《化工流程模拟实训—AspenPlus教程孙兰义主编》配套PPS课件第10章工艺流程模拟

AspenPlus在化工过程模拟中的应用————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：AspenPlus在化工过程模拟中的应用第1章化工过程模拟概述—第2章AspenPlus模拟基础第3章流股的混合与分割过程模拟第4章压力变送过程模拟第5章分离设备模拟第6章传热设备模拟第7章塔设备模拟第8章反应器模拟第9章固体操作设备模拟第三章流股的混合与分割过程模拟学习目的:1、练习用Aspen Plus 进行流程仿真的基本步骤；2、掌握物流混合模块Mixers/Splitters的用法。

内容：课堂练习：建立以下过程的Aspen Plus 仿真模型（exercise—3。

1)：已知：将100m3/hr 的低浓酒精（乙醇20%w，水80%w，400C,1 atm)与200m3/hr 的高浓酒精（乙醇90%w,水10%w，300C,2atm)混合，混合后物流平均分为三股,一股直接输出,第二股与100 kg/hr 的甲醇水溶液混合后（甲醇95％w，水5％w，450C,1.5 bar）输出，第三股与80 kg/hr 的乙酸水溶液混合后(乙酸90%w，水10%w，350C,1。

2 bar）输出.求：三股输出物流的组成(摩尔分率与质量分率）和流量(摩尔流量及体积流量）分别是多少？课后练习：建立以下过程的Aspen Plus 仿真模型（exercise—3。

2)：1）将4000C，3 bar 下的1000m3/hr 水蒸气、1000 m3/hr 二氧化碳和1000 m3/hr 甲醇等压混合，求混合气体的温度和体积流量。

2）将4000C,30 bar 下的1000 m3/hr水蒸气、1000 m3/hr二氧化碳和1000 m3/hr 甲醇等压混合，求混合气体的温度和体积流量。

3)将4000C,300 bar 下的1000 m3/hr水蒸气、1000 m3/hr二氧化碳和1000 m3/hr 甲醇等压混合，求混合气体的温度和体积流量。

《化工流程模拟》课程教学大纲课程名称：化工流程模拟课程编号： 18000034学时：32学时学分：2学分开课学期：第 5学期课程类别：选修课程性质：学科技术基础任选课适用专业：化学工程与工艺专业先修课程：大学计算机基础、物理化学、化工原理一、课程的性质、目的与任务本课程是化学工程与工艺及应用化学专业学生的专业选修课之一。

其目的是让学生在化工专业知识和实践的基础上，做进一步的拓展，以巩固和提高学生的计算机理论与应用能力，使学生了解和掌握当前化工领域中设计过程的应用软件及其功能，同时培养学生利用计算机进行化工流程模拟的能力，为今后从事化工设计、新工艺流程的开发研究提供初步能力。

本课程主要是根据化工过程的数据，其中包括进料的温度、压力、流量、组成，有关的工艺操作条件，工艺规定，产品规格以及相关的设备参数，采用Aspen Plus模拟软件，将由多个单元操作组成的化工流程用数学模型描述，模拟实际的生产过程，并通过改变各种有效条件得到所需要的结果。

二、基本要求熟悉Aspen Plus模拟环境，掌握物性方法的选择和物性的分析，了解物性参数的估算和物性数据的回归。

熟练掌握主要单元模块包括混合器、分离器、压力变送设备、换热器、塔和反应器的模拟操作。

掌握小型的稳态过程系统模拟、设计和优化操作。

了解采用Aspen Plus进行化工厂的综合性设计操作。

根据大纲要求，选用孙兰义主编，化学工业出版社出版的《化工流程模拟实训-Aspen Plus教程》作为教材。

因为该教材与大纲要求基本适应。

在教学方法上采用课堂讲解、课堂演示以及学生上机实践相结合的方法，讲授运用Aspen Plus对常见化工单元进行模拟计算的过程和方法，再通过运用Aspen Plus软件模拟实际化工过程，穿插讲解化工系统的模拟算法（序贯模块法、联立方程法和联立模拟法），以使学生掌握Aspen Plus软件模拟计算的收敛方法和收敛过程的选择与调整。

三、教学内容第一章绪论了解本课程的任务，化工过程模拟的发展概况，本课程的内容、学习要求及学习方法。

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气分装置流程模拟计算
一、工艺流程简述
气分装置是炼油厂后续加工加工装置之一。

它的主要作用是把炼厂深加工装置出来的液化气组份，通过常精馏的方法的分离出丙烷、碳四，高纯度的丙烯。

气分装置一般由三个塔系组成，第一个脱除液化气中比碳四重的组份，叫脱丙烷塔，第二个脱除液化气中比碳二轻的组份，叫脱乙烷塔，第三个塔顶出高纯度的丙烯产品，塔底得到碳三液化气，叫丙烯精馏塔，该塔塔板数较多一般分为两个塔，有的气分装置还有碳四分离塔。

气分装置其工流流程如图5-1所示，所涉及主要模块有进料泵（P101），脱丙烷塔（T101）、脱乙烷塔进料泵（P102），脱乙烷塔（T102）、丙烯精馏塔（T103AB）。

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图5-1 气分装置模拟计算流程图
A1液化气进料；1B碳四出料；2T轻组份排放；3T丙烯产品；3B碳三液化气
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二、需要输入的主要参数
1、装置进料数据
2、单元操作参数
3、设计规定
三、软件版本
采用ASPEN PLUS 软件12.1版本，文件名QF24.APW。

