AspenPlus 安全泄压模拟
转自：http://cssbs8.appspot.com/2010/05/29/soft7.html本文介绍如何使用ASPEN PLUS 的泄压Pres-Relief 特性
l 确定泄压系统的稳态流动核算
l 根据由用户规定的明火或热量输入来动态模拟泄压容器
本章所包含的内容
l 关于泄压计算
l 泄压计算设置
l 为方案规定信息
l 规定组成和条件
l 定义放空系统
l 规定何时停止模拟停止准则
l 规定过压因子和管压降原则
l 检查计算结果
关于泄压计算
用Pressure Relief 泄压可以模拟一个泄压容器或简单阀的核算Pressure Relief 使用的物性模型和数据与其他ASPEN PLUS 流程模型的相同模拟管嘴物流和泡状及湍流的泄压方程是依据AIChE 用户的Design Institue for Emergency Relief System DIERS Users Group(紧急泄压系统设计院)所开发的技术创建的本技术对于泄压系统的设计是最适用的在泄压系统中ASPEN PLUS 管线模型模拟从入口管到排气尾管的流动Pressure Relief 总是在核算模型中进行这就是说在给出泄压设备尺寸的情况下该程序将计算出容器和管子的压力分布另外你还必须做如下规定
l 被保护设备尺寸和相连接的管嘴如果存在的尺寸
l 压力排泄方案
l 入口和排气尾管如果存在的尺寸
l 泄压设备的尺寸
每个Pressure Relief 模块模拟一个方案和一个容器在ASPEN PLUS 运行中要模拟多
个方案或高压容器模拟时就必须包括多个Pressure Relief 模块Pressure Relief 模块不是模拟流程的一部分不需要图标但是它们可以参考模拟物流Pressure Relief 分析规定的方案和报告
l 额定容积
l 结果分布温度压力气体馏分
l 系统是否满足你选的设计规定或适用标准如ASME 的规定
关于泄压方案
Pressure Relief 方案是通过泄压系统中放空的方案有四种类型的一般方案可以选择
l 泄压系统阀和管子中稳态流率核算
l 安全阀没有管子稳态流率核算
l 动态运行明火加热的容器
l 动态运行规定输入热量的容器
每个方案简要说明如下
泄压系统方案的稳态流率
在给出流入其系统物流条件及上游和下游压力的情况下用本方案可以找到紧急泄压系统的流率泄压系统可能包括一个安全阀一个容器口入口和排气尾管两部分管段以及多个阀及管件在本方案中泄压模型通过规定的系统计算稳态流率
减压阀方案的稳态流率
在如下情况下使用阀核算方案
l 已知压力温度和物流组成
l 想得到阀的通量Valve 阀核算方案和Relief System Rating 泄压系统核算方案的区别在Valve Rating阀核算方案中
l 不允许有管子
l 泄压设备必须是一个Process Safety Valve PSV (安全阀)或一个Process Safety
Valve- Process Safety Disk PSV-PSD (安全阀-防爆板)
动态运行明火加热容器方案
Pressure Relief 给出计算明火加热方案三个明火标准
l NFPA 30
l API 520
l API 2000
所选的明火标准决定用哪个规则计算明火方案系数如容器浸湿面积输入能量和可信因子Pressure Relief 假定在整个放空过程中计算出的能量输入是常数如果合适的话你可以分别规定对排水喷淋和绝热的可信因子以减少能量输入或者你也可以规定一个全局可信因子
动态运行有规定热流输入容器方案
热量输入方案除以下两点外其它与明火方案类似
l 选择能量输入值
l 不允许用可信因子
在整个事件中没有中断时间指定的热流可以是来自恒定温度源的常数或关于时间的函数本方案可以用来进行如下模拟
l 通过选择Constant Duty 恒定负荷热量输入方法来模拟整个电加热炉或其它恒
定能源
l 通过使用Constant Duty 恒定负荷热量输入方法和规定热负荷的值为0 来模拟
由反应失控引起的泄压
l 通过选择Calculated from the Heat Soure(由热源方法所计算的)和给出源温度热传
递系数及表面积来模拟由一个热源比如换热所得到的热量输入
例子:
规定泄压方案
下面以动态运行明火加热容器方案为例简单介绍一下Pres Relief的使用情况
A 创建一个流程定义出相关的安全阀起跳时的情况物流,例如起跳压力等等
Stream 2 为泄放物流，定义排放压力为75psi，Vapor fraction为0.Pres Relief是不会影响到模型计算的。这里只是取到Pres Relief需要用到的物性而已。至于模型的计算不会受Pres Relief计算的影响（在稳态模拟的情况下）。当然如果不定义这个也可以，但是在后面的设置里面要定义相关的组分分率，压力，温度等等；
B 创建并设置一个泄压方案
1 Flowsheeting Option->Pres Relief->New新建一个名称PSV-1的模块;
2 选择Dynamic run with vessel enguelfed by fire方案单选按钮;
