ASPEN-PLUS-介绍及模拟实例
- 格式：ppt
- 大小：2.23 MB
- 文档页数：75
下载文档原格式
合集下载
AspenPlu反应器模拟介绍
设定方式有 7 个可选项：
1、反应器体积 (Reactor 2、停留时间 (Residence 4、反应器体积和相体积分率 5、反应器体积和相停留时间 6、停留时间和相体积分率 Volume) 7、相停留时间和体积分率 Time) 3、反应器体积和相体积 (Reactor Volume & Volume Fraction) Residence Time) (Reactor Time & PhasePhase Volume) 只需输入物料在反应器中的平均停 (ResidenceVolumeTime &Volume Fraction) ) (Phase Residence & Phase Volume Fraction 只需输入反应器的体积。 (Reactor 必须输入反应器体积和气相/凝聚相 必须输入反应器体积和气相/凝聚相所 必须输入物料在反应器中的总平均停 必须输入气相/凝聚相在反应器中的停 留时间。 必须输入反应器体积和气相/凝聚相 在反应器中的停留时间。 占的体积分率。 留时间和气相/凝聚相所占的体积分率。 留时间和所占的体积分率。 所占的体积。
RYield —— 模型设定
模型设定包含操作条件设定和有效相态设定：
1、操作条件 (Operation Conditions)
(1) 压力； (2) 温度/热负荷
2、有效相态 (Valid Phases)
汽 / 液 / 固 / 汽-液 / 汽-液-液 / 液-游离水 / 汽-液-游离水
RYield —— 产率
RYield — 示例（2）
若在示例（1）的原料气中 加入 25 kmol/hr 氮气，其余条 件不变，计算结果会发生什么 变化？
RYield — 示例（3）
以示例（2）的结果为基础， 在Ryied模块的产率设置项中 将氮气设置为惰性组份，重新 计算，结果如何？
1、反应器体积 (Reactor 2、停留时间 (Residence 4、反应器体积和相体积分率 5、反应器体积和相停留时间 6、停留时间和相体积分率 Volume) 7、相停留时间和体积分率 Time) 3、反应器体积和相体积 (Reactor Volume & Volume Fraction) Residence Time) (Reactor Time & PhasePhase Volume) 只需输入物料在反应器中的平均停 (ResidenceVolumeTime &Volume Fraction) ) (Phase Residence & Phase Volume Fraction 只需输入反应器的体积。 (Reactor 必须输入反应器体积和气相/凝聚相 必须输入反应器体积和气相/凝聚相所 必须输入物料在反应器中的总平均停 必须输入气相/凝聚相在反应器中的停 留时间。 必须输入反应器体积和气相/凝聚相 在反应器中的停留时间。 占的体积分率。 留时间和气相/凝聚相所占的体积分率。 留时间和所占的体积分率。 所占的体积。
RYield —— 模型设定
模型设定包含操作条件设定和有效相态设定：
1、操作条件 (Operation Conditions)
(1) 压力； (2) 温度/热负荷
2、有效相态 (Valid Phases)
汽 / 液 / 固 / 汽-液 / 汽-液-液 / 液-游离水 / 汽-液-游离水
RYield —— 产率
RYield — 示例（2）
若在示例（1）的原料气中 加入 25 kmol/hr 氮气，其余条 件不变，计算结果会发生什么 变化？
RYield — 示例（3）
以示例（2）的结果为基础， 在Ryied模块的产率设置项中 将氮气设置为惰性组份，重新 计算，结果如何？
Aspen plus简介与经济评估中的应用实例
Aspen简介
1.ASPEN（Advanced System for Process Engineering） 其作为流程模拟与优化软件，不仅能模拟不同的工艺流程并给出详 细的热量和物料衡算结果，而且还能估计设备大小和提供投资、操 作费用及进行经济可行性的初步估算，最新版本为Aspen One V7.2。 2.新版本的Aspen Plus 模块可以方便的调用NIST数据库进行物性查 询和估算。总体而言，Aspen Plus模拟是基于静态的，需使用 Dynamics才能完成相应的动态模拟。另外，使用该模块的灵敏度 分析以及优化子功能，可以方便的进行工况变化分析和寻优。 3. Exchanger Design and Rating 模块可以对各种类型的换热器 进行设计和模拟，并对换热网络做进一步的优化分析。
第三步：点击运行，得到输出结果
需要什么样的输出结果，可以在下面的 界面设置
输出结果的表格形式
甲醇合成分离 S tream ID F rom To P hase S ub stream: MIX E D Mo le Flow CO CO 2 H2 CH 4 N2 H2 O CH 40 Mo le Frac CO CO 2 H2 CH 4 N2 H2 O CH 40 Mass Flow CO CO 2 H2 CH 4 N2 H2 O CH 40 Mass Frac CO CO 2 H2 CH 4 N2 H2 O CH 40 T otal Flow T otal Flow T otal Flow T emperature P ressure V ap or Frac L iq uid Frac S olid F rac E nthalpy E nthalpy E nthalpy E ntrop y E ntrop y D en sity D en sit
aspen plus辅助案例
目录一、软件基本应用 (3)二、物性系统的应用 (27)三、常用词汇表 (40)一、软件基本应用练习一：异丙苯工厂(文件：CAD0001.Bkp)利用教材P28页条件，模拟异丙苯工厂。
题目介绍：苯和丙烯在反应器中发生烃化反应生成异丙苯，丙烯的转化率为90%，反应产物经冷却器冷到130℉进入闪蒸罐在1个大气压下绝热闪蒸，罐顶气相循环至反应器入口，液相为产品。
物性方法：RK-SOA VE主要掌握内容：1、选择模板，进入软件。
2、绘制模拟流程并进行修饰。
3、选择单位制。
4、订制报告内容。
5、定义组分。
6、选择物性方法。
7、定义物流条件。
8、定义单元设备操作条件。
9、查看计算结果。
10、通过习题掌握建立模拟的基本步骤。
练习二：苯分离(文件：CAD0002.Bkp)利用教材P66页条件，模拟苯分离流程。
题目介绍：含有氢气、甲烷、苯、甲苯的混合物经过一个冷却器及两个闪蒸罐分离苯溶液中的轻组分。
物性方法：PEN-ROB主要掌握内容：1、选择模板，进入软件。
2、绘制模拟流程并进行修饰。
3、选择单位制。
4、订制报告内容。
5、定义组分。
6、选择物性方法。
7、定义物流条件。
8、定义单元设备操作条件。
9、查看计算结果。
10、通过习题掌握建立模拟的基本步骤。
练习三：分馏塔简捷设计与严格核算模型的应用：(文件：DSTWU1.Bkp)题目介绍：拟分离由丙烷、正丁烷、异丁烷、异戊烷、正戊烷、正己烷组成的混合物，要求塔顶正丁烷的摩尔回收率达到99.08%，异戊烷的摩尔回收率 1.124%，用冷却水作塔顶全凝器的冷却介质；操作压力4.4个大气压，根据上述条件设计一个分离流程。
