闪蒸过程的计算归纳.doc

闪蒸过程计算课件

随着计算机技术和人工智能的不断发展，闪蒸过程计算技术将更加智能化和自动化。
闪蒸过程计算技术将与工业互联网、大数据等技术相结合，实现更加精细化的生产控制和管理。
技术发展展望
未来，闪蒸过程计算技术将更加注重基础理论研究，推动技术的创新和发展。
未来，闪蒸过程计算技术将更加注重与实际生产相结合，提高生产效率和经济效益。
模型验证
实验数据采集
通过实验手段获取实际闪蒸过程的各项数据，用于验证模型的准
确性。
模型验证方法
选择合适的验证方法，如对比法、回归分析法等，对模型进行验证。
结果评估
对比模型计算结果与实验数据，评估模型的准确性和可靠性。
04
闪蒸过程计算实例
实例一：简单闪蒸罐的计算
总结词
单级闪蒸的计算
详细描述
闪蒸过程计算课件
目录
• 闪蒸过程简介 • 闪蒸过程计算基础 • 闪蒸过程计算模型 • 闪蒸过程计算实例 • 闪蒸过程计算软件介绍 • 闪蒸过程计算的发展趋势与展望
01
闪蒸过程简介
闪蒸过程的定义
• 闪蒸过程的定义：闪蒸过程是指高温高压的水在瞬间减压至常压或较低压力时，部分水蒸气闪蒸成气体的过程。
实时数据采集
软件能够实时采集现场数据，包括温度、压力、流量等参数，确保数据的准确性和实时性。
计算模型
软件内置多种计算模型，如闪蒸计算模型、热力学计算模型等，可根据实际需求选择合适的模型进行计算。
数据处理与可视化
报告生成
软件能够对采集的数据进行实时处理，并以图表、曲线等形式展示数据，便于用户分析和理解。
02
闪蒸过程计算基础
热力学基础
01

第二章 2.3 闪蒸

内层循环
图2-7 宽沸程绝热闪蒸的计算框图图2-8 窄沸程绝热闪蒸的计算框图
Rachford-Rice方程推导过程
将E－方程：
yi Ki xi i 1,2,...C
代入M-方程：
Fzi Lxi Vyi 消去yi ,得到：
i 1,2,...C
Fzi Lxi VK i xi i 1,2,...C
P32 例［2-7］
待求变量有哪些？计算步骤？（1）核实闪蒸问题是否成立；（2）求气相分率（解Rachford-Rice方程）；（3）计算xi,yi,V,L；（4）归一化方程校核xi,yi计算结果（5）计算Q
summary Rachford-Rice procedure for Isothermal flash Calculation
• 泡点方程 • 泡点温度计算过程
已知p 设T
计算或查图得Ki
计算
C
f (T ) Ki xi 1 i 1
调整T
• 露点方程 • 露点温度计算
已知p 设T
计算或查图得Ki
计算
C
f (T ) yi / Ki 1 i1
调整T
f (T )
是
结束输出T，y
否
f (T )
(0) T TB
TD TB
（2-61）
可采用Newton-Raphson法迭代：
(k1) (k ) f (k) f (k)
（2-62）
f
(
(k)
)

C i1
(Ki 1)2
[1 (k) (Ki
zi 1)]2
Iteration equation

2-4闪蒸过程计算

宽沸程绝热闪蒸过程计算框图
选择T初值
选择ψ初值
计算函数 f(ψ)
ABS(f(ψ)) ＜ε
Y
计算G(T) ABS(G(T)) ≤ ε
Y 结束
f ( )
(Ki 1)zi 0
1 (Ki 1)
(k1) (k)
f ( (k) ) f ' ( (k) )
N
重新估计ψ
T (k 1) T (k ) G(T (k ) )
窄沸程绝热闪蒸过程计算框图
选择ψ初值
选择T初值
f (T ) (Ki 1)zi 0
1 (Ki 1)
计算f(T)
ABS(f(T))≤ε Y 计算G (ψ)
G( ) H v (1 )H L H F 0
ABS(G(ψ)) ≤ε
Y
输出
重新估计T N
重新估计ψ
N
( k 1)
HF HV
HL HL
G(T ) H v (1 )H L H F 0
利用牛顿迭代公式有:
其中:
T (k 1)
T (k)
G(T (k ) ) G(T (k ) )
T
G(T (k ) ) H v (1 )H L H F
G(T (k ) ) T
dHV dT
(1 ) dH L
dT
CPV
(1 )CPL
近0，故汽化率为0.405。
④ 计算汽、液相产量V和L：
V= ψ F=202.5kmol/h，L=(1-ψ)F=297.5kmol/h
⑤ 利用下式计算汽、液相构成y和x：
yi
(Ki
Ki zi
1)
1
xi
(Ki
zi
1)

