流程模擬技術(shù)課件

化工過程數(shù)值模擬軟件介紹第2章流程模擬技術(shù)2．1流程模擬的步驟

2.1.1流程的建立化工流程模擬就是在計(jì)算機(jī)上“再現(xiàn)〞實(shí)際的生產(chǎn)過程，因此流程模擬的第一步就是要在計(jì)算機(jī)上建立需要模擬的流程。在這個(gè)過程中，用戶需要根據(jù)需要模擬的實(shí)際過程，選擇適宜的模型去描述每一個(gè)單元操作過程；根據(jù)實(shí)際流程中的物流走向?qū)卧僮鞯哪K連接起來，形成完整的模擬所需要的工藝流程?，F(xiàn)行的流程模擬軟件都給用戶提供了交互式圖形界面用于流程的定義，同時(shí)還提供了多種單元操作的模型庫(kù)可供用戶選擇。用戶只需在模型庫(kù)中選擇所需的模型，并在流程圖窗口繪制整個(gè)流程圖就可以完成流程的建立。同時(shí)還可以根據(jù)需要在該窗口中對(duì)建立的流程進(jìn)行修改。2．1流程模擬的步驟2.1.2變量的設(shè)置流程建立后，用戶應(yīng)該選擇所需要進(jìn)行的流程模擬的類型。根據(jù)模擬的需要完成必須的和可選的變量的輸入。這其中包括模擬的名稱、所用單位等變量的輸入；也包括設(shè)計(jì)的物流的組分和組成的定義，熱力學(xué)模型的選擇這些物性相關(guān)變量的輸入及選擇；還包括設(shè)備的尺寸以及操作的溫度壓力等操作參數(shù)確實(shí)定；用戶也可以根據(jù)自己的需要選擇輸入報(bào)告的輸出及格式。2.1.3程序的運(yùn)行流程的定義和變量的設(shè)置完成后，用戶就可以根據(jù)需要采用適宜的方式運(yùn)行流程模擬了。2．2AspenPlus流程模擬商業(yè)軟件2.2.1AspenPlus流程模擬軟件介紹ASPENPLUS起源于七十年代后期美國(guó)能源部在麻省理工學(xué)院MIT組織會(huì)戰(zhàn)，要求開發(fā)新型第三代流程模擬軟件。這個(gè)工程稱為"先進(jìn)過程工程系統(tǒng)"〔AdvancedSystemforProcessEngineering〕簡(jiǎn)稱ASPEN。這一大型工程于1981年底完成。1982年AspenTech公司成立將其商品化，稱為ASPENPLUS。ASPENPLUS是基于穩(wěn)態(tài)化工模擬、優(yōu)化、靈敏度分析和經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)的大型化工流程軟件。它為用戶提供了一套完整的單元操作模型，用于模擬各種操作過程，從單個(gè)操作單元到整個(gè)工藝流程的模擬。ASPENPLUS主要由三局部組成，簡(jiǎn)述如下。2．2AspenPlus流程模擬商業(yè)軟件〔1〕物性數(shù)據(jù)庫(kù)AspenPlus自身?yè)碛袃蓚€(gè)通用的數(shù)據(jù)庫(kù)：AspenCD——ASPENTECH公司自己開發(fā)的數(shù)據(jù)庫(kù)，DIPPR——美國(guó)化工協(xié)會(huì)物性數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)庫(kù)。另外還有多個(gè)專用的數(shù)據(jù)庫(kù)，如電解質(zhì)，固體，燃料產(chǎn)品，這些數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)合擁有的一些專用狀態(tài)方程和專用單元操作模塊使得AspenPlus軟件可使用于固體加工電解質(zhì)等特需的領(lǐng)域，極大地拓寬了AspenPlus的應(yīng)用范圍。ASPENPLUS具有工業(yè)上最適用而完備的物性系統(tǒng)。包含1773種有機(jī)物、2450種無機(jī)物、3314種固體物、900種水溶電解質(zhì)的根本物性參數(shù)。主要有：分子量、Piterzer偏心因子、臨界因子、標(biāo)準(zhǔn)生成自由能、標(biāo)準(zhǔn)生成熱、正常沸點(diǎn)下的汽化潛熱、回轉(zhuǎn)半徑、凝固點(diǎn)、偶極矩、比重等。對(duì)UNIQUAC和UNIFAC方程的參數(shù)也收集在數(shù)據(jù)庫(kù)中。計(jì)算時(shí)可自動(dòng)從數(shù)據(jù)庫(kù)中調(diào)用根底物性進(jìn)行傳遞物性和熱力學(xué)性質(zhì)的計(jì)算。2．2AspenPlus流程模擬商業(yè)軟件

同時(shí)ASPENPLUS還提供了幾十種用于計(jì)算傳遞物性和熱力學(xué)性質(zhì)模型的方法，主要有：計(jì)算理想混合物汽－液平衡的拉烏爾定律、烴類混合物的Chao-Seader、非極性和弱極性混合物的Redilch-Kwong-Soave、BWR-Lee-Staring、Peng-Robinsin。對(duì)于強(qiáng)的非理想液態(tài)混合物的活度系數(shù)模型主要有UNIFAC、Wilson、NRTL、UNIQUAC。ASENPLUS還提供靈活的數(shù)據(jù)回歸系統(tǒng)(DRS)，使用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來求物性參數(shù)，可以回歸實(shí)際應(yīng)用中的任何類型的數(shù)據(jù)，計(jì)算任何模型參數(shù)，包括用戶自編的模型。

2．2AspenPlus流程模擬商業(yè)軟件此外，ASPENPLUS中的物性常數(shù)估算系統(tǒng)(PCES)能夠通過輸入分子結(jié)構(gòu)和易測(cè)性質(zhì)來估算短缺的物性參數(shù)。當(dāng)模擬流程中含有缺少的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的新化學(xué)產(chǎn)品時(shí)，PCES特別有用?！?〕單元操作模塊ASPENPLUS中有五十多種單元操作模型，如混合、分割、換熱、閃蒸、精餾、反響等，通過這些模型和模塊的組合，能模擬用戶所需要的流程。除此之外，ASPENPLUS還提供了靈敏度分析和工況分析模塊。利用靈敏度分析模塊，用戶可以設(shè)置某一變量作為靈敏度分析變量，通過改變此變量的值模擬操作結(jié)果的變化情況。采用工況分析模塊，用戶可以對(duì)同一流程幾種操作工況的進(jìn)行運(yùn)行分析。2．2AspenPlus流程模擬商業(yè)軟件〔3〕系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)策略〔數(shù)據(jù)輸入－解算－結(jié)果輸出〕ASPENPLUS提供了操作方便、靈活的用戶界面－ModelManager，以交互式圖形界面(GUI)來定義問題，控制計(jì)算和靈活地檢查結(jié)果。用戶在窗口環(huán)境中可使用MOUSE鼠標(biāo)器和鍵盤操作，并提供多種菜單，包括一般文本菜單，下拉菜單(Pull-down)，彈出菜單(Pop-up)，對(duì)話框(Dialoguebox)等，用戶可以根據(jù)屏幕提示以填充式的表格方式填入數(shù)據(jù)，產(chǎn)生報(bào)告，定義圖表和流程。另外還提供了各種圖形，文本操作和編輯功能，如放大、移動(dòng)、翻頁(yè)，圖形和文本的刪除、修改、插人等，以幫助和指導(dǎo)用戶進(jìn)行流程模擬。用戶通過ModelManager完成數(shù)據(jù)輸入后，即可進(jìn)行模擬計(jì)算，以交互方式分析計(jì)算結(jié)果，按模擬要求修改數(shù)據(jù)，調(diào)整流程，或修改或調(diào)整輸入文件中的任何語(yǔ)句或參數(shù)。GUI支持Windows及Motif的標(biāo)準(zhǔn)。提供了包括拷貝、粘貼等目標(biāo)管理功能，能方便地處理復(fù)雜的流程圖。圖例符號(hào)編輯器使用戶能夠建立新的設(shè)備及PFD圖例符號(hào)，修改已存在的圖例符號(hào)。DXF格式接口可以將ModelManager中的流程圖按DXF標(biāo)準(zhǔn)格式輸出，再轉(zhuǎn)換成其他CAD系統(tǒng)如AUTOCAD所能調(diào)用的圖形文件。2．2AspenPlus流程模擬商業(yè)軟件

ASPENPLUS解算方法為序貫?zāi)K方法，對(duì)流程的計(jì)算順序可以由用戶自己定義，液可以由程序自動(dòng)產(chǎn)生。對(duì)于有循環(huán)回路和設(shè)計(jì)規(guī)定的流程必須迭代收斂。所謂設(shè)計(jì)規(guī)定是指用戶希望規(guī)定某處的變量值到達(dá)一定的要求。ASPENPLUS采用先進(jìn)的數(shù)值計(jì)算方法，能使循環(huán)物料和設(shè)計(jì)規(guī)定迅速而準(zhǔn)確地收斂。這些方法包括直接迭代法，正割法，擬牛頓法,Broyde。法等。這些方法均經(jīng)ASPENTeh進(jìn)行了修正。APENPLUS可以同時(shí)收斂多股斷裂(Tear)流股，多個(gè)設(shè)計(jì)規(guī)定，甚至收斂有設(shè)計(jì)規(guī)定的斷裂流股。應(yīng)用ASPENPLUS的優(yōu)化功能，可尋求工廠操作條件的最優(yōu)值以到達(dá)任何目標(biāo)函數(shù)的最大值?？梢詫⑷魏喂こ毯图夹g(shù)經(jīng)濟(jì)變量作為目標(biāo)函數(shù)，對(duì)約束條件和可變參數(shù)的數(shù)目沒有限制。2．2AspenPlus流程模擬商業(yè)軟件2.2.2AspenPlus安裝及運(yùn)行環(huán)境2.2.2.1AspenPlus的安裝AspenPLUS安裝過程很容易，以ASPENPLUS10.2的WINDOWS版本為例，先在硬盤上建立一個(gè)目錄，運(yùn)行CD1內(nèi)的Setup.exe程序進(jìn)行安裝，會(huì)出現(xiàn)以下畫面〔圖2.1〕，單擊AspenEngineeringSuit選項(xiàng)，那么開始進(jìn)行安裝，單擊Next。2．2AspenPlus流程模擬商業(yè)軟件