其他条件见P81页。
物性方法：PEN-ROBCOLUMN正丁烷 30异戊烷 20正戊烷 15正己烷 20主要掌握内容：1、正确选择模型。
2、了解分馏塔简捷设计和严格核算模型的区别及应用范围。
3、学会两种模型的基本应用。
4、利用初步设计结果进行严格核算。
5、学会使用设计规定完善设计。
ASPENPLUS介绍及模拟实例
ASPENPLUS介绍及模拟实例ASPENPLUS具有广泛的应用领域，包括石化、炼油、化肥、热力、制药、生化工程等。
它可以用于模拟各种化工过程，例如分离、混合、反应、蒸馏、液-液/气-液萃取、吸收、脱吸附、干燥等。
ASPENPLUS使用了一套成熟的计算方法和数学模型，可以准确地预测化工过程的性能指标，为工程师提供决策支持。
ASPENPLUS的建模过程包括定义组分、定义装置流程、定义物理特性、定义热力学模型、定义操作条件、定义单元操作、定义修正参数等。
用户可以根据具体的工艺流程需求，选择不同的模拟单元进行组合，以实现整个过程的模拟。
在模拟过程中，用户可以通过调整操作条件和设备参数，进行优化设计，以实现最佳的性能。
下面以丙烯酸酯生产过程为例，介绍ASPENPLUS的模拟实例。
丙烯酸酯是一种重要的化工原料，广泛应用于合成高分子材料、油墨、粘合剂等。
其主要生产过程是通过异丁烯与甲基丙烯酸酯在催化剂存在下进行反应生成。
为了实现丙烯酸酯的高选择性产率，需要优化反应过程的操作条件和装置结构。
首先，在ASPENPLUS中定义组分，包括异丁烯、甲基丙烯酸酯、丙烯酸酯和副产物。
然后，定义装置流程，包括进料反应器、分离塔和产品收集器。
接下来，定义物理特性，如温度、压力、流量等。
充分考虑物料的热力学性质，确保模拟过程的准确性。
在物理特性定义完成后，需要定义热力学模型。
根据反应过程的实际情况，选择适当的热力学模型，并确定模型参数。
在反应过程中，可以设置反应器的温度、压力和催化剂的用量，以及反应物的摩尔比例。
定义好热力学模型后，需要定义操作条件。
根据实际工艺需求，设置反应器的温度和压力，以及进料和产物的流量。
可以使用ASPENPLUS提供的优化算法，通过调整操作条件，实现产物选择性的优化。
最后，定义单元操作，包括进料反应器、分离塔和产品收集器的模型和参数。
分离塔的模型可以选择蒸馏、吸收或萃取等。
通过定义修正参数，可以对模拟过程进行细致的调整和修改，以实现更准确的模拟结果。
Aspenplus简介与经济评估中的应用实例解读
应用例子2 –甲醇生产的灵敏度分析
第二步：依次完成组分输入，进料条件设定，
以及其他塔器的 设定。
应用例子2 –甲醇生产的灵敏度分析 -组分输入
应用例子2 –甲醇生产的灵敏度分析 -进料条件设置
应用例子2 –甲醇生产的灵敏度分析 -塔器设定部分，以合成塔为例
应用例子2 –甲醇生产的灵敏度分析
第三步：点击运行，得到输出结果
பைடு நூலகம்
需要什么样的输出结果，可以在下面的 界面设置
输出结果的表格形式
甲醇合成分离 S tream ID F rom To P hase S ub stream: MIX E D Mo le Flow CO CO 2 H2 CH 4 N2 H2 O CH 40 Mo le Frac CO CO 2 H2 CH 4 N2 H2 O CH 40 Mass Flow CO CO 2 H2 CH 4 N2 H2 O CH 40 Mass Frac CO CO 2 H2 CH 4 N2 H2 O CH 40 T otal Flow T otal Flow T otal Flow T emperature P ressure V ap or Frac L iq uid Frac S olid F rac E nthalpy E nthalpy E nthalpy E ntrop y E ntrop y D en sity D en sity A v erage MW L iq V o l 60 F cu m/h r J/kmo l J/kg J/sec J/kg -K k mol/cu m k g/cum k mol/h r k g/hr cu m/h r K N /sqm 2 .2 32 40 E-4 .01 86 06 9 9 .6 57 62 E-5 2 .3 28 89 E-
aspen使用入门第6讲plus换热器的模拟(60页)
■ 换热器方位 Exchanger orientation
■ 密封条数 Numberof sealing strip pairs
■ 管程流向 Direction of tubeside flow
■ 壳内径
Inside shell diameter
■ 壳/管束间隙 Shell to bundle clearance
5.3.2 换热器计算方程
■ 换热器的标准方程是： Q=U× A× LMTD 这里LMTD是对数平均温差，此方程用于纯逆流 流动的换热器。
■ 通用方程是： Q=U× A× F × LMTD 这里F是校正因子，考虑了偏离逆流流动的程度
■ 在Setup Specifications页上用LMTD Correction Factor区域输入LMTD校正因子。
Block Options
替换这个模块的物性、模拟选项、诊断消息水平和报告选项的全 局值。
Results
浏览结果、质量和能量平衡、压降、速度和区域分析汇总。
Detailed Results
浏览详细的壳程和管程的结果以及关于翅片管、折流挡板和管嘴 的信息。
Dynamic
规定动力学模拟的参数。
5.3.1 HeatX—计算类型
TEMA壳体类型
壳体尺寸
■ Geometry Shell页也包含了两个重要的壳 体尺寸：
· 壳体内径 · 壳体到管束的最大直径的环形面积
Outer Tube Limit 管束外层的最大直径
Shell Diameter 壳体直径
Shell to Bundle Clearance 壳层到管束的环形面积
HeatX——管程参数（2）
HeatX——管程参数（3）
化工流程模拟AspenPlus实例教程第二版课程设计
化工流程模拟AspenPlus实例教程第二版课程设计1. 简介本课程设计旨在介绍化工流程模拟软件AspenPlus的应用。
通过实例教程的方式，让学生了解AspenPlus软件的基本功能、建模方法、过程模拟，从而掌握化工流程模拟技术。
本教程为第二版，相较于第一版教程，内容更加完善，实例更加充分。
2. 实验内容本课程设计共包括四个实验，分别是：实验一：单元操作建模与模拟本实验旨在介绍AspenPlus软件的基本操作和单元操作建模方法。
学生需要完成以下内容：1.熟悉AspenPlus软件基本操作；2.建立一个简单的加热器模型；3.进行模拟操作，获得加热器的温度变化曲线；4.修改模型参数，观察加热器温度的变化趋势。
实验二：化工反应器建模与模拟本实验旨在介绍化工反应器建模方法。
学生需要完成以下内容：1.建立一个简单的反应器模型；2.添加反应物和催化剂；3.进行模拟操作，获得反应物浓度和反应温度的变化曲线；4.修改反应器参数和操作条件，观察反应物浓度和反应温度的变化趋势。
实验三：化工分离过程建模与模拟本实验旨在介绍化工分离过程建模方法。
学生需要完成以下内容：1.建立一个简单的分离过程模型；2.添加原料和分离介质；3.进行模拟操作，获得分离程度的变化曲线；4.修改分离过程参数和操作条件，观察分离程度的变化趋势。
