序界面 管壳式换热器的设计和模拟 具有多种结构的管壳式换热器 . Aerotr a n* BJ AC Ae rotra n 程序界面 空冷器的设计和模拟 具有多种结构的空冷器 . 用于模拟节煤器和加热炉的对流段 . 换热器模块分类我们主要学习 Heater和 HeatX 模块44混合器 / 分流器模块压力变送器模块换热器模块（ Heater模块）塔模块反应器模块2345Heater模块可以用来模拟：加热器或冷却器已知压降的阀不需要与功有关的结果时的泵和压缩机它可以进行以下类型的单相或多
13、相计算：泡点或露点计算按用户规定的热负荷计算过热或过冷的匹配温度需要达到某一气相分率所必须的冷热负荷Heater 模块46输入进料数据，同时物性方法选择 NRTL。输入进料数据2447输入换热器闪蒸计算的数据，这里是温度和压力（或压降），当然你也可以在下拉框中选择其它项。B1 - Input - Specifications48输入估计的温度和压力在此规定收敛的相关参数此页一般不用改变 ,点击运行。B1 - Input Flash Options2549换热器出口温度与压力与上页输入规定一致。此处给出了换热器操作所需的热能。查看模块结果50前面我们输入的的是压力和温度，下面我们再看看输入压力和
14、过热度为 20 对结果有什么影响？B1 - Input - Specifications2651出口温度变为了 124.174386 ，那么我们就能反推得到在 101.3KPa，在进料组成下，进料的露点是104.174386 。我们来验证一下。查看模块结果52在 Specifications页上输入压力和气相分率。气相分率 =1，表示露点计算 ;气相分率 =0，表示泡点计算。B1 - Input - Specifications2753出口温度确实为 104.174386 （即露点温度）。我们再来用相图验证一下。查看模块结果54DMF质量分数为 0.2时，露点温度确实为 104 左右。T -
15、X - Y 相图2855同理，过冷度就是指比一定压力、一定组成下的泡点温度所低的温度。B1 - Input - Specifications56点击模块中的 Hcurves可以用来绘制换热器的加热（冷却）曲线。点击 New按钮，输入曲线 ID。换热器加热（冷却）曲线2957选择加热（冷却）曲线的自变量，在此例中选择气相分率为自变量。选择气相分率范围内的数据点数B1 - Hcurves - 1 - Setup58注意这里的气相分率范围是 01。为什么？查看曲线数据结果3059绘制换热器加热曲线图 X轴以气相分率为自变量。用鼠标选中气相分率这一列数据，单击菜单栏上 Plot XAxis Variable。60绘制换热器加热曲线图 Y轴以热负荷为因变量。用鼠标选中 Heat duty这一列数据，单击菜单栏上 Plot YAxisVariable。
