工艺流程模拟课件PPT(共44页)
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高速线材生产工艺培训44页BPPT课件
加热炉：加热炉为端进侧出推钢式重油加热 炉，设计加热能力180吨/小时，采用两段式 加热制度，即根据炉内的供热分配分为加热 段和均热段，加热段的主要作用就是快速加 热钢坯，使其达到需要温度，因为升温速度 快，所以钢坯通体温度不均匀，这时均热段 的作用就得以发挥，通过均热段使钢坯表面、 心部及头尾温度达到一致。缺点：钢坯易出 现“黑印”（与炉底纵水管接触位置），炉 内钢坯不能完全出净。
17
生产工艺-工艺参数设定
生产之前，主控台操作人员根据工艺要求将 各种工艺参数输入电脑，并检查其正确性。
生产过程中要根据实际情况对某些参数进行 适当调整以达到最优化。
工艺参数：轧制程序（包括轧制速度、规格、 进出口机架等参数）、轧辊直径、各辊道参 数、各飞剪参数、各活套参数、水冷参数、 夹送辊吐丝机参数等。
23
生产工艺-轧制
精轧机调整：精轧机是直接出成品的机组，对精轧 机的调整也就是对成品尺寸的调整，对精轧机的调 整水平直接关系到成品精度，集体传动方式决定了 无法通过速度调整各机架间关系，精轧机的出口速 度一经设定一般不会再做改变。对成品尺寸的调整 是通过调整第一架和最后一架（成品机架）的压下 量以及来料尺寸（预精轧出口尺寸）实现，生产过 程中，为了不破坏中间各机架间的配比关系，精轧 机组中间机架料型是不允许调整的。
21
生产工艺-轧制
轧制速度与轧制料型：之所以把轧制速度和料型放在一起来 说，是因为生产过程中速度与料型的控制是相辅相成的。前 面讲过，高速线材轧机有一个特点就是连轧，而形成连轧的 条件就是秒流量相等，即FV=C（常数），用语言表述就是单 位时间内流经每一架轧机的金属体积相等。
实现良好的速度和料型调整是有前提的：首先要有稳定的设 备；再者要有良好的孔型设计，也就是说要有一套完备孔型 系统（后面介绍）；最后要确保孔槽的加工精度和安装精度。
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生产工艺-工艺参数设定
生产之前，主控台操作人员根据工艺要求将 各种工艺参数输入电脑，并检查其正确性。
生产过程中要根据实际情况对某些参数进行 适当调整以达到最优化。
工艺参数：轧制程序（包括轧制速度、规格、 进出口机架等参数）、轧辊直径、各辊道参 数、各飞剪参数、各活套参数、水冷参数、 夹送辊吐丝机参数等。
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生产工艺-轧制
精轧机调整：精轧机是直接出成品的机组，对精轧 机的调整也就是对成品尺寸的调整，对精轧机的调 整水平直接关系到成品精度，集体传动方式决定了 无法通过速度调整各机架间关系，精轧机的出口速 度一经设定一般不会再做改变。对成品尺寸的调整 是通过调整第一架和最后一架（成品机架）的压下 量以及来料尺寸（预精轧出口尺寸）实现，生产过 程中，为了不破坏中间各机架间的配比关系，精轧 机组中间机架料型是不允许调整的。
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生产工艺-轧制
轧制速度与轧制料型：之所以把轧制速度和料型放在一起来 说，是因为生产过程中速度与料型的控制是相辅相成的。前 面讲过，高速线材轧机有一个特点就是连轧，而形成连轧的 条件就是秒流量相等，即FV=C（常数），用语言表述就是单 位时间内流经每一架轧机的金属体积相等。