实验四：化工流程建模与模拟本实验旨在介绍化工流程建模方法。
学生需要完成以下内容：1.建立一个化工流程模型；2.添加各种单元操作，包括加热器、反应器和分离器等；3.进行模拟操作，获得化工流程的各项数据指标；4.修改流程参数和操作条件，观察各项数据指标的变化趋势。
3. 实验要求学生需要完成实验报告，对实验过程中的问题、解决方法、结果进行总结，形成完整的实验报告。
实验报告需要包括以下内容：1.实验目的和意义；2.实验原理和步骤；3.实验结果和数据分析；4.实验心得和体会。
4. 实验要求1.每个学生独立完成实验，不得相互抄袭；2.实验报告需要符合科技论文写作规范；3.实验报告需要提交纸质版和电子版，电子版格式为pdf或word；4.实验报告提交截止时间为本学期最后一周。
Aspen_plus软件介绍
ASPEN PLUS——工艺流程模拟软件blueski推荐[2008-9-29]出处：来自网上作者：不详Aspen Plus功能Aspen Plus AspenTech工程套装软件(AES)的一个成员，它是一套非常完整产品，特别对整个工厂、企业工程流程工程实践和优化和自动化有着非常重要的促进作用。
自动的把流程模型与工程知识数据库、投资分析，产品优化和其它许多商业流程结合。
Aspen Plus包括数据，物性，单元操作模型，内置缺省值，报告及为满足其它特殊工业应用所开发的功能。
比如像电解质模拟，Aspen Plus主要的功能如下：EO模型：方程模型有着先进参数管理和整个模拟的灵敏分析或者是模拟特定部分的分析。
序贯模块法和面向方程的解决技术允许用户模拟多嵌套流程。
即使很小问题也能很快地、精确的解决，比如像塔的 divided sumpsimulation.ActiveX (OLE Automation)控件. 可以和微软 Excel 和 Visual Basic 方便的连接，支持 OLE （对象链接与嵌入）功能，比如像复制，粘贴或链接。
全面的单元操作：包括气/液，气/液/液，固体系统和用户模型。
ACM Model Export选项：用户可以在 Aspen Custom Modeler （ ACM ）创建模拟模型和编译。
编译好的模型可以应用在 Aspen Plus 静态模拟中，可以是序贯模块法模式下或面向方程的解决方案的模式下。
热力学物性：物性模型和数据是得到精确可靠的模拟结果的关键。
Aspen plus 使用广泛的、已经验证了的物性模型，数据和 Aspen Properties 中可用估算方法，它涵盖了非常广泛的范围——从简单的理想物性流程到非常复杂的非理想混合物和电解质流程。
内置数据库包含有8500种组分物性数据，包括有机物，无机物，水合物，和盐类；还有 4000 种二元混合物的37,000 组二元交互数据，二元交互数据来自于 Dortmund 数据库，获得DECHEMA 授权。
化工流程模拟软件AspenPlus的介绍专题资料集锦(一)
化工流程模拟软件 AspenPlus的介绍专题资料 集锦（一）
更新时间：2015-1-30
以下是小编整理的一些有关化工流程模拟软件AspenPlus的介绍专题资
料,其中包括了有关AspenPlus的基本介绍、以及相应的应用案例。有关 文档的下载，可以到研发埠网站的专题模块，输入相应的专题名，搜索 到相应的专题二：己二腈生产装置同系物精馏塔的模拟与优化
从一级氰化工段及异构化工段中得到的线性戊烯腈及氢氰酸、催化剂体系、 路易斯酸等物料进入到二级氰化反应器RCSTR中反应，产物经泵提到脱轻塔
T101分离出轻组分，塔釜物流进人到戊烯腈分离塔T102脱去沸点较低的戊烯
腈同系物体系，塔釜物流经过脱高塔T103后，塔顶得到己二腈和2一甲基戊二
功能简介
Aspen Plus是AspenTech工程套装软件(AES)的一个成员，它是一套 非常完整产品，特别对整个工厂、企业工程流程工程实践和优化和自动化有 着非常重 要的促进作用。自动的把流程模型与工程知识数据库、投资分析， 产品优化和其它许多商业流程结合。 Aspen Plus包括数据，物性，单元操
基本介绍
什么是Aspen Plus Aspen Plus是大型通用流程模拟系统，源于美国能源部七十年代后期在麻省 理工学院（MIT）组织的会战，开发新型第三代流程模拟软件。该项目称为“
过程工程的先进系统”，并于1981年底完成。1982年为了将其商品化，成立
了AspenTech公司，并称之为Aspen Plus。
Specification 功能、数据拟合、优化功能、开放的环境、详细的换热器设
计和核算
视频资料：
AspenPlus模拟甲醇精馏
aspen模拟管径与流速的关系
经典案例 案例一：催化吸收稳定系统流程模拟计算
更新时间：2015-1-30
以下是小编整理的一些有关化工流程模拟软件AspenPlus的介绍专题资
料,其中包括了有关AspenPlus的基本介绍、以及相应的应用案例。有关 文档的下载，可以到研发埠网站的专题模块，输入相应的专题名，搜索 到相应的专题二：己二腈生产装置同系物精馏塔的模拟与优化
从一级氰化工段及异构化工段中得到的线性戊烯腈及氢氰酸、催化剂体系、 路易斯酸等物料进入到二级氰化反应器RCSTR中反应，产物经泵提到脱轻塔
T101分离出轻组分，塔釜物流进人到戊烯腈分离塔T102脱去沸点较低的戊烯
腈同系物体系，塔釜物流经过脱高塔T103后，塔顶得到己二腈和2一甲基戊二
功能简介
Aspen Plus是AspenTech工程套装软件(AES)的一个成员，它是一套 非常完整产品，特别对整个工厂、企业工程流程工程实践和优化和自动化有 着非常重 要的促进作用。自动的把流程模型与工程知识数据库、投资分析， 产品优化和其它许多商业流程结合。 Aspen Plus包括数据，物性，单元操
基本介绍
什么是Aspen Plus Aspen Plus是大型通用流程模拟系统，源于美国能源部七十年代后期在麻省 理工学院（MIT）组织的会战，开发新型第三代流程模拟软件。该项目称为“
过程工程的先进系统”，并于1981年底完成。1982年为了将其商品化，成立
了AspenTech公司，并称之为Aspen Plus。
Specification 功能、数据拟合、优化功能、开放的环境、详细的换热器设
计和核算
视频资料：
AspenPlus模拟甲醇精馏
aspen模拟管径与流速的关系
经典案例 案例一：催化吸收稳定系统流程模拟计算
化工流程模拟实训：Aspen_Plus教程_第5章流体输送单元模拟
等熵压缩机 Isentropic Compressor
等熵汽轮机 Isentropic Turbine
5.3 压缩机Compr——连接
压缩机是将 机械能转变为 气体能量，用 以给气体增压 或输送的机械 。按增压程度 由低到高又可 以分为通风机 、鼓风机和压 缩机。
5.3 压缩机Compr——连接 Compr 模型的连接图如下：
流率，m3/hr 20
扬程，m
40
10
5
3
250 300 400
5.3 压缩机Compr
Compr 模型用于模拟四种单元设备
多变离心压缩机 Polytropic Centrifugal Compressor
多变正排量压缩机 Polytropic Positive Displacement Compressor
有6种计算模型供选用
计算模型 等熵模型 ASME等熵模型 GPSA等熵模型 ASME多变模型 GPSA多变模型 正排量模型