圖2.1ASPEN安裝界面2．2AspenPlus流程模擬商業(yè)軟件單元模擬和流程模擬兩者既有不同，又是相互聯(lián)系的。兩者的不同主要表現(xiàn)在：〔1〕流程模擬的處理對(duì)象是全工藝流程，本質(zhì)上計(jì)算系統(tǒng)各單元過程之間的相互影響關(guān)系，其結(jié)果主要用于流程參數(shù)調(diào)優(yōu)，提高生產(chǎn)效率。單元模擬的對(duì)象是單元過程，本質(zhì)上是計(jì)算單元過程的內(nèi)部狀態(tài)，其結(jié)果主要有助于理解過程機(jī)理，設(shè)備調(diào)優(yōu)以及故障診斷?！?〕流程模擬本質(zhì)上是半經(jīng)驗(yàn)性的，因此需要一個(gè)具有各種單元過程模型的數(shù)據(jù)庫(kù)，所能處理的單元過程類型以及工藝參數(shù)范圍僅限于數(shù)據(jù)庫(kù)中的已有數(shù)據(jù)，對(duì)于新型過程，或超出正常操作范圍的工藝參數(shù)，流程模擬不能通過自身解決。單元模擬是機(jī)理性的，原那么上不限制單元過程的類型，也不限制工藝參數(shù)的范圍，因此可以用于研究新型單元過程，以及異常工藝、操作參數(shù)的影響?！?〕流程模擬根本上是一維模擬，可以得到參數(shù)沿流程的變化，但不能獲得參數(shù)的空間分布。單元模擬是三維動(dòng)態(tài)模擬，不僅獲得諸如速度、溫度、壓力、濃度在三維空間的分布，而且可獲知這些參數(shù)的動(dòng)態(tài)變化過程。2．2AspenPlus流程模擬商業(yè)軟件選項(xiàng)直到出現(xiàn)圖2.2，如果在個(gè)人PC上直接使用ASPENPLUS，選擇AllProducts選項(xiàng)〔如果選擇LicensedProducts那么要先安裝ALM，ASPENLICENSEDMANAGER〕單。圖2.2ASPEN的安裝2．2AspenPlus流程模擬商業(yè)軟件圖2.3ASPENASPEN的安裝

2．2AspenPlus流程模擬商業(yè)軟件單擊Next繼續(xù)，出現(xiàn)圖2.3，選擇選擇StandardInstall單擊Next，出現(xiàn)畫面2.4.選擇要安裝的模塊，ASPENPLUS必選，第一次安裝時(shí)和online，web〔網(wǎng)絡(luò)組件〕相關(guān)的模塊不要選擇。單擊Next出現(xiàn)以下畫面〔圖2.5〕.選擇AspenLicenseManager單擊Next進(jìn)行安裝。出現(xiàn)插入CD2選項(xiàng)框時(shí)，選擇CD2內(nèi)文件所在的位置或插入CD2繼續(xù)安裝。安裝完成后重新啟動(dòng)計(jì)算機(jī)，指定license.dat文件的位置，完成整個(gè)軟件的安裝。

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圖2.4ASPEN的安裝

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圖2.5ASPEN的安裝

2．2AspenPlus流程模擬商業(yè)軟件2.2.2.2ASPENPLUS的啟動(dòng)ASPENPLUS安裝完成以后，就可以利用它來進(jìn)行流程模擬的工作了。在WINDOWS操作界面下，用鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)擊“開始〞，然后指向Programs中的AspenTech,指向ASPENPLUS然后點(diǎn)擊ASPENPLUS用戶界面〔AspenPropertiesUser〕，在彈出的啟動(dòng)對(duì)話框中〔圖2.6〕選擇是使用一個(gè)空白模擬(BlankSimulation)、用模板建立一個(gè)新的模擬〔Tamplate〕或者翻開一個(gè)已經(jīng)存在的模擬〔OpenanExistingSimulation〕。如果選擇通過模板建立一個(gè)新運(yùn)行，系統(tǒng)將提示為新的運(yùn)行定義模板和運(yùn)行類型。如果要翻開一個(gè)已經(jīng)存在的運(yùn)行，可以在開始菜單直接在Startup對(duì)話框的列表中選擇文件名或者選擇MoreFile找到要翻開的文件，出現(xiàn)ConnecttoEngine(連接引擎)對(duì)話框，指定ASPENPLUS模擬引擎將運(yùn)行的位置，程序進(jìn)入ASPENPLUS的用戶界面的主窗口〔圖2.7〕。2．2AspenPlus流程模擬商業(yè)軟件

圖2.6ASPENPLUS啟動(dòng)對(duì)話框2．2AspenPlus流程模擬商業(yè)軟件

圖2.7ASPENPLUS用戶界面-----主窗口

2．2AspenPlus流程模擬商業(yè)軟件2.2.2.3ASPENPLUS用戶界面在ASPENPLUS的用戶界面的主窗口〔圖2.7〕中，可以建立顯示模擬流程圖以及PFD-style繪圖，還可以從主窗口翻開其它窗口。表2.1列出了ASPENPLUS主窗口的主要內(nèi)容。主窗口中這些工具條和按鈕的使用與windows下其他程序中下拉菜單以及工具鈕的使用類似，因此不再贅述。下面對(duì)ASPENPLUS用戶界面中較為重要的幾局部作進(jìn)一步詳細(xì)說明。2．2AspenPlus流程模擬商業(yè)軟件

2.2.2.4數(shù)據(jù)瀏覽器〔DataBrowser〕數(shù)據(jù)瀏覽器〔DataBrowser〕是一個(gè)頁(yè)面和表頁(yè)查看器，它用于相關(guān)參數(shù)的輸入和定義〔圖2.8〕。在Toolbar〔工具條〕上單擊DataBrowser按鈕或從Datamenu菜單欄單擊DataBrowser就可以翻開，當(dāng)用戶翻開任何一個(gè)表時(shí)DataBrowser也會(huì)隨之出現(xiàn)。2．2AspenPlus流程模擬商業(yè)軟件表2.1ASPENPLUS主窗口的主要內(nèi)容2．2AspenPlus流程模擬商業(yè)軟件

圖2.8數(shù)據(jù)瀏覽器〔DataBrowser〕窗口

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使用數(shù)據(jù)瀏覽器可實(shí)現(xiàn)以下功能：顯示表和頁(yè)面，編輯定義流程模擬的輸入使用DataBrowser可以瀏覽和編輯表和頁(yè)，這些表和頁(yè)為流程模擬定義輸入并顯示模擬結(jié)果，每一個(gè)表是多個(gè)頁(yè)的集合。用戶可以通過在顯示的表中點(diǎn)擊頁(yè)面標(biāo)簽來瀏覽任意頁(yè)面。圖2.9為CompomentsSpecificationsSelection〔組分規(guī)定選擇〕表，具體的數(shù)據(jù)輸入的方式參見2.3節(jié)。2．2AspenPlus流程模擬商業(yè)軟件

圖2.9CompomentsSpecificationsSelection〔組分規(guī)定選擇〕表2．2AspenPlus流程模擬商業(yè)軟件

檢查運(yùn)行的狀態(tài)和內(nèi)容，查看結(jié)果是否可用在建立數(shù)據(jù)的過程中，數(shù)據(jù)瀏覽菜單樹前面的狀態(tài)指示符會(huì)隨著用戶輸入的進(jìn)行不斷變化，顯示整個(gè)模擬以及各個(gè)表和頁(yè)的完成狀態(tài)。通過狀態(tài)指示符的變化用戶可以方便的知道需要補(bǔ)充輸入的參數(shù)，檢查輸出的結(jié)果是否有和輸入相矛盾的地方以及是否有不合理之處。表2.2列出了狀態(tài)指示符各符號(hào)時(shí)的含義。

