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第16卷第9期江苏技术师范学院学报JOURNAL OF JIANGSU TEACHERS UNIVERSITY OF TECHNOLOGY Vo l.16,No.9Sep .,20102010年9月0引言化工原理属于工程学科范围，与工程实践联系密切。
1913年美国麻省理工学院首先开出一门名为“Principles of Chemical Engineering ”的新课，1923年，W H Walker 等人编著并出版了世界第一部关于化工单元操作的著作《化工原理》（Principles of Chemical Engineering ）[1-3]。
Aspen Plus 是美国麻省理工学院于20世纪70年代后期研制开发的大型化工模拟软件，被公认为世界性大型化工标准流程模拟软件[4]。
AspenPlus 自身附带有较完整的物性参数和各种模型（如反应模型、精馏模型等），能根据工艺的特点，精确计算，广泛适用于精馏、吸收、反应等化工生产过程[5,6]。
当工艺参数发生变化时，只要输入改变的参数，As-pen Plus 就可以模拟，重新计算方便。
化工原理概念多、理论性强、计算复杂、与工程实际联系密切。
利用Aspen Plus 的工程设计能力，使化工原理的教学理论联系实际，对化工原理的教学有很好的促进作用。
在教学的过程中先把问题提出来，让学生先自己通过已有的知识进行计算，然后再在Aspen Plus 软件中模拟。
这样学生就能掌握计算和设计两种能力，为解决工业实际问题打下良好的基础。
1在流体流动和输送机械中的应用Aspen Plus 可以对流体流动进行计算。
例如将25℃、1.1atm 、800m 3/h 的低浓度酒精（乙醇的质量含量为30%，水的质量含量为70%）与35℃、1.8atm 、700m 3/h 的高浓度酒精（乙醇的质量含量为95%，水的质量含量为5%）混合，求混合后的温度和体积流量等参数。
在Aspen Plus 中选择Mixers 模型来计算和模拟，工艺流程如图1所示。
Aspen Plus在化工设计及模拟中的应用（摘自方利国等编《计算机在化学化工的应用》第九章，化学工业出版社，2003年）Aspen P1us是一款功能强大的化工设计、动态模拟及各类计算的软件，它几乎能满足大多数化工设计及计算的要求，其计算结果得到许多同行的认可，该软件也和其他软件一样在不断地升级。
在美国能源部的拨款资助下，麻省理上学院化工系有关教授组织了一个由高等学校和企业部门各方人员参加的开发小组，集中进行新一代化工流程模拟系统的开发，于1979年初开发成功Aspen，并投入使用。
1981年专门成立了一家公司接管了这套系统的继续开发和完善工作，同时软件更名为Aspen P1us。
它被用于化学和石油工业、炼油加工、发电、金属加工、合成燃料和采矿、纸浆和造纸、食品、医药及生物技术等领域，在过程开发、过程设计及老厂的改造中发挥着重要的作用。
该软件主要由三部分组成，简述如下。
(1)）物性在物性部分中包括基础物性数据库、热力学性质和传递物性，下面分别加以介绍。
①基础物性数据库Aspen Plus中含有一个大型物性数据库．共含有32类近900种纯物质的物性，主要有：分子量、Pitzer偏心因子、临界性质、标准生成自由能、标准生成热、正常沸点下汽化浴热、回转半径、凝固点、偶极矩、比重等。
同时还有：理想气体热容方程式的参数、Antoine方程的参数、液体焓方程系数。
对UNIQAC和UNIFAC方程的参数也收集在数据库中，在计算过程中，只要所计算的组分在物性数据库中存在，则可自动从数据库中取出基础物性进行传递物性和热力学性质的计算。
②燃烧物数据库燃烧物数据库是计算高温气体性质的专用数据库。
该数据库含有常见燃烧物的59种组分的参数，其温度可高达6000K，而用Aspen P1us主数据库，当温度超过1500K以上时，计算结果就不精确了。
燃烧物数据库只适用于部分单元操作模型对理想气体的计算。
⑧热力学性质和传递物性在模拟中用来计算传递物性和热力学性质的模型和各种方法的组合共有43种，主要有：计算理想混合物汽液平衡的拉乌尔定律、烃类混合物的Chao-Seader、非极性和弱极性混合物的Redlich-Kwong-Soave、BWR-Lee-Starling、Peng-Robinson。