英文对照 Isentropic Isentropic using ASME method Isentropic using GPSA method Polytropic using ASME method Polytropic using GPSA method Positive displacement
5.3 压缩机Compr——模块参数（2）
选择类型 规定出口条件
等熵效率
多变效率
机械效率
规定效率
5.3 压缩机Compr——效率（1） 等熵效率 Isentropic Efficiency 对于压缩机
对于汽轮机
5.3 压缩机Compr——效率（2）
多变效率
等熵汽轮机 Isentropic Turbine
5.3 压缩机Compr——连接
压缩机是将 机械能转变为 气体能量，用 以给气体增压 或输送的机械 。按增压程度 由低到高又可 以分为通风机 、鼓风机和压 缩机。
5.3 压缩机Compr——连接 Compr 模型的连接图如下：
流率，m3/hr 20
扬程，m
40
10
5
3
250 300 400
5.3 压缩机Compr
Compr 模型用于模拟四种单元设备
多变离心压缩机 Polytropic Centrifugal Compressor
多变正排量压缩机 Polytropic Positive Displacement Compressor
有6种计算模型供选用
计算模型 等熵模型 ASME等熵模型 GPSA等熵模型 ASME多变模型 GPSA多变模型 正排量模型
英文对照 Isentropic Isentropic using ASME method Isentropic using GPSA method Polytropic using ASME method Polytropic using GPSA method Positive displacement
5.3 压缩机Compr——模块参数（2）
选择类型 规定出口条件
等熵效率
多变效率
机械效率
规定效率
5.3 压缩机Compr——效率（1） 等熵效率 Isentropic Efficiency 对于压缩机
对于汽轮机
5.3 压缩机Compr——效率（2）
多变效率
1-2 ASPEN_PLUS的基本操作
➢RADFRAC模型能严格地模拟多级气液平衡操作，包 括吸收、汽提、有再沸器的吸收和汽提、萃取和共沸 蒸馏，以及高度非理想体系的分馏过程。RADFRAC 能严格计算任一塔板上两个液相的存在，也可以简单 地假设第二液相为纯水。
第10页
Aspen Plus具有完整的分馏模型
➢MULTIFRAC可以有效地计算互连的多塔分馏系统， 如原油蒸馏、减压塔、催化裂化分馏塔、吸收塔、解 吸塔 、空气分馏塔以及有热交换的塔系统。
• 编滤电的解洗模质涤系型机统。和有倾三析个器电。解此质外物，性As参pe数n P数lu据s中库所：有水的数单据元库操包作括都纯适物合质于的各
性处种质理离常固子数体和估，分算例子系如溶统闪质（ 蒸的和P性C加E质S）热；器能固模够体型通和能过Ba计输rin算入数固分据体子库的结包能构括量和盐平易类衡测组，性分而质性反（质例；如沸
第12页
Aspen Plus具有完整的反应器模型
• RBATCH反应模型可处理单相或两相的动态反应，可 选用连续进料和出料。
• RGIBBS是根据GIBBS自由能极小的基本原理，它能描 述单相化学平衡、相平衡，也能同时描述化学平衡和 相平衡，可以处理固、液多相系统。RGIBBS能自动决 定实际存在的相数。
AspenONE™作为第一流的领先产品将AspenTech公司的所有产品统一 • ASPEN ENGINEERING SUITE(ASPEN PLUS、HYSYS等>40个软件) • ASPEN OPERATION MANAGER • ASPEN Manufacturing SUITE • ASPEN Supply Chain
作参数限制范围时，具有很大的灵活性。 Aspen Plus的一大特点是能将流 程模拟和优化同时收敛，这样使得收敛更加迅速而可靠。
第10页
Aspen Plus具有完整的分馏模型
➢MULTIFRAC可以有效地计算互连的多塔分馏系统， 如原油蒸馏、减压塔、催化裂化分馏塔、吸收塔、解 吸塔 、空气分馏塔以及有热交换的塔系统。
• 编滤电的解洗模质涤系型机统。和有倾三析个器电。解此质外物，性As参pe数n P数lu据s中库所：有水的数单据元库操包作括都纯适物合质于的各
性处种质理离常固子数体和估，分算例子系如溶统闪质（ 蒸的和P性C加E质S）热；器能固模够体型通和能过Ba计输rin算入数固分据体子库的结包能构括量和盐平易类衡测组，性分而质性反（质例；如沸
第12页
Aspen Plus具有完整的反应器模型
• RBATCH反应模型可处理单相或两相的动态反应，可 选用连续进料和出料。
• RGIBBS是根据GIBBS自由能极小的基本原理，它能描 述单相化学平衡、相平衡，也能同时描述化学平衡和 相平衡，可以处理固、液多相系统。RGIBBS能自动决 定实际存在的相数。
AspenONE™作为第一流的领先产品将AspenTech公司的所有产品统一 • ASPEN ENGINEERING SUITE(ASPEN PLUS、HYSYS等>40个软件) • ASPEN OPERATION MANAGER • ASPEN Manufacturing SUITE • ASPEN Supply Chain
作参数限制范围时，具有很大的灵活性。 Aspen Plus的一大特点是能将流 程模拟和优化同时收敛，这样使得收敛更加迅速而可靠。
AspenPlu反应器模拟介绍
精选ppt
11
RStoic — 示例（2）
反应和原料同示例（1），若 反应在恒压及绝热条件下进行， 系统总压为0.1013 MPa，反应器进 口温度为950 ℃，当反应器出口处 CH4转化率为73%时，反应器出口 温度是多少？
精选ppt
12
RYield——产率反应器
性质：根据每一种产与输入物流间的产 率关系进行反应，只考虑总质量 平衡，不考虑元素平衡。
包含两种反应器。
1、化学计量反应器（RStoic）
Stoichiometric Reactor 2、产率反应器（RYield）
Yield Reactor
精选ppt
3
RStoic — 化学计量反应器
性质：按照化学反应方程式中的计量关 系进行反应，有并行反应和串联 反应两种方式，分别指定每一反 应的转化率或产量。
精选ppt
15
RYield —— 模型设定
模型设定包含操作条件设定和有效相态设定：
1、操作条件 (Operation Conditions)
(1) 压力； (2) 温度/热负荷
2、有效相态 (Valid Phases)
汽 / 液 / 固 / 汽-液 / 汽-液-液 / 液-游离水 / 汽-液-游离水
用途：只知化学反应式和各产物间的相 对产率，不知化学计量关系。
精选ppt
13
RYield —— 连接
精选ppt
14Hale Waihona Puke RYield —— 模型参数
RYield 模块有五组模型参数：
1、模型设定 (Specifications) 2、产率 (Yield) 3、闪蒸选项 (Flash Options) 4、粒度分布 (PSD) 5、组分属性 (Component Attr.)
