《化工流程模拟实训—Aspen-Plus教程(孙兰义主编)》配套PPS课件第3章-物性方法

第7章分离单元模拟Part B 作者：武佳孙兰义第7章分离单元模拟Part B⏹7.1 概述⏹7.2 精馏塔的简捷设计模块DSTWU ⏹7.3 精馏塔的简捷校核模块Distl⏹7.4 精馏塔的严格计算模块RadFrac ⏹7.5 塔板和填料的设计与校核⏹7.6 连续萃取模块Extract⏹7.7 吸收示例7.1 概述模块说明功能适用对象DSTWU 使用Winn-Underwood-Gilliland方法的多组分精馏的简捷设计模块确定最小回流比、最小理论板数以及实际回流比、实际理论板数等仅有一股进料和两股产品的简单精馏塔Distl 使用Edmister方法的多组分精馏的简捷校核模块计算产品组成仅有一股进料和两股产品的简单精馏塔RadFrac 单个塔的两相或三相严格计算模块精馏塔的严格核算和设计计算普通精馏、吸收、汽提、萃取精馏、共沸精馏、三相精馏、反应精馏等Extract液-液萃取严格计算模块液-液萃取严格计算萃取塔MultiFrac严格法多塔蒸馏模块对一些复杂的多塔进行严格核算和设计计算原油常减压蒸馏塔、吸收/汽提塔组合等SCFrac简捷法多塔蒸馏模块确定产品组成和流率、估算每个塔段理论板数和热负荷等原油常减压蒸馏塔等PetroFrac石油蒸馏模块对石油炼制工业中的复杂塔进行严格核算和设计计算预闪蒸塔、原油常减压蒸馏塔、催化裂化主分馏塔、乙烯装置初馏塔和急冷塔组合等RateFrac非平衡级速率模块精馏塔的严格核算和设计计算蒸馏塔、吸收塔、汽提塔、共沸精馏、反应精馏等DSTWU是多组分精馏的简捷设计模块，针对相对挥发度近似恒定的物系开发，用于计算仅有一股进料和两股产品的简单精馏塔。

DSTWU模块用Winn-Underwood-Gilliland方法进行精馏塔的简捷设计计算。

通过Winn方程（之后Fenske对Winn方程进行了完善）计算最小理论板数，使用Underwood方程计算最小回流比，根据Gilliland关联图来确定操作回流比下的理论板数或一定理论板数下所需要的回流比。

第5章流体输送单元模拟作者：王丁丁孙兰义目录⏹5.1 概述⏹5.2 泵Pump⏹5.3 压缩机Compr⏹5.4 多级压缩机Mcompr ⏹5.5 阀门Valve⏹5.6 管段Pipe⏹5.7 管线系统Pipeline5.1 概述Aspen Plus提供6种流体输送单元模块（Pressure Changers）5.2 泵Pump⏹Pump模块用于模拟两种设备●泵（Pump）泵是把机械能转换成液体的能量，用来给液体增压和输送液体的流体机械。

●水轮机（Turbine）水轮机是把水流的能量转换为旋转机械能的动力机械，它属于流体机械中的透平机械。

5.2 泵Pump——连接 泵Pump连接示意图输入参数输出结果出口压力（Discharge pressure）所需功率（Fluid power/Brake power）压力增量（Pressure increase）所需功率（Fluid power/Brake power）压力比率（Pressure ratio）所需功率（Fluid power/Brake power）指定功率（Power required）出口压力（Discharge pressure）特性曲线（Use performance curve to determine discharge conditions）所需功率（Fluid power/Brake power）⏹泵Pump模块有5种计算形式出口压力、泵的水力学效率和驱动机效率⏹常用参数指定：指定模型指定参数指定效率⏹特性曲线有三种输入方式：●列表数据Tabular Data●多项式Polynomials●用户子程序User Subroutines⏹特性曲线的数目，有三个选项：●操作转速下的单根曲线Single curve at operating speed；●参考转速下的单根曲线Single curve at reference speed；●不同转速下的多条曲线Multiple curves at different speeds .选择曲线形式设定特性曲线变量选择曲线数目⏹在Curve Data页面中输入特性曲线数据：●特性曲线变量的单位Units of curve variables●每根曲线特性数据表如Head vs. flow tables●每根曲线的对应转速Curve speeds曲线变量单位曲线对应转速输入流量—扬程数据在Efficiencies页面中输入效率数据：输入流量—效率数据当泵的操作转速与特性曲线的转速不同时，还要输入操作转速数据：规定操作转速用多项式表示特性曲线：输入多项式系数5.2 泵Pump ——NPSHR （1）⏹汽蚀余量又叫净正吸头NPSH ，是表示汽蚀性能的主要参数。

《化工流程模拟实训—AspenPlus教程（孙兰义主编）》配套PPS课件第6章换热器单元模拟第6章换热器单元模拟作者：全本军孙兰义换热器单元模拟6.1 概述6.2 换热器Heater6.3 换热器HeatX6.1 概述1、如：开水锅炉、水杯、冰箱、空调等。

2、是许多工业部门广泛应用的通用工艺设备。

通常，在化工厂的建设中，换热器约占总投资的11％～40％。

换热器定义：换热器是用来改变物流热力学状态的传热设备。

Aspen Plus 换热器单元模块说明：模块说明功能适用对象Heater加热器或冷却器改变一股物流的热力学状态加热器、冷却器、仅涉及压力的泵、阀门或压缩机HeatX两股物流换热器模拟两股物流换热过程管壳式换热器、空冷气、板式换热器MHeatX 多股物流换热器模拟多股物流换热过程LNG 换热器等Heater模型用于模拟单股或多股物流，使其变成某一特定状态下的单股物流；也可通过设定条件来求已知组成物流的热力学状态。