第１２期 收稿日期：２０２０－０４－２０基金项目：烟台大学教学改革研究项目（ｊｙｘｍ２０２００１４）；山东省高等学校青创人才引育计划作者简介：杜玉朋（１９８６—），博士，主要从事高校化工类专业教学与科研工作。
ＡｓｐｅｎＰｌｕｓ在化工类专业本科毕业设计中的应用与思考杜玉朋，王一飞，田 晖，王 玮，赵玉潮，任万忠（烟台大学化学化工学院，山东烟台 ２６４００５）摘要：化工生产属于过程工业的范畴，因此化工类专业教育非常注重化工过程分析、合成、模拟与优化等教学内容。
毕业设计是化工类专业最重要的一次综合性实践教学，工艺流程模拟是毕业设计任务中极为重要的一环。
本文以丙烷脱氢制丙烯工艺过程设计为例，介绍了ＡｓｐｅｎＰｌｕｓ流程模拟软件在化工类专业本科毕业设计中的应用及教学心得体会，以期能够为化工类专业学生顺利完成毕业设计任务和教师指导实践教学提供参考。
关键词：化工类专业；毕业设计；实践教学；ＡｓｐｅｎＰｌｕｓ中图分类号：Ｇ６４２．３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８－０２１Ｘ（２０２０）１２－０１３１－０２ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓａｎｄＣｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎｓｏｆＡｓｐｅｎＰｌｕｓｉｎｔｈｅＧｒａｄｕａｔｉｏｎＤｅｓｉｇｎｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＭａｊｏｒｓＤｕＹｕｐｅｎｇ，ＷａｎｇＹｉｆｅｉ，ＴｉａｎＨｕｉ，ＷａｎｇＷｅｉ，ＺｈａｏＹｕｃｈａｏ，ＲｅｎＷａｎｚｈｏｎｇ（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｈｅｍｉｓｔｒｙ＆ＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＹａｎｔａｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｙａｎｔａｉ ２６４００５，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｈｅｍｉｃａｌｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｂｅｌｏｎｇｓｔｏｔｈｅｃａｔｅｇｏｒｙｏｆｐｒｏｃｅｓｓｉｎｄｕｓｔｒｙ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｔｈｅｅｄｕｃａｔｉｏｎｏｆｃｈｅｍｉｃａｌｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｍａｊｏｒｓａｔｔａｃｈｅｓｇｒｅａｔｉｍｐｏｒｔａｎｃｅｔｏｔｈｅｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆｃｈｅｍｉｃａｌｐｒｏｃｅｓｓａｎａｌｙｓｉｓ，ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ，ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ．Ｇｒａｄｕａｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎｉｓｏｎｅｏｆｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｐｒａｃｔｉｃｅｔｅａｃｈｉｎｇｃｕｒｒｉｃｕｌｕｍｓｆｏｒｃｈｅｍｉｃａｌｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｍａｊｏｒｓ，ａｎｄｐｒｏｃｅｓｓｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｉｓａｎｅｓｓｅｎｔｉａｌｐａｒｔｏｆｔｈｅｃｕｒｒｉｃｕｌｕｍ．Ｔａｋｉｎｇｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｄｅｓｉｇｎｏｆｐｒｏｐａｎｅｄｅｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｉｏｎｔｏｐｒｏｐｙｌｅｎｅａｓａｃａｓｅ，ｔｈｉｓｓｔｕｄｙｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎａｎｄｔｅａｃｈｉｎｇｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅｏｆＡｓｐｅｎＰｌｕｓｐｒｏｃｅｓｓｓｉｍｕｌａｔｏｒｉｎｔｈｅｇｒａｄｕａｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎｏｆｃｈｅｍｉｃａｌｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｍａｊｏｒｓ．Ｔｈｉｓｗｏｕｌｄｐｒｏｖｉｄｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓｆｏｒｓｔｕｄｅｎｔｓｔｏｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙｃｏｍｐｌｅｔｅｇｒａｄｕａｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎｔａｓｋｓａｎｄｆｏｒｔｅａｃｈｅｒｓｔｏｇｕｉｄｅｐｒａｃｔｉｃｅｔｅａｃｈｉｎｇ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｃｈｅｍｉｃａｌｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｍａｊｏｒｓ；ｇｒａｄｕａｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎ；ｐｒａｃｔｉｃｅｔｅａｃｈｉｎｇ；ＡｓｐｅｎＰｌｕｓ 化工类专业是我国现行高等教育中的重要组成部分。
Aspen Plus在化工原理实验教学中的应用作者：***来源：《高教学刊》2017年第14期摘要：在传统的化工原理实验教学基础上，将通用流程模拟软件Aspen Plus有目的、有步骤地应用于化工原理的实验教学中。
文章以实验题目筛板精馏塔分离乙醇-正丙醇混合液为例，分别阐述传统的实验教学方法及利用Aspen Plus中的简捷模块和严格计算模块对该分离过程进行模拟和设计。
通过将Aspen Plus与传统的化工原理实验相结合，可以使同学们增强学习兴趣，加深对化工单元操作的理解，提升教学效果。
关键词：化工原理实验；Aspen Plus；精馏塔中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2017）14-0112-03Abstract： Based on the traditional method of experimental teaching of Chemical Engineering Principle， the general process simulation software Aspen Plus has been used to the experimental teaching with a certain purpose and step by step. This paper shows the processes of the traditional method of experimental teaching and the application of DSTWU and RadFrac within the Aspen Plus in process simulation and design through the example of the separation of ethanol-n-propyl alcohol mixture with the Sieve plate distillation column. The combination of Aspen Plus and the traditional experiments of chemical engineering principle can increase students' interest， deepen the understanding of chemical unit operations and improve the teaching effect.Keywords： experiment of chemical engineering principle； Aspen Plus； distillation column一、概述化工原理是化學化工相关专业的一门重要基础课程，与生产实际紧密联系，一般开设在大学的基础化学课程之后，目的就是让学生在掌握了基础化学知识后通过化工原理课程的学习能够建立起“工程”概念，这对于学生以后的工作和学习都具有重要意义。