化工流程模拟AspenPlus实例教程第二版课程设计 (2)
化工流程模拟AspenPlus实例教程第二版课程设计背景化工工程是指将原料通过化学变化经过一系列的工艺操作，转变成为有用的产品或半成品的工程技术。
而流程模拟是指将一个化工流程从原料到最终产品的整个过程，转化为一系列数学方程，通过计算机模拟这些方程，得到化工生产过程中实际情况的仿真技术。
AspenPlus是流程模拟软件领域的翘楚，它集成了热力学、物化性质数据库以及流程模拟引擎，广泛应用于包括化工、石化、新能源、制冷等诸多领域。
本文将介绍如何使用AspenPlus进行化工流程模拟。
涉及技术化工流程模拟的入门难度相对较高，需要涉及诸多领域的知识。
以下是本教程所涉及到的主要技术：1.化学工艺化学工艺包括物理化学、有机化学、无机化学、分析化学等多个方面。
2.热力学热力学是研究热与能量转化的科学。
其中最常用到的知识是热力学第一法则和热力学第二法则。
3.流体力学流体力学是研究流体（液体、气体）运动和变形规律及其作用的学科。
4.数学化工流程模拟需要用到多个数学知识，如微积分、线性代数、概率统计等。
设计目标本文设计目标为针对初学者，介绍如何使用AspenPlus进行化工流程模拟。
设计中将主要涉及以下内容：1.随机数生成器2.物性参数调节器3.简单的化工流程模拟4.更加复杂的化工流程模拟案例实现步骤步骤一：安装AspenPlus根据AspenTech官网提供的安装指南，完成AspenPlus的安装。
步骤二：创建新项目新建AspenPlus项目，并开启流程模拟界面。
步骤三：建立模型建立随机数生成器和物性参数调节器。
随机数生成器随机数生成器是用于快速生成随机数的工具，用于调节参数的随机性。
RANDU 1001 ! randu随机数生成器，初始数为1001物性参数调节器物性参数调节器是用于修改反应过程参数的工具。
TEMP 500.0 ! 修改温度为500K步骤四：建立流程建立简单的化工流程模拟。
A =B +C ! 反应A由B和C生成D =E +F ! 反应D由E和F生成步骤五：实现复杂化工流程模拟案例实现一个更为复杂的化工流程模拟案例。
ASPEN-PLUS-反应器模拟教程
ASPEN-PLUS-反应器模拟教程简介什么是Process FlowsheetProcess Flowsheet（流程图）可以简单理解为设备或其一部分的蓝图.它确定了所有的给料流,单元操作,连接单元操作的流动以及产物流.其包含的操作条件和技术细节取决于Flowsheet 的细节级别.这个级别可从粗糙的草图到非常精细的复杂装置的设计细节.对于稳态操作,任何流程图都会产生有限个代数方程。
例如，只有一个反应器和适当的给料和产物，方程数量可通过手工计算或者简单的计算机应用来控制。
但是，当流程图复杂程度提高，且带有很多清洗流和循环流的蒸馏塔、换热器、吸收器等加入流程图时，方程数量很容易就成千上万了。
这种情况下，解这一系列代数方程就成为一个挑战。
然而，叫做流程图模拟的电脑应用专门解决这种大的方程组，Aspen PlusTM，ChemCadTM，PRO/IITM。
这些产品高度精炼了用户界面和网上组分数据库。
他们被用于在真是世界应用中，从实验室数据到大型工厂设备。
建你的工作表。
这里选择blank simulation。
Aspen PlusTm的模拟引擎独立于它的图形用户界面（GUI）。
你可以在一个电脑上使用GUI创建你的模拟，然后运行连接到另一个电脑的模拟引擎。
这里我们使用Local PC模拟引擎。
缺省值不变。
点击OK。
下一步就是Aspen PlusTM主应用窗口——空白的流程图窗口。
先熟悉下界面。
状态信息Flowsheet Not Complete一直持续到完整的流程描述进入窗口，完成后状态信息会变为Required Input Incomplete（所需输入未完成）。
一个模拟只有在状态信息显示Required Input Complete（所需输入完成）时才能运行。
对于最简单的流程图，必须有两股物流，一个FEED，一个PRODUCT，连接到单元操作设备，叫做REACTOR。
模型库工具条（Model Library Toolbar）：这个工具条包含Aspen Plus不同操作单元的内置模型。
Aspen Plus精馏模拟(塔设计)
Aspen plus精馏模拟实例教程1. Aspen Plus 简介进入Aspen Plus后，出现图1所示的Aspen Plus软件操作界面.图1操作界面构成·标题条：在该栏目中显示运行标识. 在你给出运行名字之前，Simulation1是缺省的标识. ·拉式菜单：Aspen Plus的功能菜单. 这些下拉式菜单与Windows的标准菜单类似.·工艺流程窗口：在该窗口中可以建立及连接所要模拟的工艺流程.·模式选择按钮：按下此按钮你可以关闭插入对象的插入模式，并返回到选择模式.·模型库：在这里列出建立模型可用的任何单元操作的模型..·状态域：显示当前有关运行的状态信息.·快速访问按钮：快速执行Aspen Plus相应的命令。
这些快捷按钮与其它Windows程序的快速访问按钮类似.·Next按钮（N->）：设计过程的任意时刻点击它，系统都会自动跳转到当前应当进行的工作位置，这为我们输入数据提供了极大的方便.2 Aspen Plus模拟精馏简介（1）塔模型分类做塔新流程模拟分析必须先进行简捷塔计算--- 塔的初步设计. 计算结果为理论板数、进料位置、最小回流比、塔顶/釜热负荷. 然后进行塔精确模拟分析，简捷塔计算结果做为精确计算的输入依据. 本文以甲醇-水混合物系分离为例，首先介绍初步设计方法，然后介绍复杂塔模拟计算。
为初学者提供帮助。
Aspen Plus塔模型分类如下表.模型简捷蒸馏 DSTWU、 Distl 、SCFrac严格蒸馏 RadFrac、 MultiFrac、 PetroFrac、 RateFrac（2）精馏塔的模拟类型精馏塔的模拟类型可以分为设计式和操作式模拟计算. 可以通过定义模型的回流比进行设计型计算，又可以定义塔板数进行操作型计算. 本章我们进行设计计算，在下一章中进行操作型计算.（3）设计实例常压操作连续筛板精馏塔设计，设计参数如下[1]：进料组份：水63.2%、甲醇38.6%（质量分率）；处理量：水甲醇混合液55t/h；进料热状态：饱和液相进料；进料压力：125 kPa；操作压力：110 kPa；单板压降：≤0.7 kPa；塔顶馏出液：甲醇量大于99.5 %（质量分率）塔底釜液：水量大于99.5 %；（质量分率）.回流比：自选；全塔效率：E T=52%热源：低压饱和水蒸汽；我们通过这个实例学习Aspen Plus精馏模拟应用.3. 精馏塔的简捷计算·设计任务确定理论塔板数 确定合适的回流比·DSTWU 精馏模型简介本例选择DSTWU 简捷精馏计算模型.DSTWU 可对一个带有分凝器或全凝器一股进料和两种产品的蒸馏塔进行简捷精馏 计算. DSTWU 假设恒定的摩尔溢流量和恒定的相对挥发度·DSTWU 规定与估算内容规 定目 的其它结果轻重关键组分的回收率 最小回流比和最小理论级数 理论级数 必需回流比回流比必需理论级数进料位置、冷凝器、再沸器的热负荷·DSTWU 计算结果浏览汇总结果、物料和能量平衡结果、回流比对级数曲线.3.1 定义模拟流程本节任务：·创建精馏塔模型 ·绘制物流·模块和物流命名1）创建精馏塔模块在模型库中选择塔设备column 标签，如图3.1-1.