实现良好的速度和料型调整是有前提的：首先要有稳定的设 备；再者要有良好的孔型设计，也就是说要有一套完备孔型 系统（后面介绍）；最后要确保孔槽的加工精度和安装精度。
第3章-工艺流程图2PPT优秀课件
（一）概述
工艺流程图：表达化工生产工艺流程。
流程框图
生产工艺的示意流程
方案流程图
原料到产品的工艺过程及设备
物料流程图 (PFD)
图形和表格相结合，反应物料衡 算和热量衡算结果
管道仪表流程图 （PID）
所有设备、管道、阀门及各种仪 表控制点
•（二）工艺流程图的阅读
➢ 2.1 工艺流程图的一般规定
工艺流程图规格： 带有设计单位名称统一标题栏的标 准规格的图纸
第3章 工艺流程图
第3章 工艺流程图
1
概述
2
工艺流程图的阅读
3
流程框图
4
方案流程图
5
物料流程图
6
带控制点工艺流程图
•（一）概述
化工工艺流程图是用来表达整个工厂或车间生 产流程的图样。它既可用于设计开始时施工方案的 讨论，亦是进一步设计施工流程图的主要依据。它 通过图解的方式体现出如何由原料变成化工产品的 全部过程。
陶瓷 拉西环填料
聚丙烯
•（二）工艺流程图的阅读
•（二）工艺流程图的阅读
固定列管换热器
浮头式换热器
•（二）工艺流程图的阅读
U型管式换热器
板式换热器
•（二）工艺流程图的阅读
•（二）工艺流程图的阅读
离心泵
往复泵
•（二）工艺流程图的阅读
•（二）工艺流程图的阅读
•（二）工艺流程图的阅读
•（二）工艺流程图的阅读---习题1
工艺流程设计是设计方案中规定的原则和主导 思想的具体体现，也是下一步工艺设计和其他各专 业设计的基础，即决定了以后工艺设计和其他专业 设计的内容和条件。
•（一）概述
生产工艺流程设计就是如何从原料通过化工过 程和设备，经过化学或物理变化逐步变成需要的产 品，即化工产品。
工艺流程图PPT课件
.
15
二、设备的图示 (5)
5.设备间的相对位置 ①按流程顺序由左向右横向排列设备，设备 间距根据管线多少而定，要便于管线连接和标注。 图面要排列整齐、饱满、匀称。避免管线过量往 返。 ②设备间的相对高低应尽可能符合实际，地 下或半地下设备要表示一段相关地面。
.
16
三、管道的图示（1）
1. 用单粗实线绘制，表达各物料进出设 备的情况。各类管道的线型规定如下：
（举例：工艺物料、其它物料、隔热、 伴热、仪表信号线、固体物料)
.
17
工艺物料 其它物料 隔热 伴热
仪表信号线
三、管道的图示（2）
2. 管线应横平竖直，注意避免穿过设备； 减少管线交叉，交叉处断开其中一条线，
.
19
三、管道的图示（3）
3. 管道的放气、排液、取样、液封均应 表达.
4. 当图上管线与其它图纸有关时，用空心箭 头框说明来、去向，箭头框内注明相应图纸 序号或编号，框上或一端标注承接的设备位 号（或管代号、仪表位号）。空心箭头框一 般画在图纸两侧。
.
3
一、管道及仪表流程图的作用
管道及仪表流程图是最重要的工艺图 样，是工艺设计的主导及核心，是其它各 项设计的依据。如提出设备条件图，设备 设计及选型，设备布置，管道布置， 仪表 及自动化设计。同时又可作为施工、操作、 和检修的指南。
.
4
二、管道及仪表流程图的内容
1.图形 表达流程中的全部设备、管道及管 件阀门、仪表控制点。
部分组成
举例: T1005A
甲醇精馏塔
设备位号 设备位号线（粗实线） 设备名称
.