Aspen Plus在化工设计中的应用及问题探寻摘要文章首先简要分析了Aspen Plus的特点，在此基础上，对Aspen Plus 在化工设计应用中的相关问题进行论述。
期望通过本文的研究能够对Aspen Plus 在化工设计中的推广使用有所帮助。
关键词Aspen Plus；化工设计；应用1 Aspen Plus的特点分析Aspen Plus是20世纪70年代被提出的流程模拟系统，在该系统中，物性模型及数据是确保模拟结果精确、可靠的关键之所在[1]。
大体上可将Aspen Plus 的特点归纳为以下几个方面：Aspen Plus数据库当中有6000种左右的纯组分性质的物性数据，纯组分数据库中包括6000种左右的化合物参数；电解质水溶液数据库中，包含将近1000种左右的分子和离子溶质估算电解质物性所需的参数，水溶液数据库中所含的离子种类将近900，可在电解质中进行应用；Aspen Plus 是目前唯一一款获准与DECHEMA数据库接口的软件，在DECHEMA数据库当中，收集了全球最完备的气液平衡与液液平衡数据，两类数据的总量约为25万套。
2 Aspen Plus在化工设计应用中的相关问题化工设计是一项较为烦琐的工作，Aspen Plus的出现，使得化工设计过程得以简化。
下面从闪蒸温度及压力的确定和精馏设计两个方面对Aspen Plus在化工设计应用中的相关问题进行分析[2]。
2.1 在闪蒸温度及压力确定中的应用（1）设计流程。
在闪蒸温度及压力确定的设计中，需要使闪蒸器出口乙醇的质量分数达到规定的要求，即11%。
对相关变量进行采集时，可通过改变压力的方法来实现对乙醇浓度的调整，换言之，压力是整个设计过程的操纵变量，具体的设计流程如下：Step1：流程图构建。
这是设计中较为重要的一个环节，首先通过主菜单进入到Aspen Plus的模拟界面当中，然后选取闪蒸器模块，用鼠标点击窗口空白位置处时，便会出现精馏塔，再按照精馏塔上出现的红色箭头的方向对物流进行绘制，并完整重命名。
208科技资讯 SC I EN C E & TE C HN O LO G Y I NF O R MA T IO N科 技 教 育化工设计课程是化工类专业的必修课程之一,是一门融合化工工艺学、化工原理、化工设备、化工热力学、化学反应工程等专业基础课知识并最能体现学生专业综合能力的学科。
陈显彰在其《化工设计概论》中讲“故凡修习化学工程者,皆以化工设计为最高攻读目标”[1]。
由此可见该课程的重要性。
这门课是将一个系统(如一个工厂、一个车间或一套装置等)全部用工程制图的方法,描绘成图纸、表格及必要的文字说明,也就是把工艺流程、技术装备转化为工程语言的过程。
它是通过设计人员运用各种手段,通过大脑的创造性劳动,将人们的要求变为现实生产的第一步。
它属于科学技术,是生产力的一部分[2]。
在21世纪的今天,世界各国之间的竞争主要是科技、人才和综合国力之间的竞争,人才竞争是竞争的实质。
中国高等工程教育的出发点和归宿是培养现代职场需要的、具有创造性及开拓性、能够参与国际竞争、具备良好的应变能力的高级专门人才。
化工设计课是一门实践性较强的学科,需要把理论和实践紧密结合;并且化工生产技术难度大,工艺流程复杂,操作技术求较高。
由于化工实验成本高,工艺设备庞大,耗时较长等特点使得实验室仅设了一些小型的、简单的验证性实验,这对于培养生的创新能力以及解决工程实际问题能力帮助不大。
鉴于上述特点,在授课及实验教学中仅采传统的教学模式比较困难。
为了强化对学生设计能力的培养,提高学生的上岗工作能力,适应社会发展需求,许多化工院校都有针对性地开设了课程设计以及创新性实验等教学环节,使学生运用一门或几门课程识解决一个不太复杂但却是综合性的问题,从而初步获得工程技术的基本训练。
计算机仿真技术模软件的应用有效地扩展了创新性实验的选题范围,节约了实验成本,成为高校实验教学改革和科研创新发展的最佳选择。