图3.1-1点击该DSTWU 模型的下拉箭头，弹出三个等效的模块，任选其一如图3.1-2所示.图3.1-2在空白流程图上单击，即可绘出一个精馏塔模型如图3.1-3所示.图3.1-32）绘制物流单击流股单元下拉箭头，选择流股类型，在这里我们选择 material 类型. 选择后得到图3.1-4所示.图3.1-4在箭头提示下我们可以根据需要来绘制流股，其中红色箭头表示必须定义的流股，蓝色箭头表示可选定义的流股，不同的模型根据设计任务绘制. 本例一股进料、塔顶和塔底两股出料，如图3.1-5.图3.1-53）模块和物流命名选择中流股/模块（单击流股/模块），点击鼠标右键，在弹出的菜单中选择 rename stream 或 rename block，在对话框中输入改后的名称，即可改变名称.在这里我们将入料改为FEED；塔顶出料改为D；塔底出料改为L；改变名称后的流程图如图3.1-6所示.图3.1-6至此，本节创建模拟流程任务完成，我们将在N-> 快捷键引导下进入下一步操作.3.2 模拟设置单击N-> 快捷键，进入初始化设置页面，如图3.2-1. 用户可以对Aspen Plus做全局设置、定义数据输入输出单位等.·定义数据输入输出单位Aspen plus提供了英制、公斤米秒制、国际单位制三种单位制. 输入数据可以在输入时改变单位，输出报告则按在此选择的单位制输出.系统自身有一套默认的设置。
化工流程模拟软件AspenPlus的介绍专题资料集锦(二)
多郊蒸发分离过程的节能优化与控制
在化工行业中，我国单位产值的能源消耗量比发达国家要高很多，其主要原 因就在于分离过程的能耗远高于发达国家。蒸发操作即为分离过程，其耗能
大，并伴随着二次蒸汽的产出，所以自上世纪70年代的能源危机以来，对蒸
发操作中节能优化和有效控制的研究成为重中之重。
基于AspenPlus的零排放生物质发电系统模型构筑
基于Aspenplus建立乙烯装置急冷系统的模拟
利用Aspenplus建立乙烯装置急冷系统模型，为乙烯装置急冷系统优化打下基
础。实现评估某一操作变量的变 化对能量、平稳运行的敏感性研究；监测装 置的操作，通过预测装置当前性能来进行装置的评级或优化，可以通过改 变
操作方案或操作原理来研究工艺并寻找工艺优化的机会。
厂输出功率则从600MW增加到1041.90 MW．
基于AspenPlus的提高航煤收率的优化
由于石油组成非常复杂，馏分的物性估算和气液平衡研究十分困难，在相当 长一段时间内，石油蒸馏工艺计算基本上是经验性的，计算不仪费时，精度
也难达到。近年来，国外学者已将“虚拟物系”的概念用于石油及石油馏分
物性及气液平衡的研究和预测，开发出了适Hj下石油化1=过程的优秀模拟软 件，其中最具代表的是美国的AspenPlus。AspenPlus具有50余种单元操作模
相关文献
基于AspenPlus的CCRs碳捕捉系统过程模拟
采用商业软件Aspen Plus对钙基吸收剂循环煅烧／碳酸化法(CCRs)的碳捕捉 过程进行了模拟，讨论CCRs碳捕捉系统的能量回收问题，并运用Aspen Plus
软件进行灵敏度分析，研究补充 碳酸钙流量对循环固体量、煅烧燃煤量和CO
。捕捉率的影响。结果表明：某600 Mw超临界机组引 入CCRs碳捕捉系统后， 机组效率下降为39.59，而将该碳捕捉系统回收的能量用于蒸汽轮机发电，电
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
启动程序
选择单位制和运算类型
用户界面
1. Aspen Plus 的过程流程图 建立流程
模拟环境基本设定 输入、输出单位制
任意输入用户名，但务必输入
定义化学组分
选择热力学方法
NRTL-RK方程
lnγi
nc
τjiG ji x j
j 1
nc
Gki xk
k 1
nc j 1
x jGi j
3. 从分离器出来的液体产品物流流入蒸馏塔以进一步除去任何 溶解的轻气体以及稳定最终产品。为有利于温度控制，部分 环己烷产品回流到反应器。
Thanks for your attention!
热力学方法选择
Don't gamble with physical properties for simulations
• Finding good values for inadequate or missing physical property parameters is the key to a successful simulation. And this depends upon choosing the right estimation methods.
• 标准流率加和和非理想算法 • MultiFrac、PetroFrac 和Extract模型
– Napthali-Sandholm
• Newton算法
• 设计规定的收敛
– 设计规定嵌套循环收敛（适用于除SUM-RATES 外的所有算法）
– 设计规定同时收敛（Algorithm=SUM-RATES， NEWTON）
热力学平衡计算模型的状态方程法
• 1、IDEAL理想状态性质方法
用于气相和液相处于理想状态的体系（如减压体系、低压下的同分异构体系）
• 2、用于石油混合物的性质方法：BK10、CHAO-SEA、 GRAYSON
用于气体加工、炼油及化工应用。（如气体加工装置、原油塔及乙烯装置）
• 3、针对石油调整的状态方程性质方法：PENG-ROB、RKSOAVE 用于炼油应用,它能用于原油塔、减压塔和乙烯装置的部分工艺过程
• 平衡 • 流率控制 • 电解质
RadFrac 流程的连接
RadFrac 流程的连接
RadFrac 可以有任何数量的 • 级数 • 级间加热器/冷凝器 • 倾析器（分相器） • 中段回流
规定 RadFrac
• 级数 • 进料物流约定 • 没有冷凝器或再沸器的塔 • 再沸器处理 • 加热器和冷却器规定 • 倾析器 • 中段回流 注：RadFrac 塔板数从上到下，从冷凝器开始（如没有冷
活度系数模型与状态方程方法的比较
• 活度系数方法是描述低压下高度非理想液体混合 物的最好方法。你必须由经验数据（例如相平衡 数据）估计或获得二元参数。
• 状态方程可以在一个很宽的温度和压力范围应用， 包括亚临界和超临界范围。对于理想或微非理想 的系统，汽液两相的热力学性质能用最少的组分 数据计算状态方程，适用于模拟带有诸如CO2、N2、 H2S这样轻气体的烃类系统。
• 通过选择相应Convergence（收敛）模块 的Results（结果）页面，可以查看收敛模 块的摘要和收敛历史。
设计规定的步骤
• 建立设计规定。 • 标识设计规定中所用的被采集流程变量。 • 为一个被采集变量或一些被采集变量函数
指定目标值并指定一个允差。 • 标识一个为达到目标值而被调整的模拟输
凝器从塔顶第一块板算起）
算法
• 石油和石油化工应用
