闪蒸量及闪蒸罐计算
高压凝液闪蒸罐计算
mm
低液位设计
100 mm mm
(设定值:
以
50
mm 圆整
HL
H1 H2 HS 圆整后增量:
0
H3 ) 31 0
以 3 ≤ L/D ≤
5 为合理标准
恢复默认 隐
完整性: 合理性1: 合理性2:类源自:设计分析:分析1:
分析 2:
3段
流 量
密度 尺寸
kg/h
m3/h kg/m3 mm
1508 mm
4、 筒体长度
L'
2719 mm
↓
圆 整 5、 长径比
L L/D
2750 4.6
m m
L/D合理
QV= ρV=
1208.1 m3/h 2.4 kg/m3
蓝色 为输
L= 2750 mm NOTE
TYP. 管 口
物 料
设 计
进
N1
混合-气相 混合-液相
停留时间
UVDsn=
85 %×UVmax
AVmin=QV/UVmax
Dmin=(4×AVmin/π)0.5
以AV=(15π0Dm圆2/m整4) UV=QV/AV 约为
61% UVmax 分离良好
设定
QLB=QL×tB
QLC=(π/12)×
0.5 ×D3
高HL液=位(设QL计B-QLC)/AVmin
值L'=:五段高度
2、 气相流通面积 Avmin 0.204 m2
筒体直径
Dmin
510 mm
↓
圆 整
D
实际流通面积 AV
600 0.283 m2
m m
实际气相流速 UV
1.187 m/s
闪蒸计算
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
闪蒸过程的计算方程
(1)物料衡算—M方程: C个
先设定一个e值,代入下式分别计算出G(e)和G`(e)
z (K 1) G(e) (y i x i ) i i e1 i i (K i 1)
2 z ( K 1 ) i i G、 (e) e 1]2 i [(K i 1)
若G(e)偏离0,用牛顿迭代法的计算迭代式迭代修正e
Fzi Lx i Vy i
(2)相平衡—E方程: FH F 此外还有能量衡算
i 1, 2,...C
i 1,2,...C
zi i
1
yi K i xi
Q VH V LH L
3C+3
C个
(3)摩尔分率加和式归一方程: 3个
x
i 1
C
i
1
yi i
1
C
1
C
1
⑤ 利用下式计算汽、液相组成y和x:
yi
成分
K izi
(K i 1) e1
乙烷(1) 0.1512 0.0315
zi xi (K i 1)e 1
丙烷(2) 0.3105 0.1584 丁烷(3) 0.4613 0.5768 戊烷(4) 0.0770 0.2333
汽相组成yi 液相组成xi
XX大学
我们毕业啦
其实是答辩的标题地方
闪蒸计算
作者:XX
闪蒸罐计算
设定
2 9.709993 m 垂直放置 3 14.56499 m
热水回收泵选型 闪蒸罐回收热水泵流量 闪蒸T2
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
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)
蒸发冷凝液闪蒸罐计算
压力 MPaG 0.4温度 ℃151.9液相密度 kg/m3914.9气相密度 kg/m3 2.675气相流量 m3/h 液相质量 t/h 313.95气相质量 t/h 14.07其中:2.5738193.2343.15680取整为(m) 2.6设备长度(m)8.45.3066m20.06取整(mm)0.110.2863001.36171531m20.316607870.3520.91529000.68085765m20.44491180.453 1.177812000.68085765m20.573215730.561.45615001.36171531m20.82982360.7722.00722100入口接管直径计算其中:0.3197322一、卧式重力分离器计算最低液位(LL)、低液位报警(LA)、正常液位(NL)、高报警(HA)、最高液位(HL)之间的间隔 min 按化工装置工艺系统工程设计规定(二)P303 试算直径公式D T =((2.12*V L *t)/(C*A))1/3t——停留时间;minA——可变的液体面积(以百分率计);A TOT ——总横截面积;%A a ——气体部分横截面积;%D T ——设备的直径;m L T ——设备长度;mC=L T /D T =2~4(推荐值是2.5)V L ——液体的体积流量;m3/h 液位最低时横截面积A b /A TOT =查图2.5.1-5,得h LL /D T =液体停留2min时的横截面积为:A LA /A TOT =A b ——液位最低时液体占横截面积;%初始设置为A=80% Aa=14% Ab=6%A=A TOT -A a -A b容器的总横截为A TOT =查图2.5.1-4,得a=500≥300液体停留1min时的横截面积为:A HA /A TOT =查图2.5.1-5,得h HA /D T =液体停留2min时的横截面积为:查图2.5.1-5,得h LA /D T =液体停留1min时的横截面积为:A NL /A TOT =查图2.5.1-5,得h NL /D T =A HL /A TOT =查图2.5.1-5,得h HL /D T =D P >3.34×10-3(V G +V L )0.5ρG 0.25D P ——接管直径;m液相密度 kg/m3914.9气相密度 kg/m3 2.675气相质量 t/h 14.07气相流量 m3/h 5259.813084液相流量 m3/h1.537872992其中:1.975936其中:0.9699661圆整取值1.2m高度计算其中:0.13604686V L ——液体体积流量;m3/hH L =V L t/(47.1D 2)H L ——液体高度;m t——停留时间;min D——容器直径;m二、立式丝网分离器计算按化工装置工艺系统工程设计规定(二)P318 计算方法一公式V L 、V G ——液体和气体流量;m3/h ρG ——气体密度;kg/m3近似取气相质量的10%D G =0.0188(V G /u G )0.5D G ——丝网直径;m V G ——液相流量;m3/h容器直径至少比丝网直径大100mm以上u G =K G ((ρL -ρG )/ρG )1/2u G ——与丝网自由横截面积相关的气体流速;m/s ρL 、ρG ——液体和气体密度;kg/m3K G ——常数,通常取0.1075259.813082112 00。
蒸馏水闪蒸罐计算
数值 20 4.174 68.89 51.67 987.3 2377.8586 51.67
备注
已知 r"+((r'-r")/(T'-T"))*(T-T") 已知
二次蒸汽冷凝潜热辅 助计算上限温度 二次蒸汽冷凝潜热辅 9 助计算上限冷凝潜热 二次蒸汽冷凝潜热辅 10 助计算下限温度 二次蒸汽冷凝潜热辅 11 助计算下限冷凝潜热
序号 1 2 3 4 5 6 7 8
描述 物料量 物料比热 物料初始温度 物料最终温度 物料的密度 二次蒸汽冷凝潜热 二次蒸汽温度
符号 M Cp t0 t1 ρ r T
L
单位 计算公式或图表 kg/H 已知 0 KJ/( C Kg) 已知 0 已知 C 0 已知 C Kg/m KJ/Kg 0 C
0 3
查表 查表
M'/ρ 0.0512*((ρ L-ρ g)/ρ g)^0.5 (V/(3600*0.785*u))^0.5*1000 自定义 V/(3600*0.785*(D/1000)^2) VL*t/(47.1*D'^2) 如果0.1*D<150,则 HG=150+1.2*D,否则HG=1.3*D HL+HG
0.1044681 0.083
6.70 5.36 21.04 600.00 0.01 3.48 175.25 178.73 1250 0.05050864 0.3533 0.0352 0.0352 0.4237 355.6
蒸馏水泵 NPSH=1.8m
12 物量的自蒸发量 13 二次蒸汽密度 14 辅助计算上限蒸汽密
T'
r
C
查表 查表 查表 查表
M*Cp*(t0-t1)/r ρ g"+((ρ g'-ρ g")/(T'T")Kg
第二章 2.3 闪蒸
闪蒸方程 Rachford-Rice eq.