lesson 5第二章闪蒸计算

6
2.5.1等温闪蒸计算
M-eq. Fzi =Lxi + V yi E-eq. yi =Ki xi S-eq. ∑xi =1 ；∑yi =1 MEHS方程组的求解 H-eq. FHF + Q = VHV + LHL
简化计算步骤，方程变形： E方程代入M方程，消去yi ,将L=F-V带入，并设V/F=ψ，则有：
K i 1 zi f 0 1 K i 1
计算Ki 通用闪蒸式迭代计算ψ
计算x,y
不收敛
比较 x,y 的初值与计算值
收敛，输出
13
等温闪蒸的同时迭代框图
开始，给定F,z,p,T
估计初值 x,y,ψ 计算Ki 通用闪蒸式计算ψ 计算x,y
归一化x,y 比较ψ初值与新值
18
序贯迭代法
（2）窄沸程混合物：各组分沸点相近，热量恒算主要取决于汽化率ψ，应用热量恒算方程计算ψ，闪蒸方程计算温度T。由于收敛的T值对ψ不敏感，作为内层迭代。窄沸程物系ψ对T敏感用热量恒算方程迭代ψ；用闪蒸方程迭代T 外层循环内层循环
19
序贯迭代法

（3）计算前先确定是宽沸程闪蒸还是窄沸程闪蒸？（4）热量恒算求T时的迭代公式（牛顿法）：
/ d
k
其中
d

2
i
i
1 k Ki 1
2
9
2.5.1等温闪蒸计算-MEHS方程组的求解
当ψ值确定后，由（1）式求出xi 、yi ，并用系统总物料恒算求出L和V，然后计算焓值HV 和HL ，用焓恒算式求出热量Q。？ ψ值的初值如何确定： 0< ψ <1.0 已知TB <T <TD 闪蒸问题成立，可取： ψ0 =(T-TB)/(TD –TB )

闪蒸过程的计算-分离工程

2.3.1 等温闪蒸
规定： p 、T 计算：Q, V, L, yi, xi
一、汽液平衡常数与组成无关已知闪蒸温度和压力，Ki值容易确定，所以联立求解上述（2C+3）个方程比较简单。具体步骤如下：
将E－方程：
代入M-方程：
消去yi ,得到：
将 L= F -V 代入上式： =
令：
汽化率
代入(2-66)式，得到：
汽液相平衡及其计算
B、Margules Equ
C、Wilson Equ.
汽液相平衡及其计算
汽液相平衡及其计算
三元溶液的活度系数 A、Margules Equ.
1 2 3
B、Wilson Equation
汽液相平衡及其计算
自学例题2-1,2-2
根据其余2个变量的规定方法可将闪蒸计算分为如下五类：
表2-4 闪蒸计算类型
规定变量 p,T
闪蒸形式
输出变量 Q, V, L, yi, xi
√* 等温
绝热√
非绝热部分冷凝部分汽化
p,Q=0
p,Q≠0 p,L(或ψ) p(或T),V(或ψ)
T, V, L, yi, xi
T, V, L, yi, xi Q, T, V, yi, xi Q,T(或p),L,yi,xi
14、曾健，胡文励，一种新的泡点计算方法，天然气化工，1995，（1）：52
15、曾健，胡文励，露点计算的一种改进[J]. 天然气化工(C1化学与化工),1999,(5)
16、汪萍，项曙光，一种改进的泡露点计算方法.化工时刊, 2004年 05期
17、李谦,魏奇业,华贲，基于神经网络的多组分混合物泡露点.计算机及应用.化学工程 ,2004,

分离过程-闪蒸

FLGC
= 结束
判断 H ? 0
返回重设 t F 调节
由于 t1 p1 zi H 设t F
M 1
平衡后汽化

v、xi、yi
NO
yes
zi ( K i 1)v 1 ( K i 1) zi ( K i 1)v 1

M M 结束 H1M = ? HF HF H V 、H L
4.计算V，L
V F 510km ol L F V 490km ol
5.核实 yi 1.0008
xi 0.999 正确( P T K图误差）
二、汽液平衡常数与组成有关的闪蒸计算
对
, xi , yi
分层迭代：开始给定F，z，p，T 估计初值x，y 由(2—80),(2— 81) 计算x，y 比较 x，y的估计值和计算值
判断相态
FLGC
( 第8讲 )
部分气化计算框图
第4周第1次课2007年10月15日
FLGC
2.3.2 绝热闪蒸过程(等焓节流)
闪蒸是一种连续、稳态的单级蒸馏操作，又该过程是在绝热情况下进行的，则称为绝热闪蒸，又称为等焓节流过程。节流后生成的气液两相在分离器内达到平衡状态。如下图示：
zi
求 , xi , yi
x
i
1
N
Y
结束
（2）已知
zi， , t (或p),求p(或t ), xi , yi zi Y 由t，p(设） Ki xi 1 结束
v(e) 调整p
N
调整
2.Rachford—Rice方程用于电算由(2-80),(2-81）：
( K i 1) Z i yi xi 1 ( K 1) 0 (2 86) i 用于牛顿迭代： ( K i 1) Z i f ( ) 0 i 1 1 ( K i 1)