27
(1)设备位号
由类型代号、主项编号、顺序号、相同设 备数量尾号组成。
酱油生产工艺课件(PPT44页)
2 .乳酸菌 有酱油片球菌，嗜盐片球菌，植物乳杆菌，革兰氏阳性菌，无 运动性，是酱油酿造中的乳酸菌致意。最适宜温度为30—35℃ ， PH7.0—7.2。主要作用是产生大量的乳酸，使酱缪PH降至5.5 以下，利于鲁氏酵母迅速繁殖，导致酒精发酵。 3. 酱油 链球菌 在酱醅发酵前期生长繁殖并产生乳酸，调节了酱醅的PH值， 促进了酵母的生长。
第二节 原料
一、蛋白质原料 1.大豆 为黄豆、青豆、黑豆的统称。内含蛋白质和脂肪，常 用作酿造酱油、豆豉和豆腐乳等产品的主要原料。 要求：颗粒饱满、干燥、杂质少、蛋白质含量高、皮薄、新鲜 2..豆饼 是大豆压榨法提取油脂后的产物，由于压榨方式不同， 有方车饼、圆车饼和红车饼（瓦片状饼）之分。 在压榨过程中大 豆经轧片并加热蒸炒处理，然后榨右所制作的称为热榨豆饼。将 生大豆软化轧扁后，直接榨油所做的豆饼称为冷榨豆饼。 热榨豆饼是经过高温处理而成，质地较软，易于破碎，适于酿造 酱油。而冷榨豆饼出油率较低，蛋白质基本未变性，故适宜做腐 乳。
②酱缪结合酵母 在麦汁中培养形成沉淀及酵母环，细胞呈卵 圆形。在酱缪发酵接近成熟时生长较多。③日本结合酵母 俗称 白菌，是好气性的产膜酵母，在酱缪发酵接近成熟时， 生于表面，先为白色，后变为黄褐色，使酱缪变臭，是有害菌。 防治：在菌膜初形成时，立即搅拌，可防止继续产膜。
三、细菌 1. 枯草芽孢杆菌 在酱油和酱的高温制油时中，勿污染此菌，使曲发粘，恶臭， 造成制曲失败，是制曲的有害菌。
优点：方便 快捷 开启即食、省时省事 增加食欲和享受感。
二、酱油的种类 1.按色泽分 浓色酱油——呈棕红色或棕褐色，为我国酱油之大宗。 淡色酱油——又称白酱油，呈淡黄褐色，产量较少。
2.按体态分 液体酱油——为大宗产品 固体酱油——在液体酱油中加入蔗糖、精盐等，真空浓缩、加
第二节 原料
一、蛋白质原料 1.大豆 为黄豆、青豆、黑豆的统称。内含蛋白质和脂肪，常 用作酿造酱油、豆豉和豆腐乳等产品的主要原料。 要求：颗粒饱满、干燥、杂质少、蛋白质含量高、皮薄、新鲜 2..豆饼 是大豆压榨法提取油脂后的产物，由于压榨方式不同， 有方车饼、圆车饼和红车饼（瓦片状饼）之分。 在压榨过程中大 豆经轧片并加热蒸炒处理，然后榨右所制作的称为热榨豆饼。将 生大豆软化轧扁后，直接榨油所做的豆饼称为冷榨豆饼。 热榨豆饼是经过高温处理而成，质地较软，易于破碎，适于酿造 酱油。而冷榨豆饼出油率较低，蛋白质基本未变性，故适宜做腐 乳。
②酱缪结合酵母 在麦汁中培养形成沉淀及酵母环，细胞呈卵 圆形。在酱缪发酵接近成熟时生长较多。③日本结合酵母 俗称 白菌，是好气性的产膜酵母，在酱缪发酵接近成熟时， 生于表面，先为白色，后变为黄褐色，使酱缪变臭，是有害菌。 防治：在菌膜初形成时，立即搅拌，可防止继续产膜。
三、细菌 1. 枯草芽孢杆菌 在酱油和酱的高温制油时中，勿污染此菌，使曲发粘，恶臭， 造成制曲失败，是制曲的有害菌。
优点：方便 快捷 开启即食、省时省事 增加食欲和享受感。
二、酱油的种类 1.按色泽分 浓色酱油——呈棕红色或棕褐色，为我国酱油之大宗。 淡色酱油——又称白酱油，呈淡黄褐色，产量较少。
2.按体态分 液体酱油——为大宗产品 固体酱油——在液体酱油中加入蔗糖、精盐等，真空浓缩、加
工艺流程培训课件全解
5# 6#
4# 来油
• 接到收球信号，打开球阀6 #、阀5 #，适当 关小阀4 #，球到后，先打开阀4 #，后关阀 6 #、阀5 #，正常输油。
