Aspen进阶篇2—简单单元模拟（下）

本篇主要围绕简单分离器来展开讲解，顾名思义，分离器的效果是为了将混合物中不同的组分进行分离、达到纯化的目的。简单分离器主要包括闪蒸器、液-液分相器和组分分离器等单元操作模块，其简介如下表：

1. 两相闪蒸器Flash2

两相闪蒸器Flash2可进行给定热力学条件下的汽-液平衡或汽-液-液平衡计算，出口产品为一股气相、一股液相及一股水相（可选）。用两相闪蒸器Flash2进行模拟计算时，需要规定温度、压力、气相分率和热负荷这四个参数中的任意两个，还需要确定出口物流的有效相态，另外可以设置雾沫夹带数值，即液相被带入气相中的分率（Liquid entrainment in vapor stream）。下面将通过一个具体实例来进行详细介绍：

例5. 进料物流进入第一个闪蒸器FLASH1分离为汽液两相，液相再进入第二个闪蒸器FLASH2进行闪蒸分离。已知进料物流为100℃，压力为3.8MPa，进料中氢气、甲烷、苯、甲苯的流率分别为185 kmol/h、45 kmol/h、45 kmol/h、5 kmol/h。闪蒸器FLASH1温度为100℃，压降为0，闪蒸器FLASH2绝热，压力为0.1MPa，物性方法选用PRNG-ROB。求闪蒸器FLASH2的温度。

首先在Simulation里建立如下的流程图

然后进入Properties界面输入组分氢气（H2）、甲烷（CH4）、苯（C6H6）和甲苯（C7H8），并选择物性方法PRNG-ROB，并确定二元交互作用参数。

接下来要做的是根据题目要求输入进料条件（在Stream/FEED/Input界面）

然后设定模块参数（这里需要注意的是：当压力的输入值大于0时，表示出口压力；当压力的输入值小于等于0时，表示压降。绝热代表热负荷Duty为0）

运行程序，并查看结果：闪蒸器的出口温度为75.7536℃，也可查看出口物流数据

2. 三相闪蒸器Flash3

三相闪蒸器Flash3可进行给定热力学条件下的汽-液-液平衡计算，出口物流为一股气相和两股液相。用两相闪蒸器Flash2进行模拟计算时，需要规定温度、压力、气相分率和热负荷这四个参数中的任意两个，还需要指定关键组分（Key Components），指定关键组分后，含关键组分多的液相作为第二液相，否则默认密度大的作为第二液相，另外可以给出雾沫夹带数值，即液相被带入气相中的分率（Liquid entrainment in vapor stream）。

例6. 两股进料进入三相闪蒸器Flash3进行一次闪蒸。进料FEED1中乙醇、甲苯的流率分别为5 kmol/h、25 kmol/h，进料FEED2中水的流率为20kmol/h，两股进料的温度均为25℃，压力均为0.1MPa，闪蒸器温度为80℃，压力为0.1MPa，物性方法选择UNIQUAC，求产品中各组分的流率是多少？

首先建立如下的流程图：

输入组分，并选择物性方法，注意查看二元交互作用参数

接下来输入两股进料物流的条件以及模块的参数（这里不指定关键组分,即默认密度大的作为第二液相）

至此输入完成，运行程序，并查看结果，即可了解各产品的温度、压力、组成及流率等信息。

3. 液-液分相器Decanter

液-液分相器Decanter可进行给定热力学条件下的液-液平衡或液-自由水平衡计算，出口产品为两股液相。用液-液分相器Decanter进行模拟计算时，首先需要规定压力和温度或者热负荷；其次需要指定关键组分，指定关键组分后，含关键组分多的液相作为第二液相，否则默认密度大的作为第二液相；另外还可以设置组分的分离效率（Separation efficiency）。

这里说一下分离效率，它代表了相组成偏离平衡组成的程度，当不指定分离效率时，软件默认其值为1。

例7. 两股进料进入液-液分相器Decanter进行液-液分离。进料FEED1中乙醇、甲苯的流率分别为5 kmol/h、25 kmol/h，进料FEED2中水的流率为20kmol/h，两股进料的温度均为25℃，压力均为0.1MPa，液-液分相器温度为25℃，压力为0.1MPa，乙醇的分离效率为0.9。

首先建立如下的流程图

输入组分，并选择物性方法（查看二元交互作用参数）

输入进料条件

输入模块参数，首先输入温度压力（这里不指定关键组分，即默认密度大的作为第二液相），然后指定乙醇的分离效率为0.9。

然后运行程序，查看各个出口物流的温度、压力组成及流率等信息。

4. 组分分离器Sep

组分分离器Sep可将任意股入口物流按照每个组分的分离规定分成两股或多股出口物流。当未知分离过程，但已知每一个组分的分离结果时，可以用组分分离器Sep代替严格分离模块，以节省计算时间。

用组分分离器Sep进行模拟计算时，需要指定每个组分在各输出物流中的分率（Split fraction，组分由进料进入到产品中的分数）或者流率，设置入口物流混合后的闪蒸压力和有效相态，或者在Block/SEP/Input/Outlet Flash页面直接设置每一股输出入流的闪蒸压力、温度、气相分率和有效相态。

例8. 采用组分分离器Sep将一股温度为70℃，压力为0.1MPa的进料物流分成两股产品，进料中甲醇、水、乙醇的流率分别为50kmol/h、100kmol/h、150kmol/h，要求塔顶产品流率为50kmol/h，甲醇的摩尔分数为0.95，乙醇的摩尔分数为0.04，物性方法采用UNIQUAC，求塔底产品的流率与组成。

首先建立如下图所示的流程图

输入组分甲醇、水、乙醇，让后选择物性方法UNIQUAC，并查看二元交互作用参数

接下来输入进料物流的条件

设置模块参数，题中给出的是塔顶的组成，所以这里Outlet Stream选择OVERHEAD，输入各组分的摩尔流率，这里需要通过简单的口算，分别是甲醇：50×0.95=47.5kmol/h,水：50×0.04=2kmol/h，乙醇：50×0.01=0.05kmol/h，然后输入模块进料闪蒸条件

接下来运行程序，查看塔顶、塔底的温度、压力、组成及流率等信息。

5. 两出口组分分离器Sep2

两出口组分分离器Sep2可以有一股或多股输入物流，但只能有两股输出物流，并把输入物流中的各个组分按照指定的比例或浓度分配到输出物流中。

两出口组分分离器Sep2需要规定输出物流参数和闪蒸条件。输出物流参数可以指定输出物流的流率或者产品分率（Split fraction，产品流率与进料总流率的比值），各组分的流率或各组分的产品分率（Split fraction，组分由进料进入到产品中的分数），或者产品中各组分的摩尔分率或者质量分率。闪蒸条件可以指定输入物流混合后的闪蒸压力和有效相态，也可以指定每一股输出入流的闪蒸压力、温度、气相分率和有效相态。