Heater可以进行以下类型的单相或多相计算：1.求已知物流的泡点或者露点2.求已知物流的过热或者过冷的匹配温度3.计算物流达到某一状态所需热负荷4.模拟加热器（冷却器）或换热器的一侧5.模拟泵、压缩机、压缩机（仅改变压力，不涉及功率）进料物流（任意股）出口物流热流率（可选）热流率（可选）倾析水（可选）物料流热流入口至少一股物料流入口任意股热流可选的出口一股物料流出口一股热流可选的一股水倾析物流可选的典型的Heater 流程连接图Heater模型设定参数闪蒸规定(Flash specifications)有效相态(ValidPhase)温度Temperature蒸汽Vapor-Only压力Pressure液体Liquid-Only温度Temperature change固体Solid-Only蒸汽分率Vapor fraction汽-液Vapor-Liquid过热Degrees of superheating汽-液-液Vapor-Liquid-Liquid 过冷Degrees of subcooling液-游离水Liquid-Freewater热负荷Heatduty汽-液-游离Vapor-Liquid-Freewater Heater模型有两组模型设定参数：闪蒸规定与有效相态注意：指定压力(Pressure)，当指定值>0时，代表出口的绝对压力值；当指定值≤0，代表出口相对于进口的压力降低值。

第9章流程选项与模型分析工具作者：毕欣欣孙兰义为方便用户可以控制以及分析流程，Aspen Plus提供了一些有用的工具，这些工具设置在数据浏览窗口（Data Browser）的流程选项(Flowsheeting Options)和模型分析工具（Model Analysis Tools）目录下。

流程选项主要包括设计规定(Design Spec)、计算器(Calculator)、传递模块( Transfer ) 、平衡模块( Balance ) 。

模型分析工具主要包括灵敏度分析（Sensitivity）、优化（Optimization）、约束（Constraint）、数据拟合(Data Fit)以及工况分析(Case Study)。

9.1 流程选项9.1.1 设计规定9.1.2 计算器9.1.3 传递模块9.1.4 平衡模块9.2 模型分析工具9.2.1 灵敏度分析9.2.2 优化及约束条件9.2.3 数据拟合9.2.4 工况分析采集变量：指定期望值可以是流程变量或含某些流程变量的函数（此函数可以是任意涉及一个或多个流程变量的合法Fortran表达式）操纵变量：被调整使采集变量接近期望值可以是一个模块输入变量、过程进料物流变量或其它模拟输入变量；模拟计算出的量不能作为操纵变量设计规定的目标是期望值等于计算值，模拟时需要规定容差，在该容差范围内满足目标函数关系，停止迭代计算。

设计规定中实际满足的方程是：∣规定值-计算值∣<容差设计规定会产生必须迭代求解的回路，缺省情况下，Aspen Plus为每个设计规定生成一个收敛模块并将收敛模块排序。

设计规定在计算时，将物流或模块输入页中提供的操纵变量的值作为初值，为操纵变量提供一个合适的初值有助于减少设计规定收敛计算的迭代次数。

定义一个设计规定一般包括以下5个步骤：✓建立设计规定；✓标识设计规定中的采集变量；✓为采集变量或函数指定期望值并指定容差；✓标识操纵变量，并指定该操纵变量的上下限；✓输入可选的Fortran语句。

第2章图形界面与流程建立作者：毕欣欣孙兰义图形界面与流程建立2.1 图形界面2.2 建立流程模拟2.3 输入数据2.4 运行模拟2.5 查看结果标题栏菜单栏Next按钮模拟初始化结果显示数据浏览按钮流程显示窗口模块库主要图标功能介绍图标说明功能下一步Next 指导用户进行下一步的输入数据浏览Data Browser 浏览、编辑表和页面控制面板Run Control Panel 显示运行过程，并进行控制初始化Reinitialize 重新计算，不使用上次的计算结果开始运行Start 输入完成后，开始计算结果显示Check results 显示模拟计算的结果状态指示符号符号意义该表输入未完成该表输入完成该表中没有输入，是可选项对于该表有计算结果对于该表有计算结果，但有计算错误对于该表有计算结果，但有计算警告对于该表有计算结果，但生成结果后输入发生改变例2.1 苯和丙烯反应生成异丙苯，求产品PRODUCT 中异丙苯的摩尔流率条件：原料FEED ，105℃，0.25MPa , 苯、丙烯摩尔流率各18kmol/hr 反应器REACTOR ，绝热操作，0.1MPa ，丙烯转化率90%，反应方程式：冷凝器COOLER ，出口温度54℃，压降为0.7kPa 分离器SEP ，绝热操作，压降为6636912C H C H C H +→步骤输入数据建立流程图运行模拟查看结果启动Aspen Plus保存文件添加模块及物流全局设置输入组分物性方法进料参数模块参数启动Aspen Plus选择模板General with Metric Units运行类型Run Type选择Flowsheet 启动User Interface，选用Template设置保存类型：点击菜单栏Tools∣Options，General ∣Save options设置文件的保存类型*.apw，文档文件，二进制存储，包含输入规定、模拟结果和中间收敛信息；*.bkp，运行过程的备份文件，ASCⅡ存储，包含输入规定、结果信息；*.apwz，综合文件，二进制存储，包含模拟过程中的所有信息。