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1、Aspen Plus 初级课程Models forModels for Separation Processes Separation Processes第四讲第四讲 分离单元模型分离单元模型分离单元模型 分类分离单元模型包含五个模块：分离单元模型包含五个模块：两相闪蒸器两相闪蒸器三相闪蒸器三相闪蒸器倾析器倾析器组份分离器组份分离器两出口组份两出口组份分离器分离器Flash2 两相闪蒸器两相闪蒸器Flash2 模块执行给定热模块执行给定热力学条件下的汽力学条件下的汽-液平衡或汽液平衡或汽-液液-液平衡计算，输出一股汽液平衡计算，输出一股汽相和一股液相产物。用于模拟相和一股液相产物。用于模拟闪蒸
2、器、蒸发器、气液分离器闪蒸器、蒸发器、气液分离器等等。Flash2 连接Flash2 模块的连接图如下：Flash2 模型参数Flash2 模块的模型参数有 3 组：1、闪蒸设定闪蒸设定 (Flash SpecificationsFlash SpecificationsFlash SpecificationsFlash Specifications)（1 1）温度温度（TemperatureTemperatureTemperatureTemperature)（2 2）压力压力（PressurePressurePressurePressure)（3 3）蒸气分率蒸气分率（Vapor Fracti
3、onVapor FractionVapor FractionVapor Fraction)（4 4）热负荷热负荷（Heat DutyHeat DutyHeat DutyHeat Duty)从以上从以上从以上从以上 4 4 4 4 个参数中选定个参数中选定个参数中选定个参数中选定 2 2 2 2 个。个。个。个。Flash2 模型参数Flash2 模块的模型参数有 3 组：2、有效相态有效相态 (Valid PhaseValid PhaseValid PhaseValid Phase)（1 1）汽汽-液相液相（Vapor-LiquidVapor-LiquidVapor-LiquidVapor-L
4、iquid)（2 2）汽）汽-液液-液相液相（Vapor-Liquid-Vapor-Liquid-Vapor-Liquid-Vapor-Liquid-LiquidLiquidLiquidLiquid)（3 3）汽）汽-液液-游离水相游离水相 （Vapor-Liquid-Free WaterVapor-Liquid-Free WaterVapor-Liquid-Free WaterVapor-Liquid-Free Water)从以上从以上从以上从以上 3 3 3 3个参数中选定个参数中选定个参数中选定个参数中选定 1 1 1 1 个。个。个。个。Flash2 模型参数Flash2 模块的模型参
5、数有 3 组：3、液沫夹带液沫夹带 (Liquid Entrainment in Vapor Stream)(Liquid Entrainment in Vapor Stream)(Liquid Entrainment in Vapor Stream)(Liquid Entrainment in Vapor Stream)Flash2 应用示例（1）流量为流量为 1000 kg/hr、压力为、压力为 0.11 MPa、含乙醇、含乙醇70%w、水、水30%w的饱和蒸的饱和蒸汽在蒸汽冷凝器中部分冷凝，冷凝物汽在蒸汽冷凝器中部分冷凝，冷凝物流的汽流的汽/液比（摩尔）液比（摩尔）=1/3。求离开冷。求
6、离开冷凝器的汽、液两相的温度和组成。凝器的汽、液两相的温度和组成。Flash2 应用示例（2）流量为流量为 1000 kg/hr、压力为、压力为 0.5 MPa 温度为温度为120 、含乙醇、含乙醇70%w、水、水30%w的物料绝热闪蒸到的物料绝热闪蒸到0.15 MPa。求。求离开闪蒸器的汽、液两相的温度、流离开闪蒸器的汽、液两相的温度、流量和组成。量和组成。Flash2 应用示例（3）流量为流量为 1000 kg/hr、压力为、压力为 0.2 MPa 温度为温度为20 、含丙酮、含丙酮30%w、水、水70%w的物料进行部分蒸发回收丙酮，的物料进行部分蒸发回收丙酮，求丙酮回收率为求丙酮回收率为
7、90%时的蒸发器温度时的蒸发器温度和热负荷以及汽、液两相的流量和组和热负荷以及汽、液两相的流量和组成。成。Flash2 应用示例（4）流量为流量为 1000 kg/hr、压力为、压力为 0.2 MPa 温度为温度为20 、含丙酮、含丙酮30%w、水、水70%w的物料进行部分蒸发回收丙酮，的物料进行部分蒸发回收丙酮，蒸发器热负荷为蒸发器热负荷为250 kW。分析液沫。分析液沫夹带对汽相丙酮分率和丙酮回收率的夹带对汽相丙酮分率和丙酮回收率的影响。影响。Flash3 三相闪蒸器三相闪蒸器 Flash3 模块执行给定热力模块执行给定热力学条件下的汽学条件下的汽-液液-液平衡计算，液平衡计算，输出一股汽