现在较为成功的模拟系统软件有Aspen Plus、PRO／II、HYSYS 等,其中Aspen Plus在我国设计院所和企业部门应用较为广泛。
2012.08总第267期摘要：Aspen Plus是针对化工为代表的功能强大的过程系统模拟软件，本文介绍了如何将其引入化工设计环节。
教学实践表明，使用软件模拟可以节省计算量、提高效率，培养学生解决工程问题的能力，与手工计算的差异对比分析原因，巩固化工原理知识。
关键词：Aspen Plus；化工设计；教学实践中图分类号：G642.0文献标识码：A文章编号：1671-0568（2012）23-0093-02*本文系中国矿业大学（北京）大学生创新性实验计划项目“基于现代化工软件AspenPlus的碳酸二甲酯工艺设计”（编号：110313y）的阶段性成果。
一、引言化工设计是指对化工过程的设计，通过设计一系列的单元设备操作，将其合理地组合起来，从而实现从原料的输入到产品的输出。
[1]化工设计课程是高校化学工程与工艺专业的一门重要的专业必修课，是在学生学完专业基础理论课《化工原理》、《化学反应工程》、《化工热力学》及主要专业课《化工工艺学》、《化工仪表自动化》、《化工设备》后，所开设的一门综合性实践教学课程。
近年来，随着计算机技术在化工生产及过程设计应用上的快速发展，掌握先进的计算机控制与设计技术，以适应行业的发展，显得尤为重要。
Aspen Plus是一种适应化工工程日益综合化、大型化、复杂化趋势，已全方位应用于化工过程研究、开发、设计、仿真、生产过程控制、优化及技术改造等的大型软件，具有最适用于工业、且最完备的物性系统。
它计算精准，是目前国内外化工设计院使用的主流软件。
[2]将Aspen Plus应用于化工设计课程教学，不仅可以培养学生学习兴趣和计算机应用能力，而且为学生将来从事相关行业的工作打下坚实的基础。
Aspen Plus是一款针对以化工为代表的过程系统模拟软件，其设计基础是以“三传一反”和化工系统工程为核心的化工专业知识，本文结合Aspen Plus在化工设计教学中的应用实践粗谈教学体会。
二、教学现状分析中国矿业大学（以下简称“我校”）化学工程与工艺专业的本科生培养方案中，主要在第五和第六学期开设专业基础理论课和重要的专业课程，如《化工原理》、《化学反应工程》、《化工热力学》和《化工分离工程》等。
在第六学期开设《计算机化工应用》，通过对Aspen Plus软件的理论学习与上机实践，让学生掌握流体输送单元、传热单元、分离单元等单元操作的仿真设计和流程模拟；通过学期末的《化工原理课程设计》的手工计算，让学生熟悉和掌握化工设计的基本原理和方法，并辅以AspenPlus软件进行流程模拟，刘保柱等]和孙兰义等将软件用于化工原理课程设计教学中取得了很好的效果。
[3,4]在第七学期开设的《化工专业综合设计》和第八学期的毕设环节，要求学生设计化工厂，针对指定的化工生产系统进行模拟和优化。
通过这一系列课程的学习，使学生从简单的单元操作模块模拟，过渡到对整个化工生产系统的模拟和优化；从基础的计算机操作的学习，转向解决设计型和综合型的复杂问题；从理论知识的学习转向工程实践能力的培养，最终达到培养学生综合运用专业理论知识和计算机技术解决实际工程问题的能力的目的。
2011年，我校购买了用于教学的Aspen公司的“Uni-versity package for Process Engineering”5年使用权（可同时使用150人），给学生提供了学习先进设计工具的机会，也给《计算机化工应用》课程提供了上机保证，使我校化工专业的设计软件与国际接轨，提高了学生的竞争力。
Aspen Plus是一个功能强大的通用过程仿真软件，但要灵活掌握、使用软件，学习起来仍有相当难度。
软件是全英文的操作界面，对学生的专业英语水平也提出了更高的要求。
为了使学生能在给定时间内掌握软件的基本用法并利用它完成设计任务，利用有限学时，在教学环节介绍软件的使用步骤、用户界面；物性计算模型的选择；流体输送单元选择pump和valve；传热单元选择heater和heatX；分离器选择flash2和sep；塔器选择DSTWU和RadFrac；反应器选择RStoic、Rplug和RCSTR等典型的单元模块进行教学，让学生学习典型单元模块的基本设置方法，通过单元模块的仿真模拟，掌握软件的工作原理，学会分析仿真模拟结果，并结Aspen Plus在化工设计中的应用实践与探索*曹俊雅，王光耀，朱凯，杨萨莎，蒋艳彩（中国矿业大学[北京]化学与环境工程学院，北京100083）932012.08总第267期中旬（高等教育研究）合化工原理课程设计中的手工计算结果，进行对比分析。