C
f ( )
(Ki 1)zi
0 (2-61)
i1 1 (K i 1)
xi
zi
1 (Ki
1)
yi
K i xi
Ki zi
1 (Ki
1)
(2-57)
(2-58)
F V L
(2-53)
FH F Q VHV LH L
是
结束 输出T,x
否
本节内容
闪蒸及部分冷凝概念 闪蒸设计变量及分类 等温闪蒸和部分冷凝 绝热闪蒸和部分冷凝
一、闪蒸及部分冷凝概念
闪蒸是连续单级蒸馏过程
该过程使进料混合物部分气化或冷凝得到含易挥发 组分角度的蒸汽和含难挥发组分较多的液体。
V,yi
V,yi
液体进料 F,zi TF,pF
(2)根据归一化方程,得出F=L+V,进一步消去L
(又减少未知数1个)
未知数:剩2个
(3)引入气相分率 Ψ(其实,不引入Q也和V不(或影Ψ响) 计
算),得出xi表达式(又减少C个未知数)
(4)用归一化方程求解Ψ
(5)根据前人计算经验,最终得出Rachford-Rice方
程
Rachford-Rice方程
将 L F V 代入上式:
xi
F
Fz i V VK i
i 1,2,...C (2-56)
令:
汽化率 V / F
代入
xi
F
Fz i V VK i
i 1,2,...C (2-56)
xi
zi
1 (Ki
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
2-2 闪蒸计算
闪蒸器, 蒸发器, 分离罐, 单级分 离罐
Flash3
三股出料闪 蒸
确定热和相态条件
倾析器, 带有两个液相的单级分 离罐
Decanter 液-液倾析器 确定热和相态条件
倾析器, 带有两个液相无汽相的 单级分离罐
Sep
组分分离器
把入口物流组分分离到 出口物流
组分分离操作,例如,当分离的 详细资料不知道或不重要时的蒸 馏和吸收
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.轻确定气相的组成和流率。
第5页
Separators- Flash(闪蒸罐)
✓闪蒸模型决定了具有一个或多个入口物流的混
合物的热状态和相态。可以生成这些模型的冷 热曲线表。
✓允许各种闪蒸操作,这些模型根据规定进行相
平衡闪蒸计算。可进行绝热、等温、恒温、恒 压、露点和泡点闪蒸计算。
✓平衡蒸馏过程计算所用的基本关系是物料衡算
、热量衡算以及气液平衡关系。
流股2 F=1000kg/h, P=2atm, T=90C, 含乙醇40 wt %和水 60 wt %
两股物流在闪蒸罐中绝热闪蒸至1.5atm, • 1) 忽略气相中的液沫夹带,求离开闪蒸罐的气
06化工分离工程-闪蒸计算
C
(T , P ) (T , P )
纯组分摩尔焓
2.3.3 等温闪蒸
一、K 与组成无关的计算
首先需判断闪蒸过程是否可行
方法一:已知P
对Z i 进行泡点计算: f (TB ) K i Z i 1 0 试差泡点TB
i 1 C
对Z i 进行露点计算: C Z f (TD ) ( i) 1 0 试差露点TD i 1 K i
K i Zi 1 Zi 若 同时成立,闪蒸问题有解。 K 1 i
例 液体混合物的汽化(烃类物系)
丙烷30 %,正丁烷10%,正戊烷15 %,正己 烷及45 %的混合物(摩尔百分数) 1000kmol/h,在50℃,200kPa下闪蒸的汽 液相组成及流率
例5 解:1.核实问题是否成立
对汽液平衡常数与组成有关的闪蒸计算
对 , x i , yi 分层迭代:
开始 给定F,Z,P,T 估计初值x,y 由(2—57),(5—58) 计算x,y 比较 x,y的估计值和 计算值 不 收 敛 收敛 输出
如果不直接 迭代,重新 估计x,y值
计算 K i k i (T , P , x i , yi )
V 令汽相分率: F 有: VV 有: F F L (1 )F i 1, 2 , C FZ i L (1 ) F 试差 (1 ) Fx FK x FZ i i i i (1 ) Fx FK x 使 xi 1及 yi 1
c
( k 1) ( k )
f ( ( k ) ) f ( ( k ) )
Q 的计算
Q FH F VHV LH L
Q—吸热为正,移热为负 H—混合物的摩尔焓 对于理想混合:
高压凝液闪蒸罐计算
UVDsn=
85 %×UVmax
AVmin=QV/UVmax
Dmin=(4×AVmin/π)0.5