8、相和两股液相产物。输出一股汽相和两股液相产物。用于模拟闪蒸器、蒸发器、液用于模拟闪蒸器、蒸发器、液-液分离器、汽液分离器、汽-液液-液分离器等液分离器等。Flash3 连接Flash3 模块的连接图如下：Flash3 模型参数Flash3 模块的模型参数有 3 组：1、闪蒸设定闪蒸设定 (Flash SpecificationsFlash SpecificationsFlash SpecificationsFlash Specifications)（1 1）温度温度（TemperatureTemperatureTemperatureTemperature)（2 2）压力压力（PressureP
9、ressurePressurePressure)（3 3）蒸气分率蒸气分率（Vapor FractionVapor FractionVapor FractionVapor Fraction)（4 4）热负荷热负荷（Heat DutyHeat DutyHeat DutyHeat Duty)从以上从以上从以上从以上 4 4 4 4 个参数中选定个参数中选定个参数中选定个参数中选定 2 2 2 2 个。个。个。个。Flash3 模型参数Flash3 模块的模型参数有 3 组：2、关键组份关键组份 (Key ComponentKey ComponentKey ComponentKey Componen
10、t)指定关键组份后，含关键组份摩尔指定关键组份后，含关键组份摩尔分率大的液相作为第二液相。分率大的液相作为第二液相。如未指定关键组份，则密度大的液如未指定关键组份，则密度大的液相作为第二液相。相作为第二液相。Flash3 模型参数Flash3 模块的模型参数有 3 组：3、液沫夹带液沫夹带 (Liquid Entrainment in Vapor Stream)(Liquid Entrainment in Vapor Stream)(Liquid Entrainment in Vapor Stream)(Liquid Entrainment in Vapor Stream)分别设定两个液相在汽
11、相中的夹带分率。分别设定两个液相在汽相中的夹带分率。分别设定两个液相在汽相中的夹带分率。分别设定两个液相在汽相中的夹带分率。Flash3 应用示例（1）流量为流量为 1000 kg/hr、压力为、压力为 0.11 MPa、含乙醇、含乙醇30%w、正己烷、正己烷30%、水、水40%w的饱和蒸汽在蒸汽冷凝器中部分冷凝，冷的饱和蒸汽在蒸汽冷凝器中部分冷凝，冷凝物流的汽凝物流的汽/液比（摩尔）液比（摩尔）=1/9。求离开冷。求离开冷凝器的汽、液、液三相的温度、质量流量凝器的汽、液、液三相的温度、质量流量和组成。和组成。Flash3 应用示例（2）F=500 kg/hr、P=0.8 MPa、T=100
12、含乙醇含乙醇70%w、水、水30%w的物流与的物流与F=500 kg/hr、P=0.8 MPa、T=70 含正己烷含正己烷60%、乙醇、乙醇40%w的物流在闪蒸器中绝热闪蒸到的物流在闪蒸器中绝热闪蒸到P=0.11 MPa，求离开闪蒸器的汽、液、液三相的温，求离开闪蒸器的汽、液、液三相的温度、质量流量和组成。度、质量流量和组成。Flash3 应用示例（3）在示例（在示例（2）中分别设置）中分别设置乙醇和己烷为关键组份，观察乙醇和己烷为关键组份，观察输出结果有什么变化。输出结果有什么变化。Decanter 倾析器倾析器 Decanter 模块执行给定模块执行给定热力学条件下的液热力学条件下的液-液
13、平衡或液平衡或液液-游离水平衡计算，输出两游离水平衡计算，输出两股液相产物。用于模拟液股液相产物。用于模拟液-液液分离器、水倾析器等分离器、水倾析器等。Decanter 连接Decanter 模块的连接图如下：Decanter 模型参数Decanter 模块的模型参数有 3 组：1、倾析设定倾析设定 (Decanter Decanter Decanter Decanter SpecificationsSpecificationsSpecificationsSpecifications)（1 1）压力压力（PressurePressurePressurePressure)（2 2）温度温度/热负
14、荷热负荷 （Temperature/Heat Duty Temperature/Heat Duty Temperature/Heat Duty Temperature/Heat Duty)Decanter 模型参数Decanter 模块的模型参数有 3 组：2、关键组份关键组份 (Key ComponentKey ComponentKey ComponentKey Component)指定关键组份后，含关键组份摩尔指定关键组份后，含关键组份摩尔分率大的液相作为第二液相。分率大的液相作为第二液相。如未指定关键组份，则密度大的液如未指定关键组份，则密度大的液相作为第二液相。相作为第二液相。Deca