2．2AspenPlus流程模擬商業(yè)軟件表2.2狀態(tài)指示符各符號(hào)的含義2．2AspenPlus流程模擬商業(yè)軟件2．2AspenPlus流程模擬商業(yè)軟件2.2.2.5NEXT鈕的使用Next按鈕位于主窗口的DataBrowser工具條上和DataBrowser的工具條上。在ASPENPLUS的任一位置，單擊此按鈕就可以調(diào)用ASPENPLUS專家系統(tǒng)，借助顯示信息指導(dǎo)用戶對(duì)一個(gè)運(yùn)行進(jìn)行必需和可選的輸入，進(jìn)行下一步操作，當(dāng)用戶改變已經(jīng)輸入的選擇項(xiàng)和規(guī)定時(shí)，也確保用戶不會(huì)做出不完整的或不一致的規(guī)定。在其的指導(dǎo)下，用戶可以平安、方便地完成模擬所必須經(jīng)歷的各步驟。當(dāng)用戶完成某一步驟時(shí)，單擊Next按鈕系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)帶用戶到下一步需完成的步驟中。比方，在進(jìn)行參數(shù)輸入時(shí)，假設(shè)所在的表是沒有完成的，單擊此按鈕，系統(tǒng)會(huì)顯示一個(gè)用戶完成表必須提供的輸入信息清單；假設(shè)用戶所在的表是完成的，那么會(huì)帶用戶到當(dāng)前對(duì)象的下一個(gè)必需的輸入頁(yè)面。2．2AspenPlus流程模擬商業(yè)軟件當(dāng)用戶建立或改變輸入時(shí)，使用專家系統(tǒng)能夠在用戶前后的規(guī)定不一致或未完成時(shí)發(fā)出提示，并指導(dǎo)用戶做相應(yīng)的改變。例如，當(dāng)用戶使用RadFrac去模擬一個(gè)精餾塔并且規(guī)定沒有再沸器操作時(shí)，規(guī)定字段之一將變成未激活的，因?yàn)樵谒?guī)定中只有一個(gè)自由度。如果用戶改變Reboiler再沸器字段，其它操作規(guī)定區(qū)域?qū)⒆優(yōu)榧せ畹摹Ｈ绻脩舾淖兡硞€(gè)選項(xiàng)或規(guī)定，使得其它輸入項(xiàng)與之不一致，ASPENPLUS顯示一個(gè)對(duì)話框提示否想臨時(shí)跳過錯(cuò)誤，如果不想糾正錯(cuò)誤而繼續(xù)那么單擊Yes，系統(tǒng)會(huì)進(jìn)入受影響的字段并將其與新的規(guī)定一致。當(dāng)用戶協(xié)調(diào)完規(guī)定后，受影響的表才標(biāo)記為完成，專家系統(tǒng)指導(dǎo)你進(jìn)入沒完成的步驟。2．2AspenPlus流程模擬商業(yè)軟件

2.2.2.6ASPENPLUS幫助系統(tǒng)的調(diào)用ASPENPLUS有一個(gè)在線Help，即提示和專家系統(tǒng)信息，當(dāng)用戶使用程序時(shí)可以隨時(shí)給用戶提供信息幫助。在ASPENPLUS中可以有幾種方法調(diào)用幫助：對(duì)一個(gè)特定專題，可以在下拉菜單的Help項(xiàng)中單擊HelpTopics。從出現(xiàn)的HelpTopics對(duì)話框中單擊Index鍵，尋找所需要的專題進(jìn)行瀏覽。對(duì)于一個(gè)表或字段，可以在ASPENPLUS工具條上單擊What’sThis按扭，然后單擊字段或表即可調(diào)用。2．2AspenPlus流程模擬商業(yè)軟件對(duì)于出現(xiàn)的對(duì)話框，可以直接在對(duì)話框上單擊Help按鈕。在運(yùn)行過程中的任意對(duì)象，可將光標(biāo)和鼠標(biāo)指在該對(duì)象上，按F1鍵。至于ASPENPLUS幫助系統(tǒng)的使用，和Windows下其他軟件的幫助系統(tǒng)使用是一樣的。如果在運(yùn)行過程中，想保持Help窗口始終在任何其它被翻開窗口的上面，可以在Help窗口中單擊Options按鈕或菜單進(jìn)行設(shè)置，也可以將鼠標(biāo)指向KeepHelpOnTop然后單擊OnTop。如果在程序運(yùn)行過程中有疑問或者在幫助系統(tǒng)中無法找到需要的答案，用戶也可以直接和ASPENTECH公司或軟件代理商進(jìn)行聯(lián)系得到答復(fù)。2．2AspenPlus流程模擬商業(yè)軟件2.2.2.7ASPENPLUS常用快捷鍵表2.3列出了ASPENPLUS中一般較為常用的快捷鍵，利用它們可以快速調(diào)用所需的選項(xiàng)。ASPENPLUS的用戶指南提供了更多更為詳盡的快捷鍵列表表2.3ASPENPLUS常用快捷鍵2．2AspenPlus流程模擬商業(yè)軟件

2．2AspenPlus流程模擬商業(yè)軟件2.2.3AspenPlus的單元操作模塊單元操作是構(gòu)成工藝流程的根本單元，每一個(gè)化工流程都是由單元操作構(gòu)成的。ASPENPLUS提供了多種單元操作的模型。我們可以按照其用途，分為混合器/分流器〔Mixers/Splitters〕、別離器〔Separators〕、換熱器〔HeatExchangers〕、塔〔Columns〕、反響器〔Reactors〕、壓力變送設(shè)備〔PressureChangers〕、控制器〔Manipulators〕、固體〔Solids〕、用戶模型〔UserModels〕及泄壓〔Pres-Relief〕這樣幾類，下面對(duì)每一類進(jìn)行具體介紹。2．2AspenPlus流程模擬商業(yè)軟件2．2AspenPlus流程模擬商業(yè)軟件2.2.3.1混合器/分流〔Mixers/Splitters〕一Mixer〔物流混合器〕操作單元模塊使用Mixer可以將多股物流〔物料流、熱流或功流，可以在MaterialSTREAMS中根據(jù)需要選擇HeatQ和WorkW〕集合成一股。主要有混合三通、物流混合操作增加熱流、增加功流等操作模型。但是要注意，一個(gè)單一的Mixer模塊不能混合不同類型的物流〔物料流、熱流和功流〕。左圖繪出了Mixer〔物流混合器〕的流程連接狀況。

2．2AspenPlus流程模擬商業(yè)軟件

圖2.10Mixer流程連接示意圖

2．2AspenPlus流程模擬商業(yè)軟件二Fsplit〔分流器〕操作單元模塊FSplit的作用是將相同類型的物流〔物料流、熱流或功流〕混合并把結(jié)果物流分成兩股或更多相同類型的物流，主要有分流器Bleed(排氣)、閥等單元操作模型。所有出口物流具有與混合后的入口物流相同的組成和條件，但是FSplit同樣不能將一股物料流分成不同類型的物流。2．2AspenPlus流程模擬商業(yè)軟件要模擬每個(gè)出口物流的每個(gè)子物流，要使用SSplit模塊；要模擬出口物流的組成和性質(zhì)不同的分流，那么可以選擇使用Sep模型或Sep2模型。以下圖那么給出了Fsplit〔分流器〕的流程連接示意。圖2.11Fsplit流程連接示意圖2．2AspenPlus流程模擬商業(yè)軟件當(dāng)Fsplit〔分流器〕用于分流物料流時(shí)，除一個(gè)出口物流外，對(duì)每個(gè)出口物流都必須給定下述條件之一：〔1〕混合后的入口物流的分率；〔2〕摩爾流率；〔3〕質(zhì)量流率；〔4〕標(biāo)準(zhǔn)液體體積流率；〔5〕實(shí)際體積流率〔6〕在所有其它規(guī)定已滿足后剩余的分率。系統(tǒng)會(huì)將剩余物流的流率作為未規(guī)定的出口物流的流率以滿足物料平衡。用戶可以給出整個(gè)物流的流率，也可以物流內(nèi)關(guān)鍵組分子集的相關(guān)流率，可以在InputKeyComponents頁(yè)面定義關(guān)鍵組分。FSplit出口壓力的缺省值為入口物流中的最低壓力值。2．2AspenPlus流程模擬商業(yè)軟件三Ssplit〔子物流分流器〕操作單元模塊SSplit〔子物流分流器〕的作用是混合物料流并把結(jié)果物料流分成兩股或多股物流〔注意不包括熱流和功流〕，主要有分流器、流體固體別離器等操作模型。SSplit出口物流中的子物流都與混合的入口中的子物流一樣，具有相同的組成溫度和壓力，只有子物流流率不同如果要模擬出口物流中組成和性質(zhì)不同的子物流那么要選擇使用使用Sep模塊或Sep2模塊。SSplit〔子物流分流器〕的流程連接和參數(shù)輸入的規(guī)定與Fsplit〔分流器〕是類似的，在此就不在贅述。2．2AspenPlus流程模擬商業(yè)軟件2.2.3.2別離器〔Separators〕一Flash〔閃蒸罐〕操作單元模塊ASPENPLUS中的Flash〔閃蒸罐〕又分為Flash2〔兩股出口流的閃蒸罐〕和Flash3〔三股出口流的閃蒸罐〕兩種模塊。Flash2用來模擬閃蒸罐、蒸發(fā)器、分液罐和其它的單級(jí)別離器。用嚴(yán)格氣-液或氣-液-液平衡把進(jìn)料分成兩股出口物流，完成氣-液或氣-液-液平衡計(jì)算。Flash3是用來模擬閃蒸罐、蒸發(fā)器、分液罐、傾析器和其它的在產(chǎn)品中有兩液相出口物流的單級(jí)別離器Flash3。用嚴(yán)格氣-液-液平衡把進(jìn)料分成三股出口物流，完成氣-液-液平衡計(jì)算。兩者的操作根本是類似的。圖2.12給出了閃蒸的流程連接。2．2AspenPlus流程模擬商業(yè)軟件如果用戶在參數(shù)輸入的InputSpecificationSheet上只給出溫度或壓力中的一個(gè)條件，系統(tǒng)用入口熱流總和作為負(fù)荷規(guī)定；否那么只使用入口熱流來計(jì)算凈熱負(fù)荷，用戶可以使用一個(gè)可選的出口熱流作為凈熱負(fù)荷。輸入時(shí)Hcurves窗口定義想要輸出的加熱或冷卻曲線。Flash〔閃蒸罐〕可以模擬含有固體子物流或電解質(zhì)化學(xué)性質(zhì)計(jì)算。模擬中所有相態(tài)都處于熱力學(xué)平衡狀態(tài)，固體和流體相態(tài)相同保持相同的溫度。模擬含有固體子物流時(shí)，固體子物流中的物料流不參與相平衡計(jì)算。而用于電解質(zhì)化學(xué)性質(zhì)計(jì)算時(shí)，固體鹽參液-固相平衡和熱力學(xué)平衡計(jì)算。用戶需在PropertiesSpecificationsGlobal〔全局的性質(zhì)規(guī)定〕或BlockOptionsProperties〔模塊選項(xiàng)性質(zhì)〕中輸入相關(guān)的電解質(zhì)化學(xué)性質(zhì)。2．2AspenPlus流程模擬商業(yè)軟件