3 在Specification中选择Capactity option:
4 规定排放压力(安全阀的背压)
C 设置容器的条件
1 选择标签页 Vessel Contents
2 选择参考物流2；
3 在Vessel fillage中定义容器内液体占容器的分率和不凝气体的组分
这里我门定义Fillage＝0.4
4 在User flash specifications中定义，容器的初始条件，
这里初始条件为：容器初始压力为50psi；
D 定义Ruel
1 根据HG 20570-1995-02 安全阀的设置定义容器最大允许压力。
这里定义为120
E 在Relief Device->Configuration->Relief Device选择类型
Safety Relief Valve－安全阀
Rupture disk－爆破片
Emergency reflief Vent－紧急安全排放
Open Vent pipe－排空管
Relief Valve/Rupture disk combination－安全阀爆破片联合使用
这里选用的是safety relief Valve，Service选择Gas-2Liquid排放物流状态；
2 Relief Device->Configuration->inlet pipes/Tail pipes定义安全阀进口管道和出口管道数量
3 在Safety Valve中定义安全阀的参数，喉径等
4 在Vessel Neck定义容器的孔颈参数，如长度和直径。
F 在Inlet Pipes和Tail Pipes中定义相关的pipes的设置
G 在dynamic input的设置
1 Vessel标签页定义容器的尺寸和类型；
2 Design Parameters中定义容器的最大允许工作压力和在此压力下的温度
3 定义排放的模型这里选择All Vapor
4 Fire中选择起火的标准，起火时间，容器离地面的高度或者定义将额外传热面积加上计算容器面积。
5 定义起火的可信因子1
H Operations－> Stop Criteria中定义动态的模拟时间,在Operations-> Times定义时间间隔
I Run然后查看结果
太大了,不过还是谢谢 正好最近需要这个，多谢马哥！要是有个实例文件就更好了。 很好，很强大！ 没图啊{:1106_365:} 网页进不去呀{:1106_361:} 搂主
能不能给个计算的实例阿，就是附上Bkp文件的
怎么看不见？谢谢 {:1106_382:}
其实我一直觉得楼主的品味不错！呵呵！马后炮化工论坛太棒了！ 楼主太厉害了！我觉得马后炮化工论坛真是个好地方！ 链接打不开啊！ 我邮箱253401987qq.com,谢谢楼主！ {:1106_362:}感谢楼主分享 顶一个，谢谢楼主！ 多谢楼主的慷慨啊，我很需要这些资料！赞一个！ 作为化工行业从业者，我理解您需要的是关于Aspen Plus泄压模拟的实际操作指导。以下从工程应用角度为您梳理关键要点：
1 泄压模拟的两种核心模式
1.1 稳态核算模式（适用于已建成系统）
- 主要用于验证现有泄压系统（PSV安全阀/爆破片）的流通能力
- 需要输入上下游压力边界条件
- 可评估包含管件（pipe fittings）的完整泄压路径
1.2 动态模拟模式（适用于设计阶段）
- 明火工况（fire case）需选择行业标准：
API 520（石油行业通用）
NFPA 30（易燃液体存储规范）
- 非明火工况可自定义热负荷曲线
适用于反应失控（runaway reaction）等场景
2 关键输入参数准备
2.1 设备几何参数
- 容器容积（vessel volume）
- 浸湿面积（wetted area，影响明火加热计算）
- 泄放口尺寸（nozzle size）
2.2 物性数据
- 需确保选用正确的物性方法（如NRTL用于极性体系）
- 两相流（vapor-liquid fraction）体系要特别注意
3 典型操作步骤（以动态模拟为例）
3.1 建立基础流程模型
- 先完成稳态物料/能量平衡计算
3.2 配置Pressure Relief模块
- 关联容器物流数据
- 设置overpressure factor（通常取1.1-1.2）
3.3 定义停止条件（stopping criteria）
- 最大允许压力（MAWP）
- 设定时间终点（time horizon）
4 结果分析要点
4.1 核查峰值压力是否超过设计压力
4.2 观察泄放过程的两相流演变
4.3 检查泄放阀尺寸是否足够（Cv值验证）
特别注意：
- 对于反应体系，建议配合Reaction模块使用
- 长排放管道（long tail pipe）需考虑背压影响
- 爆破片（rupture disk）模拟要设置正确爆破压力
常见问题处理：
若出现不收敛（non-convergence），建议：
1 检查时间步长（time step）设置是否合理
2 确认物性计算在极端条件下仍有效
3 简化管件模型（如用等效长度代替详细管路）
需要更具体的操作指导时，建议结合您实际的工艺流程参数进一步讨论。
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