第四部分、工艺流程
一、流程大致走向 1、来油与计量 来油 流量计 阀组 罐 2、站内循环或倒罐 罐 泵 炉 阀组 罐 3、正输 旁接罐 上站来油 阀组 泵 炉 阀组 或罐 阀组 泵 炉 阀组 下站
四、输油管道的输送工艺
3、输油的平面布置
罐区 收发球区 主要流程说明
阀组
计量区
泵区
加热炉区
流程图
制图
审核
单 位
第二部分：绘制工艺流程图的相关知识
一、特点：
1、定性说明原油的运行程序 工艺流程
2、图样上的示意图例是流程必经的主要设备。
二、工艺流程图的绘制
不按比例，不受总平面布置的约束，以表 达清晰易懂为原则。在图中要反映出集输 的工艺流程、主要设备型号、管线和阀的 尺寸。 1、基本要求：在绘制时应注意各设备的轮廓 大小，相对位置应尽量做到与现场对应。
二、工艺流程图的绘制
• 3、阀门的画法 • 管线上主要阀门及其他重要附件要用细实线按规定图例 在相应处画出。同类阀门或附件的大小要一致，排列要 整齐，还要进行编号，并应附有阀门规格表。 • 4、设备画法 • （1）各种设备用细实线按规定图例画出，大小要相应， 间距要适当。 • （2）对于一张图上画有较多设备时，要进行编号，编号 用细实线引出，注在设备图形之处。 • （3）对于比较简单的工艺流程图上的设备，则通常省略 编号，而将设备名称直接注在设备图形之内。 • 除上述几项要求外，对图中所采用的符号必须在图例中 说清楚。另外，通常一张完整的工艺流程图还应附有流 程说明、标题栏和设备表等。
工艺流程图-PPT
3、工艺流程图绘制
绘制步骤(3步进行):
草图设计
流程草图一般以流程示意说明,或流程框图为依据绘制,草图设计得目得就 是为正式工艺流程图得绘制提供一张更为详细、完善与图面布置大致合 理得参考图,但必须将实际流程所应采用得全部设备、辅助装置、物流与 相关得全部检测仪表、控制点与控制系统等内容画出,并给出适当得文字 说明。
常用得标准设备图例
大家有疑问的，可以询问和交流
可以互相讨论下，但要小声点
常用得标准设备图例(续)
1、工艺流程图视图
1、2管道得图示方法
工艺流程图上一般只画出工艺物料得管道以及与工艺有关得辅助 管道,用粗实线绘制,相应得流向则在物流线上以箭头表示。绘制时 应注意以下几点:
①一般用单线表达各种物料得通向及物料流经各设备得概况。固体物料进 出设备示意一般用粗虚弧线(或折线)表示。 ②在绘制管道时,尽可能把管道画成水平或垂直,注意避免穿过设备或使管道 交叉,在不可避免时,则将其中一管道断开一段,管道转弯处一般画成直角。 ③管道上取样口、放气口、排液口及液封管均应全部画出,一般放气口绘于 管道得上方,排液口及液封管绘于管道下方,液封管尽量按实际比例画出。 ④当图上得管道与其它图纸有关时,则用空心箭头框说明本流程(或装置)得 来向与去向,箭头框通常集中绘于图纸得左右侧,框内注明来向或去向得相应 图纸序号(或编号),框得上方或另一端注明来向或去向得设备位号或管道号 或仪表位号。
工艺流程图工艺流程图 Nhomakorabea述工艺流程图就是表达化工生产工艺流程得示意图样根据其作用与 内容详细程度分为:能量流程图、物料流程图、工艺流程图、仪表 流程图与管道流程图等。
物料流程图:在完成系统得物料与能量衡算之后绘制,以图形与表 格相结合得方式来反映物料与能量衡算得结果,主要用来描述界区 内物料得种类、流向、流量以及主要设备得特性数据等。
《工艺流程培训》课件资料讲解