圖2.12閃蒸罐〔Flash〕的流程連接示意圖2．2AspenPlus流程模擬商業(yè)軟件二Decanter〔液-液傾析器〕操作單元模塊Decanter〔液-液傾析器〕用于模擬傾析器和其它無氣相的單級(jí)別離器。它可以完成液-液平衡計(jì)算和液-游離水計(jì)算，但是不能處理有氣相生成的單元操作。圖2.13給出了Decanter〔液-液傾析器〕的流程連接。和Flash〔閃蒸罐〕輸入類似，如果用戶在Decanter〔液-液傾析器〕參數(shù)輸入的InputSpecificationSheet上只給出溫度或壓力中的一個(gè)條件，系統(tǒng)用入口熱流總和作為負(fù)荷規(guī)定；否那么只使用入口熱流來計(jì)算凈熱負(fù)荷，用戶可以使用一個(gè)可選的出口熱流作為凈熱負(fù)荷。輸入時(shí)Hcurves窗口可以定義想要輸出的加熱或冷卻曲線。2．2AspenPlus流程模擬商業(yè)軟件Decanter〔液-液傾析器〕的操作模型可以選擇絕熱、在規(guī)定的負(fù)荷下和在規(guī)定的溫度下。如果傾析器中有兩個(gè)液相，Decanter〔液-液傾析器〕模型的缺省值是將具有較高密度的相態(tài)看作第二相態(tài)。當(dāng)然用戶可以通過規(guī)定標(biāo)識(shí)第二個(gè)液相的關(guān)鍵組分或規(guī)定關(guān)鍵組分的摩爾分率閾值來替換缺省。2．2AspenPlus流程模擬商業(yè)軟件

圖2.13Decanter流程連接示意圖2．2AspenPlus流程模擬商業(yè)軟件

Decanter模型在在缺省情況下，使用在PropertiesPhaseProperty頁(yè)或BlockOptionsProperties頁(yè)上規(guī)定的模塊物性方法計(jì)算KLL〔液-液分布系數(shù)〕。用戶可以采用以下方法進(jìn)行設(shè)置：〔1〕在PropertiesPhaseProperty頁(yè)規(guī)定兩個(gè)液相別離的物性方法；〔2〕使用內(nèi)置的KLL關(guān)聯(lián)式進(jìn)行計(jì)算，可以在PropertiesKLLCorrelation頁(yè)上輸入關(guān)聯(lián)式系數(shù)；2．2AspenPlus流程模擬商業(yè)軟件〔3〕采用用戶自己在PropertiesKLLSubroutine頁(yè)上規(guī)定的Fortran子程序。關(guān)于相別離的計(jì)算，用戶可以選擇采用兩個(gè)液相的等逸度法或系統(tǒng)的最小吉布斯自由能法。假設(shè)選擇的是后者，物性和模塊性質(zhì)方法模型必須和熱力學(xué)保持一致，兩個(gè)液相的等逸度法在物性規(guī)定上那么不受限制。Decanter模型出口物流通常是平衡的，但是用戶也可以在InputEfficiency〔輸入效率頁(yè)〕上規(guī)定別離效率來說明偏離平衡程度。如果存在固體夾帶，它們不參與相平衡計(jì)算但是參與焓平衡。2．2AspenPlus流程模擬商業(yè)軟件三Sep&Sep2〔組分別離器〕別離器操作單元模塊Sep模型用來將混合物料流按照每個(gè)組分的別離規(guī)定分成兩股〔Sep2〕或更多的物料流，當(dāng)別離情況不詳或不重要但知道每個(gè)組分的別離情況時(shí)，用戶使用Sep來代替嚴(yán)格別離可以節(jié)省計(jì)算時(shí)間。如果模擬模塊的所有出口物流的組成和條件是相同的，可以使用FSplit模塊代替Sep。圖2.14給出了Sep&Sep2〔組分別離器〕的流程連接示意圖。在Sep中，對(duì)出口物流的每個(gè)子物流，除其中的一個(gè)之外，應(yīng)對(duì)物流中的每個(gè)存在的組分給定以下參數(shù)之一：〔1〕在相應(yīng)入口子物流中的組分分率；〔2〕組分的質(zhì)量流率；〔3〕組分的摩爾流率；〔4〕組分的標(biāo)準(zhǔn)液體體積流率。系統(tǒng)自動(dòng)將剩余的流率作為未規(guī)定的出口物流相應(yīng)的子物流的流率。2．2AspenPlus流程模擬商業(yè)軟件

圖2.14Sep流程連接示意圖2．2AspenPlus流程模擬商業(yè)軟件2.2.3.3換熱器〔HeatExchangers〕換熱器又可以分為Heater〔加熱器或冷卻器〕、HeatX&MHeatX〔兩股&多股物流的換熱器〕、Hetran〔管殼式換熱器〕和Aerotran〔空冷換熱器〕幾種。一Heater〔加熱器或冷卻器〕操作單元模塊Heater〔加熱器或冷卻器〕用于加熱器、冷卻器、閥、泵〔不需要有關(guān)功的結(jié)果〕壓縮機(jī)〔不需要有關(guān)功的結(jié)果〕的模擬。其流程連接的示意圖見圖2.15。當(dāng)規(guī)定了出口條件時(shí)，Heater模型可確定一股或多股入口物流混合物的熱和相狀況。2．2AspenPlus流程模擬商業(yè)軟件在參數(shù)輸入時(shí)應(yīng)注意，露點(diǎn)計(jì)算氣相分率為1，而泡點(diǎn)計(jì)算氣相分率為0。需要的加熱或冷卻曲線也可以用Hcurves窗口規(guī)定。Heater〔加熱器或冷卻器〕模型無動(dòng)力學(xué)特性，壓降固定在穩(wěn)態(tài)值，出口流率由質(zhì)量平衡來確定。模擬帶有固體的流體相態(tài)時(shí)參數(shù)的輸入與Flash〔閃蒸罐〕的輸入類似。

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圖2.15Heater流程連接示意圖2．2AspenPlus流程模擬商業(yè)軟件二HeatX&MHeatX〔兩股&多股物流的換熱器〕操作單元模塊HeatX〔兩股物流的換熱器〕可以用于模擬各種管殼式換熱器類型，完成具有單相和兩相物流的傳熱系數(shù)和壓降估算的全部區(qū)域分析，但嚴(yán)格的傳熱系數(shù)和壓降計(jì)算必須提供換熱器的幾何尺寸。如果換熱器的幾何尺寸不知道或不重要時(shí)，可以使用該模型完成簡(jiǎn)單的校核，如能量和物料平衡計(jì)算。模型有估算顯熱核沸騰和冷凝液膜系數(shù)的關(guān)聯(lián)式，但是，模型不能夠進(jìn)行設(shè)備的設(shè)計(jì)計(jì)算、機(jī)械振動(dòng)分析和污垢系數(shù)的估算。圖2.16a給出了HeatX〔兩股物流的換熱器〕的流程連接示意圖。2．2AspenPlus流程模擬商業(yè)軟件在選用該模型進(jìn)行模擬計(jì)算時(shí)有兩個(gè)問題是應(yīng)該引起用戶注意的：〔1〕簡(jiǎn)捷法核算與嚴(yán)格法核算的選用HeatX〔兩股物流的換熱器〕有兩種核算模型：簡(jiǎn)捷法〔Shortcut〕和嚴(yán)格法〔Detailed〕，用戶在SetupSpecifications頁(yè)上的CalculationType進(jìn)行選擇。簡(jiǎn)捷法核算不需要換熱器結(jié)構(gòu)或幾何尺寸數(shù)據(jù)，用戶可以使用最少的輸入量來模擬一個(gè)換熱器。采用嚴(yán)格法核算可以根據(jù)換熱器幾何尺寸去估算膜系數(shù)、壓降核對(duì)數(shù)平均溫差校正因子，但嚴(yán)格法核算需要較多的輸入選項(xiàng)。當(dāng)然系統(tǒng)提供供了很多缺省的選項(xiàng)，用戶可以改變?nèi)笔〉捻?xiàng)來控制整個(gè)計(jì)算。表2.4給出了這兩種方法在這些選項(xiàng)規(guī)定核使用上的區(qū)別。2．2AspenPlus流程模擬商業(yè)軟件

