AspenPlus在化工过程模拟中的应用

AspenPlus在化工过程模拟中的应用

目 录

第1章 化工过程模拟概述- Prop 丙 n- 正 iso- 间、异 Meta-间 第2章第3章第4章第5章第6章第7章第8章第9章AspenPlus模拟基础 流股的混合与分割过程模拟 压力变送过程模拟 分离设备模拟 传热设备模拟 塔设备模拟 反应器模拟 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Aspen Plus 进行流程仿真的基本步骤； 2、掌握物流混合模块Mixers/Splitters的用法。 内容：

课堂练习：建立以下过程的Aspen Plus 仿真模型(exercise-3.1)：

已知：将100m3/hr 的低浓酒精（乙醇20%w，水80%w，400C，1 atm）与200m3/hr的高浓酒精（乙醇90%w，水10%w，300C，2atm）混合，混合后物流平均分为三股，一股直接输出，第二股与100 kg/hr 的甲醇水溶液混合后（甲醇95%w，水5%w，450C，1.5 bar）输出，第三股与80 kg/hr 的乙酸水溶液混合后（乙酸90%w，水10%w，350C，1.2 bar）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Aspen Plus 仿真模型(exercise-3.2)：

1）将4000C，3 bar 下的1000m3/hr 水蒸气、1000 m3/hr 二氧化碳和1000 m3/hr 甲醇等压混合，求混合气体的温度和体积流量。

2）将4000C，30 bar 下的1000 m3/hr水蒸气、1000 m3/hr二氧化碳和1000 m3/hr甲醇等压混合，求混合气体的温度和体积流量。

3）将4000C，300 bar 下的1000 m3/hr水蒸气、1000 m3/hr二氧化碳和1000 m3/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（Property methods & models）设定中分别选用理想气体状态方程（Ideal）、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。

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第四章 压力变送过程模拟

学习目的：

掌握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Aspen Plus 仿真模型：

1、 将100m3/hr 的水（250C，1.5 atm）用泵进行输送。分别在如下情况下进

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) 流量(m3/h) 泵效

允许吸上真空度(m)

59 70 0.645 5.0

54.2 90 0.69 4.5

47.8 109 0.69 3.8

43 120 0.66 3.5

2、 计算5000kg/hr 的饱和水蒸汽（7 atm）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（500C，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(0,0,0)，B(5,0,0)，C(5,5,0)，D(15,5,0)，E(15,0,0)，F(15,0,10)，G(20,0,10)。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Aspen Plus 仿真模型。(exercise-4.4)

1、已知：将 20°C 的水从蓄水池输送到高位水池，环境地理位置如下图所示。管道采用φ133×4 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（Globe Valve）调节流量。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FI如下表所示。

开度(％)

10 14 0.97 0.79

20 46 0.97 0.79

30 72 0.96 0.77

40 102 0.94 0.75

50 126 0.93 0.73

60 147 0.92 0.71

70 168 0.92 0.71

80 186 0.9 0.69

90 202 0.9 0.68

100 212 0.9 0.68

Cv

Xt FI

求：

1、最大输送流量（m3/hr）及相应的轴功率。(此时阀全开)

3

2、阀门开度为20%时的流量及相应的轴功率。

2、某吸收塔用293.15 K的清水作为吸收剂，正常用量为50 m3/hr。清水贮槽液面至吸收塔顶加料口的垂直高度为40m。清水贮槽内压力为0.1013MPa，吸收塔内压力为0.3 MPa。初步设计方案如下(参见下图)：

使用φ108×4 的无缝钢管作为输水管，进水管道长10m，需要安装1个90°弯头（Elbow）和2只闸阀（Gate Valve）；出水管道长55 m，需要安装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0.5 m。为降低能耗，采用变频电动机改变离心泵转速来调节输送流量，转速变化范围为1500~2800 rpm。离心泵的特性曲线如下表。

求：

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