《工艺流程培训》课件资料讲解xx年xx月xx日contents •工艺流程简介•基础工艺流程•高阶工艺流程•工艺流程应用案例•实际操作与安全规范目录01工艺流程简介工艺流程是指将原材料或半成品转化为成品或半成品的详细步骤。
它包括生产过程中的各种加工、检验、运输、储存等环节。
工艺流程定义工艺流程是生产过程中不可或缺的环节，它决定了生产效率、产品质量和成本效益。
优化工艺流程可以降低生产成本、提高产品质量和生产效率。
工艺流程重要性工艺流程的定义与重要性工艺流程分类根据生产过程的不同特点，工艺流程可分为机械加工、化学反应、热处理、铸造、锻造等类型。
工艺流程特点不同的工艺流程具有不同的特点，如机械加工中精度高、效率快，化学反应中涉及物质变化等。
在实际生产过程中，需要根据产品要求和生产条件选择合适的工艺流程。
工艺流程的分类与特点1工艺流程的学习方法23阅读相关书籍和资料。
可以阅读有关工艺流程的教材、手册、规范等，了解不同工艺流程的原理、操作方法及注意事项。
学习方法一参加培训课程和实习。
可以参加工艺流程方面的培训课程和实习，通过实践操作掌握相关技能和方法。
学习方法二网络搜索和学习。
可以通过搜索引擎、专业网站等途径获取工艺流程的相关知识和信息，进行自主学习。
学习方法三02基础工艺流程铸造工艺铸造是一种通过将液态金属倒入固态模具中，待其冷却凝固后获得所需形状和尺寸的零件的工艺。
总结词液态金属固态模具冷却凝固液态金属是铸造的原材料，通常为金属材料，如铁、铜、铝等。
模具是铸造工艺的核心，通常由耐高温材料制成，如钢、生铁等。
将液态金属倒入固态模具中，待其冷却凝固后，获得所需形状和尺寸的零件。
总结词锻造是一种通过将金属坯料放入高温炉中加热至软化状态，然后使用锻锤或压力机对其进行打击、挤压等操作，以获得所需形状和尺寸的零件的工艺。
高温炉将金属坯料加热至软化状态的工具，通常由电、气体或燃料加热。
锻锤、压力机用于对金属坯料进行打击、挤压等操作的设备，可实现各种不同的加工形状和尺寸。
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计算的顺序是自动按照模拟流程的信息流的顺序 进行计算的，而信息流取决于化工过程的规定。通常 ，过程原料物流的变量是指定的 。
如果流程中存在循环物流，则需在包含循环物流 的流程段，迭代计算直至流程计算收敛。
10.1 带循环的工艺流程模拟
主流程处理顺序
从原料物流(Feed streams)到产物物流(Product
用户确定的撕裂流可在Convergence/Tear页面进行 规定
为撕裂流提供估计值可以促进或者加快流程收敛（极力 推荐，否则缺省值为零）
如 果 输 入 了 “ 回 路 ” 中 的 某 个 物 流 的 信 息 ， Aspen Plus会自动设法把该物流选为撕裂流
10.1 带循环的工艺流程模拟
10.1 带循环的工艺流程模拟
撕裂流
撕裂流是Aspen Plus给出其初始估值的一股物流，并 且该估值在迭代过程中逐次更新，直到连续的两个估值 在规定的容差范围内为止
撕裂流与循环物流是相关的，但又与循环物流不一样
要 确 定 由 Aspen Plus 选 择 的 撕 裂 流 ， 可 在 Control Panel（控制面板）中的“Flowsheet Analysis（流 程分析）”页面查看
第10章 工艺流程模拟
作者：王丁丁 孙兰义
目录
10.1 带循环的工艺流程 10.2 工艺流程模拟
10.1 带循环的工艺流程模拟
化工流程中的循环回路
大多数化工流程模拟都存在循环回路，存在两种循环： 组分循环（循环质量和能量） 热量循环（仅仅循环能量）