欢迎您的下载，资料仅供参考！
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Aspen入门篇化工流程模拟与AspenPlus为了和大家一起学习基础化工应用知识，科普化工特推出Aspen Plus 系列教程，主要包括：Aspen 入门篇（Aspen简介和物性方法）、Aspen 进阶篇（Aspen 基础单元模拟）、Aspen 技巧篇（Aspen 设计/分析工具）和Aspen 实战篇（Aspen 经典实例）。

欢迎大家持续关注，今天介绍：Aspen入门篇1—化工流程模拟与AspenPlus。

本篇目的：介绍一般的化工流程模拟概念和Aspen Plus功能。

一、化工流程模拟1、化工流程模拟的概念化工流程模拟是指使用计算机程序定量模拟一个化学过程的特性方程。

其主要过程是根据化工过程的数据，采用适当的模拟软件，将由多个单元操作组成的化工流程用数学模型描述，模拟实际的生产过程，并在计算机上通过改变各种有效条件得到所需要的结果。

2、化工流程模拟的功能1）科学研究、开发新工艺2）进行新装置的设计3）进行旧装置的改造4）生产装置调优和故障诊断3、流程模拟实例含苯（BENZENE，C6H6）和丙烯（PROPENE,C3H6）的原料物流FEED进入反应器REACTOR，经反应生成异丙苯（PRO-BEN,C9H12）,反应后的混合物经冷凝器COOLER冷凝，再进入分离器SEP，分离器SEP顶部物流RECYCLE循环回反应器REACTOR，分离器SEP底部物流作为产品PRODUCT流出，流程如下图所示，求产品PRODUCT中异丙苯的摩尔流率。

原料物流FEED温度为105℃，压力为0.25MPa，苯和丙烯的摩尔流率均为18kmol/h, 反应器REACTOR绝热操作，压力为0.1MPa，反应方程式为：C6H6+C3H6→C9H12其中丙烯的转化率为90%。

冷凝器COOLER的出口温度为54℃，压降为0.7kPa；分离器SEP绝热操作，压降为0。

如此复杂的过程手算很困难，但使用化工过程模拟仿真软件就能很简单的解决了，这里只是举例说明化工流程模拟的作用，具体的解决过程见后面说明。

第10章工艺流程模拟作者：王丁丁孙兰义目录⏹10.1 带循环的工艺流程⏹10.2 工艺流程模拟10.1 带循环的工艺流程模拟⏹化工流程中的循环回路大多数化工流程模拟都存在循环回路，存在两种循环：●组分循环（循环质量和能量）●热量循环（仅仅循环能量）PurgeCompositional RecycleProductFeedThermal Recycle●独立循环回路(Independent Loop)●嵌套循环回路(Nested Loop)●交叉循环回路(Interconnected Loop)U1U6U7U4U5U3U2S1S2S3S4S5S6S7S8S9R1R2U1U6U7U4U5U3U2S1S2S3S4S5S6S7S8S9R1R2U1U6U7U4U5U3U2S1S2S3S4S5S6S7S8R1⏹循环回路的种类⏹化工流程模拟的计算方法●序贯模块法●联立方程法●联立模块法⏹在大多数过程模拟软件中(包括ASPEN、PRO/II)，某一时间只计算(模拟)一个单元(采用序贯模块法)，单元和物流计算的先后次序称为计算顺序。

⏹计算的顺序是自动按照模拟流程的信息流的顺序进行计算的，而信息流取决于化工过程的规定。

通常，过程原料物流的变量是指定的。

⏹如果流程中存在循环物流，则需在包含循环物流的流程段，迭代计算直至流程计算收敛。

⏹主流程处理顺序●从原料物流(Feed streams)到产物物流(Product streams)的流程顺序，称为主流程处理顺序(Main Flow Processing Sequence)。

U1U6U7U4U5U3U2S1S2S3S4S5S6S7S8S9S10R1●计算顺序必须包括所有的流程单元●计算顺序无须和主流程顺序相同，给定不同物流的初始假设值可选择不同的计算顺序，有时候可加速计算的收敛速度U1U6U7U4U5U3U2S1S2S3S4S5S6S7S8S9S10R1Recycle Stream Guessed Calculation SequenceR1U1，(U2，U3，U4，U5)，U6S3U1，(U3，U4，U5 ，U2)，U6S4U1，(U4，U5 ，U2，U3)，U6S6U1，(U5 ，U2，U3，U4)，U6主流程处理顺序⏹撕裂流●撕裂流是Aspen Plus给出其初始估值的一股物流，并且该估值在迭代过程中逐次更新，直到连续的两个估值在规定的容差范围内为止●撕裂流与循环物流是相关的，但又与循环物流不一样●要确定由Aspen Plus选择的撕裂流，可在ControlPanel（控制面板）中的“Flowsheet Analysis（流程分析）”页面查看●用户确定的撕裂流可在Convergence/Tear页面进行规定●为撕裂流提供估计值可以促进或者加快流程收敛（极力推荐，否则缺省值为零）●如果输入了“回路”中的某个物流的信息，Aspen撕裂流举例S1S2S3S6S4S7S5MIXERB1MIXERB2FSPLITB3FSPLITB4●哪个是循环物流？●哪个可能是撕裂流？●哪个是最好的撕裂流选择？S7S6S7和S6S2和S4S3S3（只需要一个撕裂流，而其它选择都是两个）⏹撕裂流举例⏹撕裂流与计算顺序的关系●在默认状态下，Aspen总是取撕裂流数为最小时的计算顺序●最小切断物流数时的计算顺序并不一定是最佳的计算顺序循环工艺流程⏹循环回路流程模拟的解决方法● 1.为循环物流提供合适的初始值● 2.选择合适的单元计算顺序在默认状态下，ASPEN总是取切断物流数为最小时的计算顺序；最小切断物流数时的计算顺序并不一定是最佳的计算顺序。