天然气工程-闪蒸计算

3、气、液相组成yi,xi的计算
y1 0.9959
x1 0.5820
y2 3.89103 x2 0.2670
y3 4.72105 x3 0.1504
3、气、液相组成yi,xi的计算
气相、液相组成归一化处理：
y1 0.9959 y2 3.89103 y3 4.72105
Vci 99.0 255.0 431.920
烃类相态闪蒸计算
二元交互作用系数kij计算
kij

1

2Vc1i/ 6
Vc1j/ 6
Vc1i/ 3 Vc1j/ 3
e

k ji
kii

1

2Vc1i/ Vc1i/ 3
6 Vc1i/ 6 Vc1i/ 3

3、气、液相组成yi,xi的计算
液相组成归一化处理：
xi xi / xi
x1 0.5820 x2 0.2670 x3 0.1504
4、计算PR状态方程参数
1)各单组分的引力系数ai、斥力系数bi：
ai

0.45724 R 2Tc2i pci
bi

0.07780 RTci pci
2、气相摩尔分量V 的计算
判断：
abs (Vj1 Vj ) /Vj1 0.001
若满足上述条件，取V=Vj+1；若不满足，重复迭代计算，直到满足上述条件。
V 0.745
3、气、液相组成yi,xi的计算
气、液相的组成方程：
yi

1
zi
K
Ki
i 1V
xi

1

2-4闪蒸过程计算(ppt,课件)

宽沸程绝热闪蒸过程计算
所谓宽沸程混合物指的是构成混合物各组分的挥发度相
差悬殊，其中一些很容易挥发，而另一些很难挥发，它的
特点就是离开闪蒸罐时各相的量几乎完全决定于相平衡常数。

对这类体系，在很宽的温度范围内，易挥发组分主
要集中在汽相中，而液相中则主要集中了难挥发组分。进
料焓值的增加将使温度提高，但是对汽液两相的流率的影
闪蒸计算类型的异同点
相同点：
都是气化过程，说明可按气化公式计算
气液两相平衡
相当于一块理论板
不同点：
产生气化的原因不同
部分气化或部分冷凝：外界交换热绝热闪蒸：不与外界换热，焓变为零
可调设计变量不同
气化：除P外还要已知一个条件绝热闪蒸：给定P，体系就固定了
2.3.1 等温闪蒸和部分冷凝过程规定：Ｐ、T 计算：Q, V, L, yi, xi
第四节闪蒸过程计算
主要内容
闪蒸过程简介闪蒸过程类型闪蒸过程计算方程等温闪蒸过程计算绝热闪蒸过程计算
闪蒸（ Flash Vaporization）
闪蒸过程实质是一种连续单级蒸馏：液体进料流过阀门等装置，由于压力的突然降低而引起急剧蒸发，产生部分汽化，形成互成平衡的汽液两相，（也可以通过汽相部分冷凝或液相的部分汽化产生平衡的两相）。
在混合物的T-X相图上，闪蒸的状态位于混合物的泡点线和露点线之间。
通过闪蒸过程可以使易挥发组分在汽相中的浓度提高、难挥发组分在液相中的浓度相应提高，从而达到分离提浓的目的。
除非混合物的相对挥发度很大，闪蒸过程获得的分离程度不高，因此，在工业生产实践中，闪蒸通常是作为进一步分离的辅助操作。
f ( (k) ) f ' ( (k) )