圖2.16HeatX&MHeatX流程連接示意圖2．2AspenPlus流程模擬商業(yè)軟件表2.4簡(jiǎn)捷法〔Shortcut〕和嚴(yán)格法〔Detailed〕比較2．2AspenPlus流程模擬商業(yè)軟件LMTD〔對(duì)數(shù)平均溫差〕是針對(duì)純逆流流動(dòng)的換熱器而言的，此時(shí)換熱器方程為：Q=U×A×LMTD；而換熱器方程假設(shè)寫成通用形式為：Q=U×A×F×LMTD。其中F〔Factor，校正因子〕反映了流動(dòng)偏離逆流流動(dòng)的程度。用戶在SetupSpecifications頁(yè)上用LMTDCorrectionFactor區(qū)域選擇。在簡(jiǎn)捷法中LMTD校正因子是恒定的，在嚴(yán)格法中使用可以選擇Constant〔校正因子是常數(shù)〕、Geometry〔采用換熱器規(guī)定和物流性質(zhì)計(jì)算〕和Usersubroutine〔用戶提供一個(gè)子程序來計(jì)算〕。2．2AspenPlus流程模擬商業(yè)軟件在計(jì)算傳熱系數(shù)時(shí)，用戶在SetupUMethods頁(yè)設(shè)定計(jì)算方法。簡(jiǎn)捷法或嚴(yán)格法中都提供Constantvalue〔傳熱系數(shù)常數(shù)值〕、Phase-specificvalues〔換熱器每個(gè)傳熱區(qū)域傳熱系數(shù)不同指明熱流和冷流的相態(tài)，每個(gè)區(qū)域一個(gè)常數(shù)〕值和Powerlawexpression〔傳熱系數(shù)的冪率表達(dá)式〕這三種方法可供選擇，嚴(yán)格法還另外提供Exchangergeometry〔用換熱器幾何尺寸和物流性質(zhì)估算膜系數(shù)來計(jì)算傳熱系數(shù)〕、Filmcoefficients〔用膜系數(shù)計(jì)算傳熱系數(shù)，用戶可用SetupFilmCoefficients頁(yè)中的任何選項(xiàng)來計(jì)算膜系數(shù)〕和Usersubroutine〔用戶提供一個(gè)用戶子程序來計(jì)算傳熱系數(shù)〕三種計(jì)算方法。2．2AspenPlus流程模擬商業(yè)軟件在簡(jiǎn)捷法中HeatX〔兩股物流的換熱器〕模型不計(jì)算膜系數(shù)，嚴(yán)格法中如果用戶選擇使用膜系數(shù)或換熱器幾何尺寸計(jì)算傳熱系數(shù)，那么采用計(jì)算傳熱系數(shù)，其中hc和hh分別為冷流和熱流的膜系數(shù)。系統(tǒng)提供了Constantvalue〔膜系數(shù)常數(shù)值〕、Phase-specificvalues〔換熱器每個(gè)傳熱區(qū)域〔相態(tài)〕有不同膜系數(shù)，指明物流的相態(tài)〕、Powerlawexpression〔膜系數(shù)的冪率表達(dá)式〕、Calculatefromgeometry〔換熱器幾何尺寸和物流性質(zhì)來計(jì)算膜系數(shù)〕這幾種計(jì)算膜系數(shù)的方法。用戶可在SetupFilmCoefficients頁(yè)上CalculationMethod中選擇。熱流和冷流膜系數(shù)計(jì)算方法是互相獨(dú)立的，用戶可以選擇適宜的任何計(jì)算方法組合進(jìn)行計(jì)算。2．2AspenPlus流程模擬商業(yè)軟件〔2〕換熱器的結(jié)構(gòu)信息的輸入如果用戶在傳熱系數(shù)、膜系數(shù)或壓降計(jì)算方法中選擇的是CalculateFromGeometry選項(xiàng)，那么應(yīng)該在相應(yīng)的Geometry中輸入一些有關(guān)換熱器結(jié)構(gòu)的信息。首先在GeometryShell頁(yè)面中應(yīng)該輸入換熱器殼體的相關(guān)參數(shù)，包括TEMAShellType〔TEMA型換熱器殼體類型〕、No.ofTubePasses〔管程數(shù)〕、ExchangerOrintation〔換熱器方向〕、NumberofSealingStripPairs〔密封圈數(shù)〕、InsideShellDiameter〔殼體內(nèi)徑〕、ShelltoBundleClearance〔殼體到管束的最大直徑的環(huán)形面積〕。2．2AspenPlus流程模擬商業(yè)軟件

2．2AspenPlus流程模擬商業(yè)軟件關(guān)于TEMA殼體類型的具體分類參見?ASPENPLUSUserGuide?。除了殼體尺寸，還要分別在GeometryTubes〔管子的幾何尺寸〕、GeometryBaffles〔擋板的幾何尺寸〕和GeometryNozzles〔嘴的幾何尺寸〕頁(yè)上分別輸入管子的幾何尺寸、擋板的幾何尺寸和管嘴的幾何尺寸。在GeometryTubes頁(yè)的Pattern〔管子的排列〕中有Square、Rot-triangle、Rot-Square、Triangle四種方式，左圖為這四種排列方式的示意圖。HeatX〔兩股物流的換熱器〕采用文獻(xiàn)關(guān)聯(lián)式計(jì)算膜系數(shù)和壓降，具體使用的關(guān)聯(lián)式和參考文獻(xiàn)參見?ASPENPLUSUserGuide?。2．2AspenPlus流程模擬商業(yè)軟件MHeatX〔多物流換熱器〕可以用于模擬一個(gè)有多股熱流和冷流之間傳熱的換熱器。例如LNG換熱器。當(dāng)然對(duì)于兩股物流的換熱器也可以使用MHeatX模型，但MHeatX模型只保證總的能量平衡而不考慮換熱器的幾何尺寸。MHeatX〔多物流換熱器〕可以完成一個(gè)詳細(xì)的、嚴(yán)格的內(nèi)部區(qū)域分析，確定換熱器中所有物流的內(nèi)部夾點(diǎn)以及加熱和冷卻曲線，還可以計(jì)算換熱器的總UA值并模擬換熱器的參加熱量或熱損失。系統(tǒng)使用多個(gè)加熱器和多個(gè)熱流以加速流程的收斂，如果用戶不規(guī)定計(jì)算順序或規(guī)定撕裂物流，程序?qū)茨K順序收斂物流。圖2.16b為MHeatX〔多物流換熱器〕的流程連接示意圖。

2．2AspenPlus流程模擬商業(yè)軟件MHeatX〔多物流換熱器〕中用戶在至少保存一股物流不作規(guī)定的情況下，可對(duì)另一側(cè)任意個(gè)物流作出口規(guī)定。不同物流可有不同類型的規(guī)定，系統(tǒng)的默認(rèn)所有未作規(guī)定的物流均有相同的出口溫度，該溫度由總的能量平衡決定。與其它單元操作模塊不同，MHeatX〔多物流換熱器〕中不是用單個(gè)計(jì)算模型來模擬而是由ASPENPLUS生成多個(gè)加熱器和多個(gè)熱流來模擬多物流換熱器，這種計(jì)算方式順序收斂速度采用單個(gè)模塊模擬更迅速，并且系統(tǒng)會(huì)給出一份整個(gè)順序的模塊報(bào)告。

2．2AspenPlus流程模擬商業(yè)軟件三Hetran〔管殼式換熱器〕操作單元模塊Hetran〔管殼式換熱器〕可以用來模擬各種類型結(jié)構(gòu)的管殼式換熱器，在ASPRNPLUS中Hetran是B-JACHetran程序界面。使用時(shí)把模塊放在流程中連接入口和出口物流，直接輸入包含換熱器的B-JAC輸入文件的名字即可進(jìn)行模擬。用戶可以通過Hetran獨(dú)立的程序界面輸入與換熱器結(jié)構(gòu)和幾何尺寸有關(guān)的信息，換熱器的規(guī)定將作為作為一個(gè)輸入文件被保存，而不必再通過ASPENPLUS用戶界面進(jìn)行輸入。圖2.17給出了Hetran〔管殼式換熱器〕的流程連接示意圖。要注意Hetran〔管殼式換熱器〕目前不能處理帶有固體子物流的物流。

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圖2.17Hetran流程連接示意圖

2．2AspenPlus流程模擬商業(yè)軟件四Aerotran〔空冷換熱器〕操作單元模塊Aerotran可以用來模擬各種類型結(jié)構(gòu)的空冷換熱器，也可以用來做節(jié)能器和加熱爐的對(duì)流段模型。與Hetran類似，在ASPRNPLUS中Aerotran是采用的的B-JACAerotran程序界面。所以使用時(shí)把模塊放在流程中連接入口和出口物流，直接輸入包含換熱器的B-JAC輸入文件的名字即可進(jìn)行模擬。圖2.18為其流程連接示意圖。Aerotran模塊一般也不能處理帶有固體子物流的物流。

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圖2.18Aerotran流程連接示意圖

2．2AspenPlus流程模擬商業(yè)軟件塔〔Columns〕(1)DSTWU〔簡(jiǎn)捷法精餾設(shè)計(jì)〕DSTWU模型可針對(duì)一個(gè)帶有分凝器或全凝器一股進(jìn)料和兩種產(chǎn)品的蒸餾塔，采用Winn-Underwood-Gilliland方法進(jìn)行簡(jiǎn)捷法蒸餾設(shè)計(jì)計(jì)算。其目的是確定最小回流比、最小級(jí)數(shù)或者實(shí)際回流比、實(shí)際級(jí)數(shù)。模型中假設(shè)恒定的摩爾溢流量和恒定的相對(duì)揮發(fā)度，需要輸入輕、重關(guān)鍵組分的回收率，采用Winn法估算最小級(jí)數(shù)，Underwood法估算最小回流比，Gilliland法規(guī)定級(jí)數(shù)所必需的回流比或規(guī)定回流比所必需級(jí)數(shù)。模型也估算最適宜的進(jìn)料位置、冷凝器和再沸器負(fù)荷，并產(chǎn)生表格和回流比對(duì)級(jí)數(shù)的曲線圖?！?〕Distl〔簡(jiǎn)捷法精餾核算〕Distl模型可以模擬一個(gè)帶有一股進(jìn)料和兩種產(chǎn)品的多級(jí)多組分的蒸餾塔，塔可以帶有分凝器或全凝器。模型假定塔中摩爾溢流量和相對(duì)揮發(fā)度是恒定的，采用Edmister方法計(jì)算產(chǎn)品組成，要求輸入級(jí)數(shù)、回流比、餾出物對(duì)進(jìn)料的比值和其它相關(guān)的塔設(shè)備參數(shù)。

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圖2.19簡(jiǎn)捷法計(jì)算的蒸餾塔的流程連接示意圖