Purge
Product
Compositional Recycle
牛顿法收敛速度快，但计算量大。
10.1 带循环的工艺流程模拟
增大迭代次数
选择收敛方法
10.1 带循环的工艺流程模拟
用户自定义撕裂物流
用户自定义收敛次序
可以规定全部 的计算顺序和 局部的顺序
10.1 带循环的工艺流程模拟
例题
以环己烷作共沸剂，通过共沸精馏分离乙醇和水，流程图 如图10-1所示。进料（FEED1）中乙醇和水的摩尔流率分 别为10kmol/hr和225kmol/hr，进料（FEED2）为纯的 环己烷，摩尔流率为0.005kmol/hr。进料均为饱和液体， 操作压力为0.1MPa，塔和分相器的压降可忽略。精馏塔（ DIST1和DIST2）选用Sep2模块，分相器（DECANT）选 用Sep模块，只做物料衡算，表10-1给出了各个模块的操 作参数。试计算精馏塔（DIST2）塔底物流中乙醇的纯度 。
撕裂流举例
S7
B1
B2Βιβλιοθήκη B3B4S1
S2
S3
S4
S5
MIXER
MIXER
FSPLIT
FSPLIT
S6
10.1 带循环的工艺流程模拟
撕裂流举例
哪个是循环物流？
S7 S6
哪个可能是撕裂流？
S7和S6 S2和S4 S3
哪个是最好的撕裂流选择？
S3（只需要一个撕裂流，而其它选择都是两个）
10.1 带循环的工艺流程模拟
撕裂流与计算顺序的关系
在默认状态下，Aspen总是取撕裂流数为最小 时的计算顺序
最小切断物流数时的计算顺序并不一定是最佳 的计算顺序
10.1 带循环的工艺流程模拟
循环工艺流程
10.1 带循环的工艺流程模拟
循环回路流程模拟的解决方法
1.为循环物流提供合适的初始值 2.选择合适的单元计算顺序 ➢ 在默认状态下，ASPEN总是取切断物流数为最小时的计 算顺序； ➢ 最小切断物流数时的计算顺序并不一定是最佳的计算顺 序。 3.增大迭代次数 4.选择合适的加速收敛方法 ➢ 直接迭代法（Direct） ➢ 韦格斯坦法（Wegstein）
streams)的流程顺序，称为主流程处理顺序(Main Flow
Processing Sequence) 。
S9
S10
U7
S1
S2
S3
S4
S6
S7
S8
U1
U2
U3
U4
U5
U6
S5
R1
计算顺序必须包括所有的流程单元 计算顺序无须和主流程顺序相同，给定不同物流的初始假 设值可选择不同的计算顺序，有时候可加速计算的收敛速度
Feed Thermal Recycle
10.1 带循环的工艺流程模拟
循环回路的种类
独立循环回路(Independent Loop)
S8
S1
S2
S3
S4
S5
S6
S7
U1
U2
U3
U4
U5
U6
U7
R1
R2
S9
嵌套循环回路(Nested Loop) S8
S1
S2
S3
S4
S5
S6
S7
U1
U2
U3
U4
10.1 带循环的工艺流程模拟
主流程处理顺序
S9
S10
U7
S1
S2
S3
S4
S6
S7
S8
U1
U2
U3
U4
U5
U6
S5
R1
Recycle Stream Guessed R1 S3 S4 S6
Calculation Sequence U1，(U2，U3，U4，U5)，U6 U1，(U3，U4，U5 ，U2)，U6 U1，(U4，U5 ，U2，U3)，U6 U1，(U5 ，U2，U3，U4)，U6
10.1 带循环的工艺流程模拟
组分
乙醇 水 环己烷
表10-1 过程工艺数据
塔进料中各组分进入塔底物流的分率
DIST1
DIST2