3 闪蒸计算

第6页
例题3-1 通过闪蒸模块求泡露点
• 1）添加组分 • 2）选择热力学模型（Peng-Rob）
第7页
例题 3-1 通过闪蒸模块求泡露点
• 3）绘制模拟流程图（Separators/Flash2）
第8页
例题3-1 通过闪蒸模块求泡露点
• 4）定义进料流股
第9页
例题3-1 通过闪蒸模块求泡露点
点击Temperature单元格，数据被选中，
第19页
例题3-2 绘制闪蒸的热力学曲线
在Plot的下拉菜单中单击X-axis Variable,则Temper ature 数据被赋给X作为自变量。
第20页
例题3-2 绘制闪蒸的热力学曲线
同理，点击vapor fraoction单元格，数据被选中在Plot的下拉菜单中单击Y-axis Variable,则vapor fraoction数据被赋给Y作为因变量。
第13页
例题3-2 绘制闪蒸的热力学曲线
法2 可通过热力学曲线选项在databrowser/blocks/闪蒸罐单元/Hcurves
第14页
例题3-2 绘制闪蒸的热力学曲线
法2 可通过热力学曲线选项在databrowser/blocks/闪蒸罐单元/Hcurves
第15页
例题3-2 绘制闪蒸的热力学曲线
法2 可通过热力学曲线选项在databrowser/blocks/闪蒸罐单元/Hcurves
第16页
例题3-2 绘制闪蒸的热力学曲线
法2 可通过热力学曲线选项在databrowser/blocks/闪蒸罐单元/Hcurves
第17页
例题3-2 绘制闪蒸的热力学曲线
第18页
例题3-2 绘制闪蒸的热力学曲线

2.3.1 等温闪蒸和部分冷凝过程

0 .8785
f()i c11 (K i( K 1 i) zi1 )0.......2 .. .(7 .).1 .
2020/8/3
19
第
二章
例2-8
2.3 闪蒸过程的计算
因f (0.1)＞0，应增大Ψ值。因为每一项的分母中仅有一项变化，所以可以写出仅含未知数Ψ的一个方程。
f()1 1 .6 8 1 0 1 .1 .4 4 1 0 0 ..0 2 3 1 0 0 .3 .7 15
2.3 闪蒸过程的计算
核实闪蒸问题是否成立
T
Tb < T < Td ➢假设闪蒸温度为进料组成的泡点温度
Kizi 1
过冷液体
Td
P
Tb T--X
➢假设K闪izi蒸温1 度为进T料B 组T 成的露点温度
Xi, Yi
闪蒸问
TB T题TD
zi /Ki 1 zi /Ki 1
T D 过 T热蒸汽
2020/8/3
2 P,Q=0
绝热
T,V, yi, L, xi
3 P,Q≠0
非绝热 T,V, yi, L, xi
4 P,L（或ψ）
部分冷凝 Q,T,V, yi, xi
5 P（或T）,V（或ψ ）部分汽化 Q,T（或P）,yi, L, xi
求2C+3变量
2020/8/3
4
第二章
（3）计算方程
1) 物料衡算式
对每一组分i列出物料衡算式：
计算R-R方程导数的公式为：
迭代方程 (k 1)(k)d( ff( (k)()k/))d..........2 .. ..7 ...)2 (
导数方程
d(f(k)) c
(K i1)2zi ....(2 . .7 ..)3 ..

2-2 闪蒸计算

Feed
FEED
Flash2 Model
LIQ1
P = 1 atm
T = 1000 F Heater P = 550 psi Model 氢气: 405 lbmol/hr 甲烷: 95 lbmol/hr 苯 : 95 lbmol/hr 甲苯: 5 lbmol/hr
Q=0 FL2 Flash2
Model
第11页
【例1】-- 输入化学组分信息-组分添加步骤
1) Components /specifications 2) Find 3) 依提示输入组分 4) 以“苯”为例氢气: 405 lbmol/hr 甲烷: 95 lbmol/hr 苯 : 95 lbmol/hr 甲苯: 5 lbmol/hr
第19页
【例1】-- 运行模拟过程
第20页
【例1】-- 运行模拟过程—换热器的热负荷
第21页
【例1】-- 运行模拟过程-闪蒸器2的温度
第22页
闪蒸模拟练习例题2
已知一进料，温度为400oF，压力为21psi，组成为氢气（30.0lbmol/h），氮气（1 5.0lbmol/h ）、甲烷（43.0lbmol/h ）、环己烷（144.2lbmol/h ）、苯（0.2lbmol/h ）。在闪蒸器中进行分离。闪蒸器在120 oF下操作，压力降为0，分离后气相中夹带的液相分率为0.012.请确定气相的组成和流率。 • 物性方法用RK-SOAVE
第 2页
Aspen中的单元操作模型 -- Separators
分离器(Separators)又分为
• Flash（闪蒸罐）
• Decanter（液-液倾析器） • Sep（组分分离器）
第 3页
Aspen中的单元操作模型 -- Separators