2．2AspenPlus流程模擬商業(yè)軟件〔3〕SCFrac〔簡(jiǎn)捷法多塔蒸餾〕SCFrac模型可以對(duì)對(duì)具有一股進(jìn)料、一股可選的汽提蒸汽流和任何股產(chǎn)品的復(fù)雜塔進(jìn)行簡(jiǎn)捷法蒸餾的模擬計(jì)算〔例如原油單元和減壓塔〕估算理論級(jí)數(shù)和每個(gè)塔段的加熱〔冷卻〕負(fù)荷。模型將有n個(gè)產(chǎn)品的塔分割成n-1個(gè)塔段并從上至下為這些塔段編號(hào)〔見左圖〕，假定對(duì)每個(gè)塔段使用恒定的相對(duì)揮發(fā)度，并且忽略從一個(gè)塔段流入下一個(gè)塔段的液體流動(dòng)。計(jì)算時(shí)從上至下計(jì)算塔段，對(duì)每個(gè)塔段必須規(guī)定產(chǎn)品壓力和基于進(jìn)料流率的產(chǎn)品流率或分率；對(duì)所有產(chǎn)品物流，除餾出物外必須規(guī)定蒸汽與產(chǎn)品的比值。計(jì)算中由于進(jìn)行蒸汽計(jì)算，所以水必須被定義為一個(gè)組分，所有的水都與塔頂產(chǎn)品一起離開。該模型不能處理固體，游離水計(jì)算可在冷凝器中完成。

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圖2.20嚴(yán)格法蒸餾單元操作模塊流程連接示意圖

2．2AspenPlus流程模擬商業(yè)軟件二嚴(yán)格法計(jì)算的蒸餾塔單元操作模塊采用嚴(yán)格法計(jì)算的蒸餾塔包括RadFrac〔嚴(yán)格法精餾〕、MultiFrac〔嚴(yán)格法多塔精餾〕、PetroFrac〔嚴(yán)格分餾塔〕和RateFrac〔基于流率的蒸餾〕四種單元操作模塊?！?〕RadFrac〔嚴(yán)格法精餾〕RadFrac是一個(gè)用于模擬所有類型的多級(jí)氣-液精餾操作的嚴(yán)格模型，這些操作包括一般精餾、吸收、再沸吸收、汽提、再沸汽提、萃取和共沸蒸餾等。所以RadFrac既適用于常規(guī)的兩相和三相蒸餾體系，也可用于窄沸程和寬沸程體系及液相為非理想性的體系。

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圖2.20嚴(yán)格法蒸餾單元操作模塊流程連接示意圖

2．2AspenPlus流程模擬商業(yè)軟件RadFrac模型可以有任意級(jí)數(shù)、級(jí)間加熱器〔冷凝器〕、傾析器和中段回流。每一級(jí)進(jìn)料物流的數(shù)量沒有限制，但每出料至多只能有三個(gè)〔一個(gè)氣相，兩個(gè)液相〕。模型使用一個(gè)入口熱流對(duì)所有除了冷凝器再沸器和中段回流外的級(jí)做一個(gè)負(fù)荷規(guī)定。塔的級(jí)數(shù)是由冷凝器開始從頂向下進(jìn)行編號(hào)〔如果沒有冷凝器是從頂部級(jí)開始〕。RadFrac模型的輸入較之前面塔的計(jì)算模型的輸入要復(fù)雜一些，輸入時(shí)應(yīng)該注意以下這些問題。

2．2AspenPlus流程模擬商業(yè)軟件關(guān)于進(jìn)料的位置：在數(shù)據(jù)瀏覽器中使用SetupStreams頁(yè)規(guī)定進(jìn)料和產(chǎn)品級(jí)的位置。模型提供了Above-Stage〔在級(jí)上方進(jìn)料〕和On-Stage〔在級(jí)上進(jìn)料〕兩個(gè)選項(xiàng)。圖2.21給出了這兩種進(jìn)料的示意圖。如果選擇Above-Stage〔在級(jí)上方進(jìn)料〕，模型規(guī)定在相鄰的級(jí)間引入一股物流，液體局部流動(dòng)到規(guī)定的級(jí)n，氣體局部流動(dòng)到上一級(jí)的級(jí)(n-1)。當(dāng)進(jìn)料約定是On-Stage時(shí)，進(jìn)料的液相和氣相局部都流動(dòng)到規(guī)定的級(jí)上。

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圖2.21進(jìn)料位置規(guī)定示意圖

2．2AspenPlus流程模擬商業(yè)軟件再沸器處理：RadFrac可以模擬釜式再沸器和熱虹吸式再沸器。缺省情況下RadFrac使用釜式再沸器作為該塔的最后一個(gè)級(jí)，在SetupConfiguration頁(yè)中輸入ReboilerDuty規(guī)定再沸器的負(fù)荷或作為計(jì)算值保存它。加熱器和冷卻器規(guī)定：用戶可以在在HeatersCoolersSideDuties頁(yè)中直接規(guī)定段間加熱器和冷卻器的負(fù)荷，加熱為正負(fù)荷，冷卻為負(fù)負(fù)荷。也可以在HeatersCoolersUtilityExchangers頁(yè)中選擇計(jì)算UA，RadFrac將同時(shí)計(jì)算塔的負(fù)荷和加熱〔冷卻〕流體的出口溫度。效率：用戶可以在SetupConfiguration頁(yè)中輸入實(shí)際級(jí)數(shù)，然后使用Efficiencies窗口選擇規(guī)定蒸發(fā)效率或Murphree效率中的一個(gè)，用于考慮平衡偏離的程度，但不能從一種效率轉(zhuǎn)化為另一種效率。當(dāng)用戶不知道效率時(shí)或可得到實(shí)際塔操作數(shù)據(jù)時(shí)，可用Murphree效率與操作數(shù)據(jù)擬合。

2．2AspenPlus流程模擬商業(yè)軟件算法：用戶可以在ConvergenceBasic頁(yè)中選擇一個(gè)算法對(duì)塔進(jìn)行模擬〔必須在SetupConfiguration頁(yè)的Convergence區(qū)域中選擇Custom作為選項(xiàng)〕。缺省的標(biāo)準(zhǔn)算法和標(biāo)準(zhǔn)的初始化選項(xiàng)對(duì)大多數(shù)應(yīng)用都是適用的。但對(duì)表2.5列出的應(yīng)用，可以選用對(duì)應(yīng)列出的算法改進(jìn)收斂情況。表2.5某些實(shí)際應(yīng)用算法的選擇

2．2AspenPlus流程模擬商業(yè)軟件反響蒸餾的模擬：RadFrac可以處理發(fā)生在液相和/或氣相中的化學(xué)反響，用戶必須在ReactionsSpecifications〔反響窗口〕中輸入與反響有關(guān)的一些具體信息，包括反響類型和Reactions/ChemistryID、在哪個(gè)塔段發(fā)生反響、平衡常數(shù)、動(dòng)力學(xué)轉(zhuǎn)化參數(shù)等。物理性質(zhì)：使用PropertiesPropertySections頁(yè)替換全局的物性方法，可以對(duì)塔的不同局部規(guī)定不同的物性。固體處理：用戶可在ConvergenceBasic頁(yè)中使用固體處理選項(xiàng)，選用總體平衡或逐級(jí)平衡來處理惰性固體。兩種方法都不考慮惰性固體在相平衡中的計(jì)算，但在處理固體的質(zhì)量和能量平衡上有所不同。缺省的總體平衡方法從入口物流中暫時(shí)除去所有固體，在沒有固體情況下完成塔計(jì)算，然后在絕熱條件下將塔釜級(jí)出來的液體產(chǎn)品與入口物流中除去的固體相混合?？傮w平衡方法保持全塔的質(zhì)量和能量平衡，但不滿足各級(jí)的平衡。逐級(jí)平衡對(duì)固體在所有級(jí)之間做質(zhì)量和能量平衡嚴(yán)格的處理，從這個(gè)級(jí)抽出的產(chǎn)品物流中仍保持在此級(jí)中液固比，規(guī)定的產(chǎn)品流率是物流的全流率，包括固體在內(nèi)。

2．2AspenPlus流程模擬商業(yè)軟件〔2〕MultiFrac〔嚴(yán)格法多塔精餾〕MultiFrac〔嚴(yán)格法多塔精餾〕是一個(gè)嚴(yán)格模型用于模擬多個(gè)多級(jí)精餾裝置相互連接的系統(tǒng)，它能處理一個(gè)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以包括任意數(shù)目的塔，每個(gè)塔都有任意數(shù)目的級(jí)；任何數(shù)的塔間連接或塔內(nèi)連接；任意連接物流的流率隨意的別離和混合。模型可以處理的操作是側(cè)線汽提塔、中段回流、外部熱交換器、單級(jí)閃蒸和進(jìn)料爐。其典型應(yīng)用包括熱段間塔，如Petlyuk塔、空氣別離塔系統(tǒng)吸收塔/汽提塔的組合及乙烯裝置主分餾塔/急冷塔組合等較大型裝置系統(tǒng)。

2．2AspenPlus流程模擬商業(yè)軟件〔3〕PetroFrac〔嚴(yán)格分餾塔〕PetroFrac也是一個(gè)嚴(yán)格的模型，用于模擬由一個(gè)主塔和任何數(shù)目的中段回流和側(cè)線汽提塔組成的塔結(jié)構(gòu)，可以規(guī)定進(jìn)料爐。對(duì)于沒有中段回流和側(cè)線汽提塔的單塔使用RadFrac模型，對(duì)于其它多塔系統(tǒng)使用MultiFrac模型。PetroFrac〔嚴(yán)格分餾塔〕典型的操作包括：預(yù)閃蒸塔、常壓原油單元、減壓?jiǎn)卧?、催化裂化主分餾器、延遲焦化主分餾器、減壓潤(rùn)滑油主分餾器等等。PetroFrac模型的主塔的結(jié)構(gòu)可以在SetupConfiguration頁(yè)規(guī)定，在進(jìn)料位置的輸入選項(xiàng)中，PetroFrac模型比MultiFrac模型多了一個(gè)選項(xiàng)是Furnace，該選項(xiàng)表示在將進(jìn)料進(jìn)入到規(guī)定的級(jí)之前先輸入到進(jìn)料爐中，通過進(jìn)料爐可以有任何數(shù)目的進(jìn)料物流進(jìn)入到爐子附著的級(jí)n上。