0.01
U5
U6
U7
R1 S9
R2
交叉循环回路(Interconnected Loop)
R1 S8
S1
S2
S3
S4
S5
S6
S7
U1
U2
U3
U4
U5
U6
U7
S9 R2
10.1 带循环的工艺流程模拟
化工流程模拟的计算方法
序贯模块法 联立方程法 联立模块法
10.1 带循环的工艺流程模拟
在大多数过程模拟软件中(包括ASPEN、PRO/II) ，某一时间只计算(模拟)一个单元(采用序贯模块法) ，单元和物流计算的先后次序称为计算顺序。
10.1 带循环的工艺流程模拟
循环回路流程模拟的解决方法
4.选择合适的加速收敛方法 ➢ 布洛伊顿拟牛顿法（Broyden） ➢ 牛顿法（Newton）
直接迭代法的收敛速度较慢，特别是当迭代矩阵的最大特征 值接近1时；
韦格斯坦法具有计算简单、所需存储量少等优点，在化工过 程模拟中应用广泛；
布洛伊顿拟牛顿法对迭代变量进行修正时，考虑了变量间的 交互作用，特别适用于求解变量间存在较强交互作用的情况， 并且在接近收敛值时，仍然具有很高的收敛速度；
如果流程中存在循环物流，则需在包含循环物流 的流程段，迭代计算直至流程计算收敛。
10.1 带循环的工艺流程模拟
主流程处理顺序
从原料物流(Feed streams)到产物物流(Product
用户确定的撕裂流可在Convergence/Tear页面进行 规定
为撕裂流提供估计值可以促进或者加快流程收敛（极力 推荐，否则缺省值为零）
如 果 输 入 了 “ 回 路 ” 中 的 某 个 物 流 的 信 息 ， Aspen Plus会自动设法把该物流选为撕裂流
10.1 带循环的工艺流程模拟
10.1 带循环的工艺流程模拟
撕裂流
撕裂流是Aspen Plus给出其初始估值的一股物流，并 且该估值在迭代过程中逐次更新，直到连续的两个估值 在规定的容差范围内为止
撕裂流与循环物流是相关的，但又与循环物流不一样
要 确 定 由 Aspen Plus 选 择 的 撕 裂 流 ， 可 在 Control Panel（控制面板）中的“Flowsheet Analysis（流 程分析）”页面查看
第10章 工艺流程模拟
作者：王丁丁 孙兰义
目录
10.1 带循环的工艺流程 10.2 工艺流程模拟
10.1 带循环的工艺流程模拟
化工流程中的循环回路
大多数化工流程模拟都存在循环回路，存在两种循环： 组分循环（循环质量和能量） 热量循环（仅仅循环能量）
Purge
Product
Compositional Recycle
牛顿法收敛速度快，但计算量大。
10.1 带循环的工艺流程模拟
增大迭代次数
选择收敛方法
10.1 带循环的工艺流程模拟
用户自定义撕裂物流
用户自定义收敛次序
可以规定全部 的计算顺序和 局部的顺序
10.1 带循环的工艺流程模拟
例题
以环己烷作共沸剂，通过共沸精馏分离乙醇和水，流程图 如图10-1所示。进料（FEED1）中乙醇和水的摩尔流率分 别为10kmol/hr和225kmol/hr，进料（FEED2）为纯的 环己烷，摩尔流率为0.005kmol/hr。进料均为饱和液体， 操作压力为0.1MPa，塔和分相器的压降可忽略。精馏塔（ DIST1和DIST2）选用Sep2模块，分相器（DECANT）选 用Sep模块，只做物料衡算，表10-1给出了各个模块的操 作参数。试计算精馏塔（DIST2）塔底物流中乙醇的纯度 。
撕裂流举例
S7
B1
B2Βιβλιοθήκη B3B4S1
S2
S3
S4
S5
MIXER
MIXER
FSPLIT