以AV=(15π0Dm圆2/m整4) UV=QV/AV 约为
61% UVmax 分离良好
设定
QLB=QL×tB
QLC=(π/12)×
0.5 ×D3
高HL液=位(设QL计B-QLC)/AVmin
值L'=:五段高度
◆约 为设计6量1%适 中,
允许气速 分离良好
D=
HL= 600 mm
N3
1508
m m
液相
调试
计算过程
气-液分离:
1、 分离因子
KS
0.2068
分离常数
KV
0.3479
设计分离常数 KVDsn 0.3479
最大气相流速 UVmax 1.939 m/s
设计气相流速 UVDsn 1.648 m/s
出
N2 气相 N3 液相
流 量 kg/h 2899.4 10982.6
2899.4 10982.6
进料量为
操 作
进
N1
混合-气相 混合-液相
停留时间
QL= ρL=
13.6 m3/h 805.0 kg/m3
── 设计参数及细节调整(操作分析时输入无效)─
KS=(WL/WV)×(ρV/ρL)0.5
设或UKVV计=ma取xe=x计pK(算V×A值(+(BKρ0LS.-+40ρCV,者K)S两取2/+ρDVK)S03.+5 EKS4+FKS5)
2899.4 10982.6
2.4 150 805.0
2 min
2899.4 1208.1 2.4 150
lesson 5第二章闪蒸计算
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:
xi
结合S方程有:
zi Ki zi ; yi 1 Ki 1 1 Ki 1
(1)
zi Ki zi =1.0 ; 1.0 1 Ki 1 1 Ki 1
T T dG T dT (5)热量恒算求ψ时 的迭代公式:
k 1 K
G T VHV LH L FH F 或 G T HV 1 H L H F G T
K k
K
G HV 1 H L H F 直接迭代法
c V 2 y B B p ln i j ij j 1 RT
3
2.5 闪蒸计算
求解方程组 1、M-物料恒算 : Fzi =Lxi + V yi 2、E-相平衡方程: yi =Ki xi 3、S-归一方程: ∑xi =1 ;∑yi =1 4、H-热量恒算: FHF + Q = VHV + LHL 简称MEHS方程组 其中 Ki =K(xi ,yi ,p,T) HF =HF (zi ,pF ,TF) HV =HV (yi ,p ,T) HL =HL (xi ,p ,T)
(2)
8
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
假定一ψ值,就可用(1)式求出xi 、yi ,用 (2)式作判别,但当组分数大于3时,收敛 不佳,因此将(2)变化为通用的闪蒸方程 式: K 1 z
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)
3-2 闪蒸计算
Model
LIQ2
问题: 1. 模块 “COOL” 的热负荷是多少? _________ 2. 第二闪蒸模块“FL2” 的温度是多少? _________
第8页
【例1】--流程图的绘制
FEED
HEATER COOLOUT
heat exhcanger
VAP1
第5页
Separators- Flash(闪蒸罐)
✓闪蒸模型决定了具有一个或多个入口物流的混
合物的热状态和相态。可以生成这些模型的冷 热曲线表。
✓允许各种闪蒸操作,这些模型根据规定进行相
平衡闪蒸计算。可进行绝热、等温、恒温、恒 压、露点和泡点闪蒸计算。
✓平衡蒸馏过程计算所用的基本关系是物料衡算
、热量衡算以及气液平衡关系。
苯 环己烷
第32页
Flash习题2
• 图示为一精馏塔的塔顶采出系统。精馏塔总的采 出组成如图所示,其中10mol%以气相形式采出。 若回流罐的温度为100℉,试计算回流罐压力。
气态馏出物
总馏出物 组分 的摩尔分数
液态馏出物
第33页
Flash习题3
• 150kmol/h的饱和液相流股在758kPa下自精馏塔第一块 板进入再沸器,如本题附图所示,其摩尔组成为:丙 烷(Propane)10%、正丁烷(n-Butane)40%、正戊 烷(n-Pentane)50%。
第45页
例题3 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46页
例题3 绘制闪蒸的热力学曲线