闪蒸过程的计算

第三节闪蒸过程的计算2.3 等温闪蒸和部分冷凝过程流程示意图：闪蒸过程的计算方程（MESH ） ⑴物料衡算----M 方程： C 个⑵相平衡--------E 方程： C 个⑶摩尔分率加和式---S 方程： 2个⑷热量平衡式-------H 方程： 1个变量数：3C+8个 (F, F T ,F P ,T,P,V ,L,Q,i i i x y z ,,)方程总数：2C+3个需规定变量数：C+5个其中进料变量数：C+3个（F, F T ,F P ,i z ）根据其余2个变量的规定方法可将闪蒸计算分为如下五类：11=∑=Ci ix11=∑=Ci iy,...C,i Vy Lx Fz i i i 21 =+=Ci x K y i i i ,...2,1 ==LV F LH VH Q FH +=+表2-4闪蒸计算类型2.3.1 等温闪蒸规定：p 、T计算：Q, V , L,i i x y ,一、汽液平衡常数与组成无关 ()P T f K i ,=已知闪蒸温度和压力，i K 值容易确定，所以联立求解上述（2C+3）个方程比较简单。

具体步骤如下： 1. 输出变量求解将E---方程：代入M —方程：消去i y ，得到：将L=F-V 代入上式：汽化率代入（2-66）式，得到：Ci VK V F Fz x iii ,...2,1 =+-=(2-66))1(1-+=i ii K z x ψ（2-67） Ci x K y i i i ,...2,1 ==,...C ,i Vy Lx Fz i i i 21 =+=C i x VK Lx Fz i i i i ,...2,1 =+=FV /=ψ将（2-67）和（2-68）式代入S---方程，得到：两式相减，得：0)1(1)1()(=-+-=∑i ii K z K f ψψ--------------------------闪蒸方程0)1(1)1()(=-+-=∑i ii K z K f ψψ （2-71）)1(1-+=i ii K z x ψ i i i x K y = F=V+L L V F LH VH Q FH +=+通过闪蒸方程（2-71）求出汽化率ψ后，由（2-67）和（2-68）式可分别求出i i y x 和，进而由总物料衡算式（2-64）可求出V 和L,由热量衡算式（2-65）可求出Q汽化率ψ的迭代：设ψ初值，计算:)(ψf可采用Newton-Raphson 法迭代ψ：（2-68）)1(1-+==i ii i i i K z K x K y ψ1)1(11=-+∑=Ci i iK z ψ（2-69）（2-70）1)1(11=-+∑=Ci i ii K z K ψ0)1(1)1()(1=-+-=∑=Ci i ii K z K f ψψ（2-71）2. Q 的计算L V F LH VH Q FH +=+Q-----吸热为正，移热为负H-----混合物的摩尔焓对于理想混合：3. 判断闪蒸过程是否可行的方法方法一：已知T 、P对i Z 进行泡点计算：∑==-=Ci i i B Z K T f 101)( 试差泡点B T对i Z 进行露点计算：∑=⎪⎪⎭⎫⎝⎛=-=Ci i i D K Z T f 101)( 试差露点D T 判断：若D B T T T 闪蒸问题成立方法二：对i Z 在T 、P 下进行露点计算：对i Z 在T 、P 下进行泡点计算：—i Ci P T Li iL Ci P T Vi iV H Hx H Hy H ∑∑====1),(1),(纯组分摩尔焓判断：若同时成立，闪蒸问题有解闪蒸过程计算框图：开始打印 BD BT T T T --=ψ输入T,P,F,Z ()()∑-+-=)1(11i i i k k Z f ψψ计算计算泡点B T []打印，结束−→−<YF εψ)(计算露点D T []22)1(1)1()('-+-∑-=i i i k k Z f ψψ)(')(1ψψψψf f k k -=+汽液平衡常数与组成有关的闪蒸计算对i i y x ,,ψ分层迭代：开始给定F,Z,P,T估计初值x,y ψ计算()i i i i y x P T k K ,,,=),(p T F k i =打印过冷液体−→−>YB T T 过热蒸汽−→−<YD T T 由（2-67），（2-68）计算x,y 归一化i i y x ,比较：估计和归一化值比较：k k ψψ和)1(+如果不直接迭代，重新估计x,y 值由Rachford-Rice 方程迭代()1+k ψ思考题1、相平衡关系可用几种方法来表达。