FSPLIT
S6
10.1 带循环的工艺流程模拟
撕裂流举例
哪个是循环物流？
S7 S6
哪个可能是撕裂流？
S7和S6 S2和S4 S3
哪个是最好的撕裂流选择？
S3（只需要一个撕裂流，而其它选择都是两个）
10.1 带循环的工艺流程模拟
撕裂流与计算顺序的关系
在默认状态下，Aspen总是取撕裂流数为最小 时的计算顺序
最小切断物流数时的计算顺序并不一定是最佳 的计算顺序
10.1 带循环的工艺流程模拟
循环工艺流程
10.1 带循环的工艺流程模拟
循环回路流程模拟的解决方法
1.为循环物流提供合适的初始值 2.选择合适的单元计算顺序 ➢ 在默认状态下，ASPEN总是取切断物流数为最小时的计 算顺序； ➢ 最小切断物流数时的计算顺序并不一定是最佳的计算顺 序。 3.增大迭代次数 4.选择合适的加速收敛方法 ➢ 直接迭代法（Direct） ➢ 韦格斯坦法（Wegstein）
streams)的流程顺序，称为主流程处理顺序(Main Flow
Processing Sequence) 。
S9
S10
U7
S1
S2
S3
S4
S6
S7
S8
U1
U2
U3
U4
U5
U6
S5
R1
计算顺序必须包括所有的流程单元 计算顺序无须和主流程顺序相同，给定不同物流的初始假 设值可选择不同的计算顺序，有时候可加速计算的收敛速度
Feed Thermal Recycle
10.1 带循环的工艺流程模拟
循环回路的种类
独立循环回路(Independent Loop)
S8
S1
S2
S3
S4
S5
S6
S7
U1
U2
U3
U4
U5
U6
U7
R1
R2
S9
嵌套循环回路(Nested Loop) S8
S1
S2
S3
S4
S5
S6
S7
U1
U2
U3
U4
10.1 带循环的工艺流程模拟
主流程处理顺序
S9
S10
U7
S1
S2
S3
S4
S6
S7
S8
U1
U2
U3
U4
U5
U6
S5
R1
Recycle Stream Guessed R1 S3 S4 S6
Calculation Sequence U1，(U2，U3，U4，U5)，U6 U1，(U3，U4，U5 ，U2)，U6 U1，(U4，U5 ，U2，U3)，U6 U1，(U5 ，U2，U3，U4)，U6
10.1 带循环的工艺流程模拟
组分
乙醇 水 环己烷
表10-1 过程工艺数据
塔进料中各组分进入塔底物流的分率
DIST1
DIST2
0.01
U5
U6
U7
R1 S9
R2
交叉循环回路(Interconnected Loop)
R1 S8
S1
S2
S3
S4
S5
S6
S7
U1
U2
U3
U4
U5
U6
U7
S9 R2
10.1 带循环的工艺流程模拟
化工流程模拟的计算方法
序贯模块法 联立方程法 联立模块法
10.1 带循环的工艺流程模拟
在大多数过程模拟软件中(包括ASPEN、PRO/II) ，某一时间只计算(模拟)一个单元(采用序贯模块法) ，单元和物流计算的先后次序称为计算顺序。
10.1 带循环的工艺流程模拟
循环回路流程模拟的解决方法
4.选择合适的加速收敛方法 ➢ 布洛伊顿拟牛顿法（Broyden） ➢ 牛顿法（Newton）
直接迭代法的收敛速度较慢，特别是当迭代矩阵的最大特征 值接近1时；
韦格斯坦法具有计算简单、所需存储量少等优点，在化工过 程模拟中应用广泛；
布洛伊顿拟牛顿法对迭代变量进行修正时，考虑了变量间的 交互作用，特别适用于求解变量间存在较强交互作用的情况， 并且在接近收敛值时，仍然具有很高的收敛速度；