2．2AspenPlus流程模擬商業(yè)軟件〔4〕RateFrac〔基于流率的蒸餾〕RateFrac是一個(gè)基于流率的非平衡的模型，用于模擬各種類型的多級(jí)氣-液精餾操作。RateFrac基于流率的嚴(yán)格計(jì)算模型，它能直接描述同時(shí)發(fā)生的質(zhì)量和熱傳遞速率及在同時(shí)擴(kuò)散的物質(zhì)間考慮多組分的相互作用；對(duì)于化學(xué)反響系統(tǒng)，考慮在熱和質(zhì)量傳遞速率過程中化學(xué)反響的影響；對(duì)于包含平衡反響的系統(tǒng)，包括表示化學(xué)平衡條件的方程。因此RateFrac可以完全防止對(duì)板式塔效率和填料塔HETP的需要，比傳統(tǒng)的平衡模型具有更廣泛的適用性和更好的預(yù)測(cè)功能?？蓱?yīng)用于一般蒸餾、吸收、再沸吸收、汽提、再沸汽提、萃取和共沸蒸餾等過程的模擬。也可檢測(cè)和處理冷凝器中的游離水相和模擬帶有化學(xué)反響的塔。

2．2AspenPlus流程模擬商業(yè)軟件三Extract〔液-液萃取塔〕單元操作模塊Extract〔液-液萃取塔〕是用于模擬液-液逆流萃取塔的嚴(yán)格模型，模型可以有多個(gè)進(jìn)料、加熱器〔冷凝器〕、側(cè)線物流。Extract〔液-液萃取塔〕的流程連接比較簡(jiǎn)單。進(jìn)料至少包括兩股物流，到達(dá)第一級(jí)頂部的物流第一液相L1含量多，到達(dá)最后一級(jí)底部的物流第二液相L2含量多，兩股物流逆流接觸。萃取默認(rèn)在絕熱條件下進(jìn)行，液可以選擇在規(guī)定溫度下或帶有規(guī)定的級(jí)加熱器或冷卻器負(fù)荷條件下進(jìn)行，因此必須規(guī)定萃取的級(jí)數(shù)、進(jìn)料和產(chǎn)品物流級(jí)位置、側(cè)線產(chǎn)品物流的相態(tài)和摩爾流率和壓力分布。

2．2AspenPlus流程模擬商業(yè)軟件2.2.3.5反響器〔Reactors〕一Rstoic〔化學(xué)計(jì)量反響器〕和RYield〔收率反響器〕單元操作模塊這兩種單元操作模型都適用于反響動(dòng)力學(xué)不知道或不重要的情況下，Rstoic〔化學(xué)計(jì)量反響器〕用于化學(xué)計(jì)量數(shù)和反響程度是的反響器；RYield〔收率反響器〕那么用于收率分布的反響器。圖2.22給出了這兩種反響器單元操作的流程連接示意圖。

2．2AspenPlus流程模擬商業(yè)軟件圖2.22Rstoic和RYield流程連接示意圖

2．2AspenPlus流程模擬商業(yè)軟件二REquil〔平衡反響器〕和RGibbs〔Gibbs自由能最小的平衡反響器〕單元操作模型這兩種反響器操作模塊都可以用于化學(xué)平衡和相平衡同時(shí)發(fā)生的單元操作的模擬。REquil〔平衡反響器〕通過化學(xué)計(jì)量計(jì)算實(shí)現(xiàn)化學(xué)和相平衡，RGibbs〔Gibbs自由能最小的平衡反響器〕那么通過Gibbs自由能最小實(shí)現(xiàn)化學(xué)和相平衡。圖2.23給出了這兩種模型的流程連接示意圖。REqui模型可以模擬反響計(jì)量系數(shù)且局部或全部反響到達(dá)平衡的反響器。它能同時(shí)計(jì)算相平衡和化學(xué)平衡。用戶必須規(guī)定反響的化學(xué)計(jì)量系數(shù)和反響器的條件，如果沒有其它的規(guī)定，REquil模型默認(rèn)反響將到達(dá)平衡。用戶可以更改任何反響的摩爾程度或化學(xué)平衡接近溫度來限制平衡。平衡常數(shù)由Gibbs自由能計(jì)算。模型可以進(jìn)行單相性質(zhì)計(jì)算或在一個(gè)化學(xué)平衡回路內(nèi)的兩相閃蒸計(jì)算，但不能進(jìn)行三相計(jì)算。

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圖2.23REquil和RGibbs流程連接示意圖

2．2AspenPlus流程模擬商業(yè)軟件三RCSTR〔連續(xù)攪拌釜〕、RPlug〔活塞流反響器〕、Rbatch〔間歇反響器〕單元操作模型RCSTR〔連續(xù)攪拌釜〕、RPlug〔活塞流反響器〕和Rbatch〔間歇反響器〕是動(dòng)力學(xué)反響器模型，使用ReactionsReactions窗口為這些模型規(guī)定化學(xué)計(jì)量和數(shù)據(jù)。圖2.24RCSTR流程連接示意圖RCSTR〔連續(xù)攪拌釜〕是嚴(yán)格模擬單相、兩相或三相連續(xù)攪拌釜式反響器。模型假設(shè)反響器中為完全混合，即反響物和出口物流有相同的性質(zhì)和組成，用戶可以通過內(nèi)置的反響器模型或規(guī)定的Fortran子程序提供反響動(dòng)力學(xué)。圖2.24給出了該模型的流程連接示意。

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圖2.24RCSTR流程連接示意圖

2．2AspenPlus流程模擬商業(yè)軟件RPlug〔活塞流反響器〕是能夠模擬單相、兩相和三相活塞流反響器的嚴(yán)格模型，也能夠使用RPlug模擬帶冷劑物流并流或逆流的反響器。模型假設(shè)在徑向方向完全混合而在軸向沒有混合〔即濃度、溫度只沿軸向有分布，徑向上是均一的〕。用戶可以通過內(nèi)置的反響模型或用戶規(guī)定的Fortran子程序提供反響的動(dòng)力學(xué)。圖2.25給出了該模型的流程連接示意圖。

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圖2.25Fplug流程連接示意圖

2．2AspenPlus流程模擬商業(yè)軟件Rbatch〔間歇反響器〕是模擬反響的動(dòng)力學(xué)的間歇或半間歇反響器的嚴(yán)格模型。用戶可以規(guī)定任意數(shù)量的連續(xù)進(jìn)料物流，選擇一個(gè)連續(xù)的放空。間歇操作是非穩(wěn)態(tài)過程，在到達(dá)用戶規(guī)定的停止判據(jù)之前，反響一直運(yùn)行。模型采用存儲(chǔ)罐和規(guī)定的周期，在間歇反響器的不連續(xù)操作和其它模型使用的連續(xù)物流之間提供一個(gè)界面。圖2.26為該模型流程連接示意圖。反響器的條件在SetupSpecifications頁(yè)規(guī)定，由于是非穩(wěn)態(tài)操作，用戶必須在SetupOperations頁(yè)規(guī)定反響停止判據(jù)〔一個(gè)或多個(gè)〕或者反響周期〔或進(jìn)料周期〕。連續(xù)進(jìn)料輸入在SetupContinuousFeeds(設(shè)置連續(xù)進(jìn)料頁(yè))完成，反響器的熱負(fù)荷可以由用戶規(guī)定，默認(rèn)狀態(tài)為絕熱操作。RBatch也只處理動(dòng)力學(xué)反響，反響動(dòng)力學(xué)和反響集標(biāo)識(shí)的規(guī)定與RCSTR類似。應(yīng)該注意，RBatch模擬的間歇操作是不穩(wěn)定過程，溫度、組分和流率等變量是隨時(shí)間而變化的，因此RBatch與穩(wěn)態(tài)流程的接口必須使用時(shí)間平均物流。

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圖2.26RBatch流程連接示意圖

2．2AspenPlus流程模擬商業(yè)軟件2.2.3.6壓力變送設(shè)備〔PressureChangers〕一Pump〔泵/水力學(xué)透平〕單元操作模塊Pump〔泵/水力學(xué)透平〕用于模擬處理單液相的泵或水力學(xué)透平，對(duì)于某些特殊情況，用戶也可以規(guī)定進(jìn)行兩相或三相計(jì)算以確定物流的出口條件及計(jì)算用于泵方程的流體密度。當(dāng)需要或功率時(shí)，可用Pump模型改變物流壓力，如果僅需計(jì)算壓力的改變，也可以用其它模型〔如Heater模型〕。圖2.27給出了Pump〔泵/水力學(xué)透平〕的流程連接示意圖。

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圖2.27Pump流程連接示意圖

2．2AspenPlus流程模擬商業(yè)軟件二Compr〔壓縮機(jī)〕和MCompr〔多級(jí)壓縮機(jī)〕單元操作模塊Compr〔壓縮機(jī)〕用于模擬多變離心壓縮機(jī)、多變正位移壓縮機(jī)、等熵壓縮機(jī)、等熵透平機(jī)，可以處理單相以及兩相和三相計(jì)算。對(duì)壓縮機(jī)，Compr還計(jì)算其軸速度，但Compr不能處理透平的特性曲線。依據(jù)不同的壓縮機(jī)類型，用戶還需在SetupSpecifications頁(yè)規(guī)定相關(guān)參數(shù)。多變壓縮機(jī)用GPSA或ASME方法模擬，等熵壓縮機(jī)/透平可以用GPSA、ASME或Mollier-based方法模擬。對(duì)于多變壓縮機(jī)或等熵壓縮機(jī)的計(jì)算ASME方法要比GPSA方法嚴(yán)格，對(duì)于等熵壓縮機(jī)，Mollier方法是最嚴(yán)格的。圖2.28給出了Compr〔壓縮機(jī)〕連接流程示意圖。

