2.3 设备组合过程
典型的化工过程是以反应器为核心，包含分离设备、换热设备、流体输送设备构成。因此，由不同设备组合而成的化工流程是化工厂生产装置的普遍现象。在化工设计中，要求设计者能够熟练掌握各种化工设备的功能，正确地选择设备，以完成特定的化工过程模拟计算任务。
例2-8 多模块联合分离烷烃混合物——Design Specifications功能调整釜液流率。
一股含氮气和C1～C6的加压烷烃气体混合物经换热器B1换热和换热器B2冷却后进入闪蒸器B3绝热闪蒸。从闪蒸器B3顶部出来的富甲烷的汽相与进料1 换热后离开系统；从闪蒸器B3底部出来的液相经减压阀B4节流膨胀后入汽提塔B5分离成两股物料，一股是从顶部出来的富丙烷的汽相物流8，另一股是从底部出来的富己烷的液相物流9。进料物流1的组成和性质见例2-8附表，分离流程见图2-55。
图2-55 多模块联合分离烷烃流程图
给定条件：①物流1通过换热器B1和物流2通过换热器B2的压降都是34.5kPa，物流1通过换热器B1时不能冷凝；物流4通过换热器B1的压降是34.5kPa；物流6通过减压阀B4节流膨胀的压降是448.2kPa，物流7通过汽提塔B5的压降是34.5kPa。②汽提塔B5有12个理论级，物流7进入第一个理论级。
分离要求：①物流9中丙烷摩尔分数≤0.01；②物流5的露点≤-20℃。
例2-8附表 进料物流数据 单位：kmol/h
解 ① 全局性参数设置 计算类型“Flowsheet”，选择SI-CBAR计量单位集，输入附表所有组分。因为是烷烃体系，选择“PENG-ROB”性质方法。
② 画流程图 按题目介绍内容绘制模拟流程见图2-55，把题目给定的进料物流信息填入对应栏目中。
③ 设置模块信息 “B1”模块：采用两股流体换热的“HeatX”换热器模块，简捷算法，热流侧和冷流侧的压降均为34.5kPa。在“B1”模块的“Setup|Secifications”页面的参数填写如图2-56所示。
图2-56 换热器HeatX模块简捷算法设置
“B2”模块：采用简单加热/冷却的“Heater”换热器模块，流体压降34.5kPa，流体出口温度决定了物流5的露点，暂定为-20.6℃，参数设置如图2-57所示。
图2-57 “Heater”模块参数设置
“B3”模块：采用“Flash2”两相闪蒸模块，绝热、等压闪蒸。
“B4”模块：节流阀流体压降448.2kPa，参数设置见图2-58。
图2-58 节流阀参数设置
“B5”模块：采用“RadFrac”模块模拟汽提塔，无冷凝器，塔顶进料，塔釜出料流率影响物流9，暂定12.42kmol/h，塔顶操作压力取进料物流压力861.8kPa，塔内压降34.5kPa，在“Setup|Configuration”页面的参数填写见图2-59。
图2-59 “RadFrac”模块参数设置
④ 模拟计算 汽提塔计算结果见图2-60。可见物流9中丙烷的摩尔分数为0.00026，远小于0.01，与分离要求相距太远，显得分离过度，会增加产品成本。可以使用软件的反馈计算功能“Design Specs”调整釜液流率，以满足分离要求。
图2-60 汽提塔初步计算结果
以釜液中丙烷摩尔分数0.01为因变量，以釜液出料流率10～15kmol/h为自变量范围，反馈计算结果为釜液出料流率13.15kmol/h。把釜液出料流率13.15kmol/h代入“B5”模块设置，重新计算结果见图2-61，可见物流9中丙烷的摩尔分数为0.01，满足第一个分离要求。
图2-61 汽提塔最终计算结果
⑤ 检查物流5的露点 用鼠标选中流程图上物流5的物流线，单击下拉菜单“Tools| Analysis|Stream|TV Curve”，进入绘图页面，设置温度范围如图2-62（a）所示，点击“Go”按钮，软件绘制出物流5的温度-汽相分率图，如图2-62（b）所示。
图2-62 物流5的露点曲线
可见物流5的汽相分率为1时，温度为-21℃，满足露点不高于-20℃的要求，说明“B2”模块设置冷却温度-20.6℃是合适的。