闪蒸过程计算范文

闪蒸过程计算范文闪蒸过程是一种常见的汽化方式，其原理是通过降低液体的压力，使其在常温下迅速汽化。

闪蒸过程通常用于蒸发器、炉窑等设备中，可以通过瞬间释放液体中的挥发性成分，以提高产品的质量和产量。

下面将详细介绍闪蒸过程的计算方法。

在闪蒸过程中，液体从高压状态变成低压状态，即蒸发而不烧开。

首先，我们需要确定液体的性质，包括饱和蒸汽压、饱和温度等参数。

这些参数可以通过查阅相关的物性数据手册或者进行实验测定获得。

闪蒸过程的计算通常可以分为以下几个步骤：1.确定闪蒸前的液体状态：计算液体的焓和焓差。

液体的焓可以通过查表或者使用热力学软件计算得到。

焓差可以通过闪蒸前和闪蒸后的饱和蒸汽压和温度的差值计算得到。

2.确定闪蒸后的蒸汽质量：根据闪蒸前的液体状态和闪蒸后的压力条件，使用蒸汽表或者蒸发焓公式计算得到闪蒸后的蒸汽的温度和质量。

蒸汽质量也可以通过查表或者使用计算软件进行计算。

3.确定闪蒸过程中的液体和蒸汽的流量：根据设备的流量要求和液体的属性，可以通过质量守恒方程和能量守恒方程计算得到闪蒸过程中的液体流量和蒸汽流量。

液体流量可以通过闪蒸后的液体密度和闪蒸后的液体速度计算得到。

蒸汽流量可以通过闪蒸后的蒸汽密度和蒸汽速度计算得到。

4.确定闪蒸后的冷却效果：闪蒸后生成的蒸汽需要通过冷凝器进行冷却处理。

冷却效果取决于冷凝器的设计参数和冷却介质的属性。

可以通过热传导原理进行计算，确定冷却传热的速率和效果。

5.对闪蒸过程进行总体性能评估：可以通过计算液体和蒸汽的能量平衡，计算设备的热效率和质量效率，并分析各种因素对闪蒸过程的影响。

需要注意的是，闪蒸过程中液体的压力骤降会引起液体的蒸发，液体的温度也会随之降低。

在实际操作中，需要考虑设备的材料和结构强度，避免由于压力骤降引起的瞬间膨胀和爆炸事故的发生。

此外，在进行闪蒸过程计算时，还需要考虑实际操作中的一些细节，如设备的压力损失、管道的阻力、流体的黏性等因素。

这些因素会对闪蒸过程的计算结果产生一定的影响，因此在实际操作中需要进行精确的计算和合理的安全考虑。

4.闪蒸计算

7
精馏
闪蒸计算
开始输入T，P，F，Z 计算泡点Tb Tb>T?
F
等温闪蒸计算框图
G (e) =
r +1
∑
r
( K i − 1) z i ( K i − 1) e + 1
T低于泡点温度
e
Gr =e − G ′( r )
= −∑
i c
计算露点Td T高于露点温度
2
G′
(r )
zi ( K i − 1) 2 ⎡( K i − 1) e + 1⎤ ⎣ ⎦
r
Td<T?
e =(T −T )/(Td −T ) b b
F
计算xi，yi并归一（2-97，98）计算Ki (2-85) 计算G (2-99)
G < ε ?(ε = 0.001)
T
切线法求e (2-100,101)
打印
8
结束
精馏
闪蒸计算
( Ki − 1) zi G(e) = ∑ ( yi − xi ) = ∑ ( Ki − 1)e + 1
(1) e = 0.5
T − Tb (2) e = Td − TB
5
精馏
闪蒸计算
闪蒸计算能否成立的判断
所设温度必须满足：温度 ∑zi／Ki＞1 和 ∑zi×Ki＞1 若∑zi／Ki≤1 所指定的温度高于露点温度；若∑zi×Ki≤1 所指定的温度低于泡点温度。则所指定的温度下不可能实现闪蒸。
6
T、P 已知: z , F ⎯⎯⎯ x , y , L,V →
2
精馏
闪蒸计算
1）基本方程相平衡关系组分物料衡算归一方程相平衡常数式 2）变量分析变量数： F,V,L,T,P,xi,yi,zi,Ki 方程数：一般取（4C+5）（3C+3）自由度=变量数-方程数= C+2 F, T, P, zi (i=1,…,C-1)