– 极宽沸程的混合物和/或许多组分和设计规定， 使用Sum-Rates算法
• 高度非理想体系
– 当液相的非理想程度非常强，使用Newton算法
• 共沸蒸馏 • 吸收和汽提
– 使用Sum-Rates算法
• 深冷应用
求解策略
• 塔收敛
– Inside-out
• 数据回归系统：用于实验数据的分析和拟合。
• 物性分析系统：可以生成表格和曲线，如蒸汽压 曲线、相际线、t-p-x-y图等。
• 原油分析数据处理系统：用精馏曲线、相对密度 和其他物性曲线特征化原油物系。
• 电解质专家系统：对复杂的电解质体系可以自动 生成离子或相应的反应
ASPEN PLUS专有物性数据库
• API酸水方法； • Braun K-10； • Chao-Seader； • Grayson-Streed； • Kent-Eisenberg； • 水蒸气表。
ASPEN PLUS的物性分析工具
• 物性常数估算方法：可用于分子结构或其他易测 量的物性常数（如正常沸点）估算其他物性计算 模型的常数。
Questions
1. Aspen Plus 的过程流程图； 2. 再沸器和冷凝器的热负荷； 3. 做出汽相、液相中水和甲醇的组成曲线； 4. 使用之前的模拟结果再次运行模拟，提高
塔板效率，降低成本。至少做两次改变。
目标：塔顶馏出物甲醇纯度>99.95wt%，塔 底水纯度>99.90wt%。
步骤
• 在ASPEN PLUS 10.x版中，有专用于NRTL、 WILSON和UNIQVAC方法的二元交互参数库，如 VLE-IG、VLE-RK、VLE-HOC、VLE-LIT及LLEASPEN、LLE-LTI
• 亨利系数的二元参数库有HENRY及BINARY （1600+对）
• ASPEN PLUS 10.x版的电解质专家系统，有内置电 解质库，包括几乎所有常见的电解质应用中化学平 衡常数及各种电解质专用二元参数。只要启动电解 质热力学方法，这些参数便会自动检索。
ASPEN PLUS 介绍及模拟实例
2008.10.10
Outline
1. 热力学方法选择 2. RadFrac 介绍 3. RadFrac 模拟实例-甲醇、水分离 4. 反馈控制－甲醇、水分离过程 5. 小结 6. 作业
化工流程模拟系统的使用步骤
ASPEN PLUS软件使用基本步骤
• 主窗口界面：绘图工作区和数据浏览窗口 • 基本设置 • 模拟流程图的绘制 • 组分定义 • 热力学方法的定义 • 流股数据和过程数据的输入 • 模拟执行过程 • 查看结果 • 专家支持系统
• 被操纵变量：选择调整一个模块输入变量 或过程进料变量以便满足设计规定。
设计规定的收敛
• 设计规定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 成一个收敛模块并排序。
• 在物流或模块输入中提供的被操纵变量的 值被用作初始估值。
• 规定还必须有一个允差的方程是：
|规定值-计算值|<允差
RadFrac 塔盘尺寸
泡罩塔塔板
得到塔径
小结
Homework
ASPEN PLUS生产过程说明
环己烷是通过苯的氢化来进行生产的，其化学反应式如 下所示。
C6H6+3H2→C6H12
1. 在苯和氢进入固定催化床反应器之前，与回流的氢和环己烷 进行混合。假定苯的转化率为99.8%。
2. 反应器流出物被冷却后，轻气体从产品物流中分离出来，其 中部分轻气体作为回收氢气回流回反应器。
气体干燥、甲醇脱硫及超临界萃取）
液体活度系数性质方法
液体活度系数模型
• NRTL • UNIFAC • UNIQUA
C • VAN
LAAR • WILSON
汽相状态方程
• 理想气体定律 • Redlich-Kwong • Redlich-Kwong-
Soave • Nothnagel • Hayden-O Connell • HF状态方程
提供过程条件，如塔板数、 冷凝器类型、再沸器类型、 有效相态、收敛算法
操作参数
进料位置
压力及塔压降
运行模拟计算过程
查看模拟计算结果
2. 再沸器和冷凝器的热负荷 再沸器热负荷 冷凝器的热负荷
3. 汽相、液相中水和甲醇的组成曲线
选择相态和 质量or摩尔组成反馈控制－甲醇、水分离过程
nc
Gkj xk
k 1
nc
xkτkiGkj
τi j
k 1 nc
Gkj xk
k 1
Gji exp(aiτj ji),τki aij bij/T (K),aij= aji,τji τij 0
不要求掌握这个方程，但要求知道模型中参数的含义及用途， 特别是模型实用范围
二元交互作用参数
定义流股信息， 如温度、压力、 流量、组成
ASPEN PLUS的热力学模型（适用体系）
➢非理想体系——采用状态方程与活度系数相 结合的模型；
➢原油和调和馏分；
➢水相和非水相电解质溶液；
➢聚合物体系。
ASPEN PLUS的热力学模型（状态方程）
• Benedict-Webb-Rubin-Lee-Starling（BWRS）； • Hayden-O’Connell； • 用于Hexamerization的氢-氟化物状态方程； • 理想气体模型； • Lee-Kesler（LK）； • Lee-Kesler-Plocker； • Peng-Robinson（PR）； • 采用Wong-Sandler混合规则的SRK或PR； • 采用修正的Huron-Vidal-2混合规则的SRK或PR； • 用于聚合物的Sanchez-Lacombe模型。
设计规定（Design Specification）
设计规定
• 设计规定：指定要操纵（调整）的一个模 块输入变量、过程进料物流变量或其它模 拟输入变量来满足规定。
• 设计规定通过调整一个由用户指定的输入 变量来达到它的目标。
• 被采集变量：为一个流程变量或一些流程 变量的函数指定一个你所希望的值。
• 一般精馏 • 吸收 • 再沸吸收 • 汽提 • 再沸汽提 • 萃取和共沸蒸馏 RadFrac 适用于 • 两相蒸馏体系 • 三相蒸馏体系 • 窄沸程和宽沸程体系 • 液相具有非理想性强的体系
选择单位制和运算类型
用户界面
1. Aspen Plus 的过程流程图 建立流程
模拟环境基本设定 输入、输出单位制
任意输入用户名，但务必输入
定义化学组分
选择热力学方法
NRTL-RK方程
lnγi
nc
τjiG ji x j
j 1
nc
Gki xk
k 1
nc j 1
x jGi j
3. 从分离器出来的液体产品物流流入蒸馏塔以进一步除去任何 溶解的轻气体以及稳定最终产品。为有利于温度控制，部分 环己烷产品回流到反应器。
Thanks for your attention!
热力学方法选择
Don't gamble with physical properties for simulations
• Finding good values for inadequate or missing physical property parameters is the key to a successful simulation. And this depends upon choosing the right estimation methods.