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2.28Compr連接流程示意圖

2．2AspenPlus流程模擬商業(yè)軟件MCompr〔多級(jí)壓縮機(jī)〕與Compr〔壓縮機(jī)〕的模擬用途根本類似，只是因?yàn)槭嵌嗉?jí)壓縮，因此級(jí)間帶有冷卻器。圖2.29給出了MCompr〔多級(jí)壓縮機(jī)〕其中一級(jí)的連接流程示意圖。在壓縮機(jī)的參數(shù)輸入上與Compr〔壓縮機(jī)〕根本沒有區(qū)別，但是要注意，物料流進(jìn)規(guī)定的級(jí)之前要進(jìn)入級(jí)間冷卻器，在SetupCooler頁(yè)上定義相應(yīng)的冷卻條件，Mcompr會(huì)將所有的熱物流加在一起并將總和作為冷卻器的負(fù)荷規(guī)定。注意，如果對(duì)壓縮機(jī)的某一級(jí)使用了液相凝出物流，就必需將它們用于壓縮機(jī)的所有各級(jí)，最后一級(jí)不能有液相凝出物流或水傾析物流。

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圖2.29MCompr第K級(jí)連接流程示意圖

2．2AspenPlus流程模擬商業(yè)軟件三Valve〔閥〕單元操作模塊Valve〔閥〕單元操作模塊用于模擬控制閥和壓力變送器，通過閥的壓降與閥的流通系數(shù)關(guān)聯(lián)起來。模型假定流動(dòng)是絕熱的并確定閥出口物流的熱狀態(tài)和相態(tài)。用InputOperation頁(yè)可以選擇計(jì)算類型。如果選擇Pressurechanger選項(xiàng)或Design選項(xiàng)，那么必需在同一頁(yè)上定義出口壓力或壓降；如果選擇了Pressurechanger選項(xiàng)那么Valve模型會(huì)進(jìn)行絕熱閃蒸計(jì)算確定出口物流的熱狀態(tài)及相態(tài)；如果選擇了Rating選項(xiàng)作還必需定義在某操作閥位的流通系數(shù)或操作閥位%開度。如果物流中有氣相，必須定義閥的壓降比例因子Xt；對(duì)于有液相的物流如果規(guī)定了Valve節(jié)流，那么必須規(guī)定該閥的壓力補(bǔ)償因子FI，這些閥的相關(guān)參數(shù)方程在InputValveParameters〔輸入閥參數(shù)〕頁(yè)進(jìn)行選擇或規(guī)定。假設(shè)要考慮流體通過管件時(shí)壓頭損失對(duì)流通能力的影響，那么必須在InputPipeFittings〔管件輸入〕頁(yè)規(guī)定閥門直徑和管件。

2．2AspenPlus流程模擬商業(yè)軟件四Pipe〔管線〕及Pipeline〔管線系統(tǒng)〕單元操作模塊Pipe模型計(jì)算一個(gè)單一的入口和出口物流經(jīng)過一單段管線的壓降和傳遞的熱量，也可模擬由于管件產(chǎn)生的壓降。該模型假定流率是一維穩(wěn)態(tài)且均勻的，即不模擬入口的影響，計(jì)算流動(dòng)方向可以是水平的或者是有斜角度的。多段不同直徑或傾斜度的管線模擬要用Pipeline模型而不能用Pipe模型。計(jì)算時(shí)必須作以下規(guī)定：〔1〕在SetupPipeParameters〔管線參數(shù)設(shè)置〕頁(yè)規(guī)定管線長(zhǎng)度、直徑、粗糙度及角度；〔2〕在SetupThermalSpecification〔熱規(guī)定設(shè)置〕頁(yè)規(guī)定管線所處熱狀態(tài)類型，確定Pipe是在溫度分布下操作還是在計(jì)算的溫度下操作；

2．2AspenPlus流程模擬商業(yè)軟件〔3〕是假定dP/dL為是常數(shù)進(jìn)行積分計(jì)算，還是在AdvancedMethods〔高級(jí)方法〕頁(yè)使用閉合方程方法；假設(shè)選擇前者，還應(yīng)規(guī)定摩擦和液體滯留量的關(guān)聯(lián)式；〔4〕在AdvancedCalculationOptions頁(yè)上定義積分方向以處理關(guān)于流率的計(jì)算。另外，用戶在用Design-Spe〔設(shè)計(jì)規(guī)定收斂回路〕時(shí)要注意，在設(shè)計(jì)規(guī)定收斂期間，中間迭代過程可能會(huì)有流率變量變得不合理的情況，致使模型發(fā)生收斂困難。因此用戶可以在Design-Spe中保持流率的上限足夠低或者從的出口壓力處進(jìn)行上游物流積分計(jì)算以防止這種情況。

2．2AspenPlus流程模擬商業(yè)軟件2.2.3.7固體〔Solids〕一Crystallizer〔結(jié)晶器〕單元操作模型結(jié)晶器用于模擬混合懸濁液和混合產(chǎn)品的別離〔MSMPR〕，能進(jìn)行質(zhì)量和能量平衡計(jì)算，晶體尺寸分布可由用戶選擇。模型假定產(chǎn)品淤漿離開結(jié)晶器時(shí)處于平衡狀態(tài)，即淤漿中的母液是飽和的，結(jié)晶器的進(jìn)料與再循環(huán)的淤漿混合，在進(jìn)入結(jié)晶器之前先流經(jīng)一臺(tái)換熱器。模型的流程連接示意圖見圖2.30。

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圖2.30Crystallizer流程連接示意圖

2．2AspenPlus流程模擬商業(yè)軟件二Crusher〔固體粉碎機(jī)〕和Screen〔網(wǎng)式過濾器〕單元操作模型Crusher〔固體粉碎機(jī)〕用于模擬濕式和干式粉碎機(jī)粉碎固體顆粒的操作，假設(shè)壓碎過程所產(chǎn)生的碎屑與進(jìn)料物流的組成相同，計(jì)算粉碎機(jī)所需功率和出口固體物流的粒子尺寸分布，但不計(jì)算壓碎過程所產(chǎn)生的熱。Crusher的流程連接示意圖見2.31。

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圖2.31Crush的連接流程示意圖

2．2AspenPlus流程模擬商業(yè)軟件Screen〔網(wǎng)式過濾器〕可用于模擬混合物中不同尺寸的固體顆粒的別離。網(wǎng)式過濾器會(huì)從規(guī)定的篩網(wǎng)開口尺寸來計(jì)算別離效率。圖2.32給出了模型的流程連接示意。用InputSpecifications頁(yè)來輸入濾網(wǎng)開口尺寸、操作水平高或低、濕或枯燥等條件；選擇性函數(shù)和別離強(qiáng)度在InputSelectionFunction頁(yè)輸入。

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圖2.32Screen流程連接示意圖

2．2AspenPlus流程模擬商業(yè)軟件三氣－固別離器單元操作模型氣－固別離中包括FabFl〔織布過濾器〕、Cyclone〔旋風(fēng)別離器〕、Vscrub〔文丘里滌氣器〕和ESP〔靜電除塵器〕單元操作模型。圖2.33給出了它們的流程連接示意圖。圖2.33氣－固別離器單元操作模型流程連接示意圖

2．2AspenPlus流程模擬商業(yè)軟件FabFl〔織布過濾器〕用于模擬和設(shè)計(jì)將固體粒子從入口氣體物流中別離出來的織布過濾器的袋室單元，一個(gè)袋室包含很多垂直安裝的、桶形并聯(lián)操作的織布過濾器袋。用FabFl可以核算或設(shè)計(jì)袋室，用InputSpecifications頁(yè)來規(guī)定操作條件和袋室特征。FabFl不存在理論模型，計(jì)算采用經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ停虼藬?shù)據(jù)超出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)認(rèn)為結(jié)果不可靠，所以模型可以計(jì)算的數(shù)據(jù)范圍是：固體粒子直徑從10-7到10-4m(0.1至100微米)、氣體通過織物的最大速度從0.1到0.2m/s〔20至40ft/min〕。

2．2AspenPlus流程模擬商業(yè)軟件Cyclone〔旋風(fēng)別離器〕用于模擬靠氣流的離心力將入口物流別離成一股固體物流和帶有剩余固體的氣體物流的旋風(fēng)別離器。用Cyclone可以設(shè)計(jì)或核算旋風(fēng)別離器，根據(jù)用戶規(guī)定的旋風(fēng)別離器直徑來計(jì)算別離效率和壓降。旋風(fēng)別離器的類型和操作條件在InputSpecifications頁(yè)來規(guī)定，輸入旋風(fēng)別離器尺寸用InputDimensions頁(yè)輸入，旋風(fēng)別離器尺寸比率那么在InputRations頁(yè)輸入。對(duì)于設(shè)計(jì)計(jì)計(jì)算，當(dāng)單個(gè)旋風(fēng)別離器效率小于要求別離效率或計(jì)算的壓降超過規(guī)定最大壓降時(shí)，那么必須在MaximumNumberofCyclones輸入并聯(lián)的Cyclone個(gè)數(shù)。計(jì)算采用的半經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷年P(guān)聯(lián)式，當(dāng)規(guī)定的條件超出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)范圍時(shí)模型精度就不理想，通常壓降應(yīng)該低于2500N/m2〔10英寸的水),操作壓力不超出大氣壓,入口氣速在15至27m/s〔50至90ft/