闪蒸过程的计算

闪蒸后的压力；计算结果：闪蒸后气、液相的温度、流量、组成；过程特点：虽然通常节流后会降温，但热负荷为0。
a
6
3、闪蒸过程数学模型
3.1 等温闪蒸和部分冷凝过程
混合物在压力P，温度T下进行部分冷凝，或绝热闪蒸；求液化率，气、液相量及组成或闪蒸后温度；进料：F， Zi 出料：V， Yi； L，Xi
a
10
a
11
The end
a
12
p,Q=0 p,Q≠0 p,L(或 ψ) p(或 T),V(或 ψ)
闪蒸形式等温绝热
非绝热部分冷凝部分汽化
a
输出变量 Q, V, L, yi, xi T, , T, V, yi, xi Q, T(或 p), L, yi, xi
4
2、闪蒸过程计算
a
7
a
8
a
9
闪蒸计算能否成立的判断
（1）分别用泡点方程和露点方程计算在闪蒸压力下进料混合物的泡点温度和露点温度，然后核实闪蒸温度是否处于泡露点温度之间；（2）假设闪蒸温度为进料组成的泡点温度，则∑(Kizi) 应等于1。若∑(Kizi)＞1，说明TB＜T；再假设闪蒸温度为进料组成的露点温度，则∑(zi/Ki)应等于1。若∑(zi/Ki) ＞1，说明TD＞T。综合两种结果，当TB＜T＜TD 。才构成闪蒸问题。
2.2 等温闪蒸计算（Isothermal flash）中文名称：冷凝和气化。即计算一定温度和压力下的闪蒸过程；已知条件：进料温度、压力、流量及组成；
闪蒸的温度和压力；计算结果：闪蒸后气、液相的流量、组成；
闪蒸所需的热负荷；
a
5
2.3 绝热闪蒸计算（adiabatic flash）中文又称等焓节流。即计算物料节流到一定压力下的闪蒸过程；已知条件：进料温度、压力、流量及组成；

闪蒸过程的计算

第三节闪蒸过程的计算2.3 等温闪蒸和部分冷凝过程流程示意图：闪蒸过程的计算方程（MESH ） ⑴物料衡算----M 方程： C 个⑵相平衡--------E 方程： C 个⑶摩尔分率加和式---S 方程： 2个⑷热量平衡式-------H 方程： 1个变量数：3C+8个 (F, F T ,F P ,T,P,V ,L,Q,i i i x y z ,,)方程总数：2C+3个需规定变量数：C+5个其中进料变量数：C+3个（F, F T ,F P ,i z ）根据其余2个变量的规定方法可将闪蒸计算分为如下五类：11=∑=Ci ix11=∑=Ci iy,...C,i Vy Lx Fz i i i 21 =+=Ci x K y i i i ,...2,1 ==LV F LH VH Q FH +=+表2-4闪蒸计算类型2.3.1 等温闪蒸规定：p 、T计算：Q, V , L,i i x y ,一、汽液平衡常数与组成无关 ()P T f K i ,=已知闪蒸温度和压力，i K 值容易确定，所以联立求解上述（2C+3）个方程比较简单。

具体步骤如下： 1. 输出变量求解将E---方程：代入M —方程：消去i y ，得到：将L=F-V 代入上式：汽化率代入（2-66）式，得到：Ci VK V F Fz x iii ,...2,1 =+-=(2-66))1(1-+=i ii K z x ψ（2-67） Ci x K y i i i ,...2,1 ==,...C ,i Vy Lx Fz i i i 21 =+=C i x VK Lx Fz i i i i ,...2,1 =+=FV /=ψ将（2-67）和（2-68）式代入S---方程，得到：两式相减，得：0)1(1)1()(=-+-=∑i ii K z K f ψψ--------------------------闪蒸方程0)1(1)1()(=-+-=∑i ii K z K f ψψ （2-71）)1(1-+=i ii K z x ψ i i i x K y = F=V+L L V F LH VH Q FH +=+通过闪蒸方程（2-71）求出汽化率ψ后，由（2-67）和（2-68）式可分别求出i i y x 和，进而由总物料衡算式（2-64）可求出V 和L,由热量衡算式（2-65）可求出Q汽化率ψ的迭代：设ψ初值，计算:)(ψf可采用Newton-Raphson 法迭代ψ：（2-68）)1(1-+==i ii i i i K z K x K y ψ1)1(11=-+∑=Ci i iK z ψ（2-69）（2-70）1)1(11=-+∑=Ci i ii K z K ψ0)1(1)1()(1=-+-=∑=Ci i ii K z K f ψψ（2-71）2. Q 的计算L V F LH VH Q FH +=+Q-----吸热为正，移热为负H-----混合物的摩尔焓对于理想混合：3. 判断闪蒸过程是否可行的方法方法一：已知T 、P对i Z 进行泡点计算：∑==-=Ci i i B Z K T f 101)( 试差泡点B T对i Z 进行露点计算：∑=⎪⎪⎭⎫⎝⎛=-=Ci i i D K Z T f 101)( 试差露点D T 判断：若D B T T T 闪蒸问题成立方法二：对i Z 在T 、P 下进行露点计算：对i Z 在T 、P 下进行泡点计算：—i Ci P T Li iL Ci P T Vi iV H Hx H Hy H ∑∑====1),(1),(纯组分摩尔焓判断：若同时成立，闪蒸问题有解闪蒸过程计算框图：开始打印 BD BT T T T --=ψ输入T,P,F,Z ()()∑-+-=)1(11i i i k k Z f ψψ计算计算泡点B T []打印，结束−→−<YF εψ)(计算露点D T []22)1(1)1()('-+-∑-=i i i k k Z f ψψ)(')(1ψψψψf f k k -=+汽液平衡常数与组成有关的闪蒸计算对i i y x ,,ψ分层迭代：开始给定F,Z,P,T估计初值x,y ψ计算()i i i i y x P T k K ,,,=),(p T F k i =打印过冷液体−→−>YB T T 过热蒸汽−→−<YD T T 由（2-67），（2-68）计算x,y 归一化i i y x ,比较：估计和归一化值比较：k k ψψ和)1(+如果不直接迭代，重新估计x,y 值由Rachford-Rice 方程迭代()1+k ψ思考题1、相平衡关系可用几种方法来表达。