在教学环节中，通过屏幕捕捉软件制作单元操作模拟视频，通过软件的Next专家导航系统和强大的在线帮助功能，可以使学生较快地掌握软件的基本使用功能。
需要注意的是，在用软件模拟仿真之前，要求学生掌握手工计算的方法和原理，通过对比手工计算和软件模拟的差异学会分析原因。
三、教学实例探讨以精馏模拟为例，模拟对象是乙苯———苯乙烯系统一级精馏塔，进料条件为：乙苯28.4％（质量分数），苯乙烯71.6％（质量分数），流率1000kg/h，压力0.12MPa，温度30?C；精馏塔塔压0.02MPa；要求99.8%的乙苯从塔顶排出，99.9%的苯乙烯从塔底排出，确定精馏塔的理论板数、回流比和最佳进料板位置。
首先用DST-WU模块进行精馏塔的简捷计算，确定出回流比、理论板数等基本参数，模拟流程图见图1。
图1精馏分离乙苯-苯乙烯模拟流程图（DSTWU）添加完物流后即完成了基本的流程输入；从数据库中添加本模型所需的乙苯和苯乙烯组分；物性方法选择NRTL模型；定义进料物料流股，操作单元模块定义时初选回流比为最小回流比的1.5倍，输入流出物和塔釜液的产品回收率，即可完成数据的输入，进行模拟。
计算的物流结果见表1，最小回流比为12.13，最小理论板数为55块，进料板为第48块。
表1塔计算结果（DSTWU）将计算选项中选择“生成回流比———理论板数关系表”，此结果对选取合理的理论板数很有参考价值；然后通过“plo”进行绘图，见图2，合理的理论板数可在图中曲线斜率绝对值较小的区域（80～0之间）选择，回流比选择为25，理论板数选为85。
图2精馏塔理论板数和回流比关系曲线然后，用RadFrac模块进行严格计算，物料组分信息都不变，流程图中只需将DSTWU模块换成RadFrac模块，重新连接流股，根据DSTWU简捷计算的结果设定模块参数，运行结果如表2所示。
通过浓度分布剖形结果表可知，在16块板处的组分质量分数与进料组成较为接近，把进料板数设为16重新运行，进行校核计算。
还可以通过灵敏度分析工具选择最佳进料板位置，进行优化设计。
表2RadFrac模拟组分浓度分布剖形结果（质量分数）Aspen Plus是功能强大的流程模拟软件，把AspenPlus软件应用到化工设计中，可以减轻计算工作量,提高设计效率和质量，提高学生的学习兴趣，让他们更好地巩固和提高化工原理知识，促进他们提升解决工程实际问题的能力，为教学改革开辟新的路径。
参考文献：[1]王华,张国涛.化工设计课程教学改革建议[J].广州化工,2010,38(6).[2]王帅等.Aspen Plus在化工专业教学中的应用[J].化工时刊,2010,24(2).[3]刘保柱等.Aspen Plus应用于化工原理课程设计的实践[J].化工高等教育,2007,(2).[4]孙兰义等.Aspen Plus在化工原理课程设计教学中的应用[J].广州化工,2009,36(12).理论板数苯乙烯乙苯10.0530110.94698920.0669450.93305530.0841740.91582640.1055480.89445250.1320870.86791360.1649250.83507570.205140.7948680.2534390.74656190.3097020.690298100.372570.62743110.4393760.560624120.5066080.493392130.5707440.429256140.6290280.370972150.6798580.320142160.7227330.277267170.7579680.242032180.7863510.213649190.8088730.191127200.8265420.173458210.8402870.159713220.850910.14909230.8590820.140918240.8653440.134656参数进料塔顶馏出液塔釜液温度（C）20.084.795.6压力（bar） 1.20.20.2质量流量（kg/h）1000.00284.15715.85乙苯质量流量（kg/h）284.00283.4320.568苯乙烯质量流量（kg/h）716.000.716715.284乙苯质量分率0.2840.997778ppm苯乙烯质量分率0.720.0030.99994。