15、nter 模型参数Decanter 模块的模型参数有 3 组：3、组份分离效率组份分离效率 (Separation Efficiencies)(Separation Efficiencies)(Separation Efficiencies)(Separation Efficiencies)分别设定每个组份在两相中的分离效率分别设定每个组份在两相中的分离效率分别设定每个组份在两相中的分离效率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）。（代表了相组成偏离平衡组成的程度）。（代表了相组成偏离平衡组成的程度）。（代表了相组成偏离平衡组成的程度）。Decanter 应用示例(
16、1)用水（用水（P=0.2 MPa、T=20）从含乙）从含乙醇醇40%w、正己烷、正己烷60%w的混合液（的混合液（F=500 kg/hr、P=0.2 MPa、T=20）中萃取乙）中萃取乙醇，要求乙醇的萃取率达到醇，要求乙醇的萃取率达到97%，求需要，求需要的水流量和萃取相和萃余相的组成。的水流量和萃取相和萃余相的组成。Decanter 应用示例(2)同示例（同示例（1），求乙醇分离），求乙醇分离效率为效率为0.9时需要的水流量和萃时需要的水流量和萃取相组成。取相组成。Sep 组份分离器组份分离器Sep 模块可以接受多股输模块可以接受多股输入物流，输出多股物流，并把入物流，输出多股物流，并把输
17、入混合物中的各个组份分别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按照指定的比例分配到每一股输出物流中去。输出物流中去。Sep 连接Decanter 模块的连接图如下：Sep 模型参数Sep 模块的模型参数有 3 组：1、设定设定 (SpecificationsSpecifications)输出物流条件设定，指定每输出物流条件设定，指定每个组份在各股输出物流中的分率个组份在各股输出物流中的分率或流量。或流量。Sep 模型参数Sep 模块的模型参数有 3 组：2、进料闪蒸 (Feed FlashFeed FlashFeed FlashFeed Flash)指定输入物流混合后的闪蒸压指定
18、输入物流混合后的闪蒸压力和有效相态。力和有效相态。Sep 模型参数Sep 模块的模型参数有 3 组：3、出口闪蒸 (Outlet FlashOutlet FlashOutlet FlashOutlet Flash)指定每一股输出物流的闪蒸压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。力、温度、气相分率和有效相态。Sep 应用示例（1）把把把把F=500 kg/hrF=500 kg/hr、P=0.15 MPaP=0.15 MPa、T=20 T=20 含乙醇含乙醇含乙醇含乙醇30%w30%w、正丙醇正丙醇正丙醇正丙醇20%w20%w、正丁醇、正丁醇、正丁醇、正丁醇10%w10%w、水、
19、水、水、水40%w40%w的物流分成四股的物流分成四股的物流分成四股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：输出物流，各组份在输出物流中的分配比例为：输出物流，各组份在输出物流中的分配比例为：输出物流，各组份在输出物流中的分配比例为：乙醇乙醇乙醇乙醇 0.96 :0.02 :0.01 :0.01 0.96 :0.02 :0.01 :0.01 正丙醇正丙醇正丙醇正丙醇 0.01 :0.95 :0.02 :0.02 0.01 :0.95 :0.02 :0.02 正丁醇正丁醇正丁醇正丁醇 0.01 :0.05 :0.92 :0.02 0.01 :0.05 :0.92 :0.02 水水
20、水水 0.01 :0.02 :0.03 :0.94 0.01 :0.02 :0.03 :0.94求输出物流组成。求输出物流组成。求输出物流组成。求输出物流组成。Sep2 两出口组份分离器Sep2 模块可以接受多股模块可以接受多股输入物流，输出两股物流，并输入物流，输出两股物流，并把输入混合物中的各个组份分把输入混合物中的各个组份分别按照指定的比例分配到输出别按照指定的比例分配到输出物流中去。物流中去。Sep2 应用示例（1）从从F=500 kg/hr、P=0.15 MPa、T=20、含乙醇、含乙醇60%w、正丙醇、正丙醇25%w、正丁、正丁醇醇15%w的物流中回收乙醇，要求：的物流中回收乙醇，要求：乙醇浓度达到乙醇浓度达到98%w、正丁醇含量不正丁醇含量不大于大于1%w;乙醇回收率达到乙醇回收率达到95%。求输出物流的组成和流量求输出物流的组成和流量。Sep2 应用示例（2）同示例（同示例（1），如分离过程是在精馏塔），如分离过程是在精馏塔中实现，塔顶出料是中实现，塔顶出料是 0.11 MPa 的饱和的饱和蒸汽，塔底出料是蒸汽，塔底出料是0.13 MPa 的饱和液体，的饱和液体，求输出物流的温度和体积流量。求输出物流的温度和体积流量。