闪蒸过程计算

闪蒸形式等温绝热非绝热
部分冷凝部分汽化
输出变量 Q, V, L, yi, xi T, V, L, yi, xi T, V, L, yi, xi Q, T, V, yi, xi Q, T(或p), L, yi, xi
闪蒸计算类型的异同点
相同点：
都是气化过程，说明可按气化公式计算
气液两相平衡
相当于一块理论板
i 1
露点验证：
4 zi 0.0 80.2 20.5 30.1 71.3＞ 017
i 1K i 4.8 1.960.8 0.33
可见两者都大于1，说明料液的泡点Tb<82.5℃，露点Td>82.5 ℃，因此在给定温度和压力下，料液将分成汽、液两相，属于闪蒸计算
问题。
③ 迭代计算料液的汽化率ψ ：先设定一个ψ值，代入下式分别计算出ｆ和ｆ’
在混合物的T-X相图上，闪蒸的状态位于混合物的泡点线和露点线之间。
通过闪蒸过程可以使易挥发组分在汽相中的浓度提高、难挥发组分在液相中的浓度相应提高，从而达到分离提浓的目的。
除非混合物的相对挥发度很大，闪蒸过程获得的分离程度不高，因此，在工业生产实践中，闪蒸通常是作为进一步分离的辅助操作。
宽沸程绝热闪蒸过程计算
所谓宽沸程混合物指的是构成混合物各组分的挥发度相差悬殊，其中一些很容易挥发，而另一些很难挥发，它的特点就是离开闪蒸罐时各相的量几乎完全决定于相平衡常数。
对这类体系，在很宽的温度范围内，易挥发组分主
要集中在汽相中，而液相中则主要集中了难挥发组分。进
料焓值的增加将使温度提高，但是对汽液两相的流率的影
宽沸程绝热闪蒸过程计算框图
选择T初值
选择ψ初值
计算函数 f(ψ)

化工原理23闪蒸

闪蒸过程仅对相对挥发度相差比较大的组分分离有效。
例题由乙烷(1)、丙烷(2)、正丁烷(3)和正戊
烷(4)组成的料液以500kmol/h的流率加入闪蒸
室。闪蒸室的压力为1.38MPa(13.6atm)，温度
为82.5℃。料液的组成为：
z1 0.08
z 2 0.22
z3 0.53
平衡常数与组成有关计算机求解闪蒸连续单级蒸馏过程闪蒸过程闪蒸过程使进料混合物部分汽化或冷凝得到含易挥发组分较多的蒸汽和难挥发组分较多的液体且汽液两相处于平衡状态
Review
泡点和露点的计算 1.平衡常数与组成无关试差法相对挥发度法 2.平衡常数与组成有关计算机求解
闪蒸（连续单级蒸馏过程）
闪蒸过程闪蒸过程使进料混合物部分汽化或冷凝得到含易挥发组分较多的蒸汽和难挥发组分较多的液体，且汽液两相处于平衡状态。
例2.ChemCAD模拟闪蒸过程
例2.ChemCAD模拟闪蒸过程
例2.ChemCAD模拟闪蒸过程
精品课件！
精品课件！
作业
P52
12,
14
汽液平衡常数与组成有关的闪蒸计算
(a) Ψ 和 x 、y 分层迭代 (b) Ψ 和 x 、 y 同时迭代
绝热闪蒸过程
• 绝热闪蒸：已知流率、组成、压力和温度 (或焓)的液体进料节流膨胀到较低压力产生部分汽化。 • 绝热闪蒸计算：确定闪蒸温度和汽液相组成和流率。 • 计算方程：物料衡算、相平衡关系、热量衡算、摩尔分率加和方程。
若G偏离0，用式(2-100)迭代修正e。本例取e的初值为0.1，迭代到e=0.405时，G接近0，故汽化率为
0.405。
④ 计算汽、液相产量V和L： V=eF=202.5kmol/h，L=(1-e)F=297.5kmol/h