• 标准流率加和和非理想算法 • MultiFrac、PetroFrac 和Extract模型
– Napthali-Sandholm
• Newton算法
• 设计规定的收敛
– 设计规定嵌套循环收敛（适用于除SUM-RATES 外的所有算法）
– 设计规定同时收敛（Algorithm=SUM-RATES， NEWTON）
热力学平衡计算模型的状态方程法
• 1、IDEAL理想状态性质方法
用于气相和液相处于理想状态的体系（如减压体系、低压下的同分异构体系）
• 2、用于石油混合物的性质方法：BK10、CHAO-SEA、 GRAYSON
用于气体加工、炼油及化工应用。（如气体加工装置、原油塔及乙烯装置）
• 3、针对石油调整的状态方程性质方法：PENG-ROB、RKSOAVE 用于炼油应用,它能用于原油塔、减压塔和乙烯装置的部分工艺过程
• 平衡 • 流率控制 • 电解质
RadFrac 流程的连接
RadFrac 流程的连接
RadFrac 可以有任何数量的 • 级数 • 级间加热器/冷凝器 • 倾析器（分相器） • 中段回流
规定 RadFrac
• 级数 • 进料物流约定 • 没有冷凝器或再沸器的塔 • 再沸器处理 • 加热器和冷却器规定 • 倾析器 • 中段回流 注：RadFrac 塔板数从上到下，从冷凝器开始（如没有冷
活度系数模型与状态方程方法的比较
• 活度系数方法是描述低压下高度非理想液体混合 物的最好方法。你必须由经验数据（例如相平衡 数据）估计或获得二元参数。
• 状态方程可以在一个很宽的温度和压力范围应用， 包括亚临界和超临界范围。对于理想或微非理想 的系统，汽液两相的热力学性质能用最少的组分 数据计算状态方程，适用于模拟带有诸如CO2、N2、 H2S这样轻气体的烃类系统。
• 通过选择相应Convergence（收敛）模块 的Results（结果）页面，可以查看收敛模 块的摘要和收敛历史。
设计规定的步骤
• 建立设计规定。 • 标识设计规定中所用的被采集流程变量。 • 为一个被采集变量或一些被采集变量函数
指定目标值并指定一个允差。 • 标识一个为达到目标值而被调整的模拟输
凝器从塔顶第一块板算起）
算法
• 石油和石油化工应用
– 极宽沸程的混合物和/或许多组分和设计规定， 使用Sum-Rates算法
• 高度非理想体系
– 当液相的非理想程度非常强，使用Newton算法
• 共沸蒸馏 • 吸收和汽提
– 使用Sum-Rates算法
• 深冷应用
求解策略
• 塔收敛
– Inside-out
• 数据回归系统：用于实验数据的分析和拟合。
• 物性分析系统：可以生成表格和曲线，如蒸汽压 曲线、相际线、t-p-x-y图等。
• 原油分析数据处理系统：用精馏曲线、相对密度 和其他物性曲线特征化原油物系。
• 电解质专家系统：对复杂的电解质体系可以自动 生成离子或相应的反应
ASPEN PLUS专有物性数据库
• API酸水方法； • Braun K-10； • Chao-Seader； • Grayson-Streed； • Kent-Eisenberg； • 水蒸气表。
ASPEN PLUS的物性分析工具
• 物性常数估算方法：可用于分子结构或其他易测 量的物性常数（如正常沸点）估算其他物性计算 模型的常数。
Questions
1. Aspen Plus 的过程流程图； 2. 再沸器和冷凝器的热负荷； 3. 做出汽相、液相中水和甲醇的组成曲线； 4. 使用之前的模拟结果再次运行模拟，提高
塔板效率，降低成本。至少做两次改变。
目标：塔顶馏出物甲醇纯度>99.95wt%，塔 底水纯度>99.90wt%。
步骤
• 在ASPEN PLUS 10.x版中，有专用于NRTL、 WILSON和UNIQVAC方法的二元交互参数库，如 VLE-IG、VLE-RK、VLE-HOC、VLE-LIT及LLEASPEN、LLE-LTI
• 亨利系数的二元参数库有HENRY及BINARY （1600+对）
• ASPEN PLUS 10.x版的电解质专家系统，有内置电 解质库，包括几乎所有常见的电解质应用中化学平 衡常数及各种电解质专用二元参数。只要启动电解 质热力学方法，这些参数便会自动检索。
ASPEN PLUS 介绍及模拟实例
2008.10.10
Outline
1. 热力学方法选择 2. RadFrac 介绍 3. RadFrac 模拟实例-甲醇、水分离 4. 反馈控制－甲醇、水分离过程 5. 小结 6. 作业
化工流程模拟系统的使用步骤
ASPEN PLUS软件使用基本步骤
• 主窗口界面：绘图工作区和数据浏览窗口 • 基本设置 • 模拟流程图的绘制 • 组分定义 • 热力学方法的定义 • 流股数据和过程数据的输入 • 模拟执行过程 • 查看结果 • 专家支持系统
• 被操纵变量：选择调整一个模块输入变量 或过程进料变量以便满足设计规定。
设计规定的收敛
• 设计规定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 成一个收敛模块并排序。
• 在物流或模块输入中提供的被操纵变量的 值被用作初始估值。
• 规定还必须有一个允差的方程是：
|规定值-计算值|<允差
RadFrac 塔盘尺寸
泡罩塔塔板
得到塔径
小结
Homework
ASPEN PLUS生产过程说明
环己烷是通过苯的氢化来进行生产的，其化学反应式如 下所示。
C6H6+3H2→C6H12
1. 在苯和氢进入固定催化床反应器之前，与回流的氢和环己烷 进行混合。假定苯的转化率为99.8%。
2. 反应器流出物被冷却后，轻气体从产品物流中分离出来，其 中部分轻气体作为回收氢气回流回反应器。
气体干燥、甲醇脱硫及超临界萃取）
液体活度系数性质方法
液体活度系数模型
• NRTL • UNIFAC • UNIQUA
C • VAN
LAAR • WILSON
汽相状态方程
• 理想气体定律 • Redlich-Kwong • Redlich-Kwong-
Soave • Nothnagel • Hayden-O Connell • HF状态方程
提供过程条件，如塔板数、 冷凝器类型、再沸器类型、 有效相态、收敛算法
操作参数
进料位置
压力及塔压降
运行模拟计算过程
查看模拟计算结果
2. 再沸器和冷凝器的热负荷 再沸器热负荷 冷凝器的热负荷
3. 汽相、液相中水和甲醇的组成曲线
选择相态和 质量or摩尔组成反馈控制－甲醇、水分离过程
nc
Gkj xk
k 1
nc
xkτkiGkj
τi j
k 1 nc
Gkj xk
k 1
Gji exp(aiτj ji),τki aij bij/T (K),aij= aji,τji τij 0
不要求掌握这个方程，但要求知道模型中参数的含义及用途， 特别是模型实用范围
二元交互作用参数
定义流股信息， 如温度、压力、 流量、组成
ASPEN PLUS的热力学模型（适用体系）
➢非理想体系——采用状态方程与活度系数相 结合的模型；
➢原油和调和馏分；
➢水相和非水相电解质溶液；
➢聚合物体系。
ASPEN PLUS的热力学模型（状态方程）
• Benedict-Webb-Rubin-Lee-Starling（BWRS）； • Hayden-O’Connell； • 用于Hexamerization的氢-氟化物状态方程； • 理想气体模型； • Lee-Kesler（LK）； • Lee-Kesler-Plocker； • Peng-Robinson（PR）； • 采用Wong-Sandler混合规则的SRK或PR； • 采用修正的Huron-Vidal-2混合规则的SRK或PR； • 用于聚合物的Sanchez-Lacombe模型。
设计规定（Design Specification）
设计规定
• 设计规定：指定要操纵（调整）的一个模 块输入变量、过程进料物流变量或其它模 拟输入变量来满足规定。
• 设计规定通过调整一个由用户指定的输入 变量来达到它的目标。
• 被采集变量：为一个流程变量或一些流程 变量的函数指定一个你所希望的值。
• 一般精馏 • 吸收 • 再沸吸收 • 汽提 • 再沸汽提 • 萃取和共沸蒸馏 RadFrac 适用于 • 两相蒸馏体系 • 三相蒸馏体系 • 窄沸程和宽沸程体系 • 液相具有非理想性强的体系