第一讲 AspenPlus应用基础

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Aspen第一讲

Aspen Plus的基本操作1、Aspen plus的启动(1)选择【开始】→【程序】→【AspenTech】→【Aspen engineering Suite 】→【AspenPlus 11.1】→【Aspen Plus User Interface】，如下图所示：(2)启动Aspen Plus 对话框后，弹出Aspen Plus Startup对话框。

选择BlankSimulation。

如下图所示：空白模拟模板模拟打开现有模拟然后出现如下对话框时，点击OK即可。

流程区单元模块区单元模块区可分为：Mixers/splitters 混合器/分流器Separators 分离器HeatExchangers 热交换器（或称为换热器）Columns 塔（精馏塔、吸收塔）Reactors 反应器Pressure Changers 压力转换设备Manipulators 流股调节器Solids 固体操作设备2、模拟流程的设置步骤：（1）当选定了合适的单元模块，就可以放到流程区去。

（2）在画好流程的基本单元后，就可以打开物流区，用物流将各个单元设备连接起来。

（3）进行物流连接的时候，系统会在图中以红色的标记显示，提示在设备的哪些地方需要物流连接。

（4）在红色标记处，确定所需要连接的物流，当整个流程结构确定以后，红色标记消失，按Next 按钮，系统提示下一步需要做的工作。

（5）最终流程图如下图所示。

3、物流数据及参数的输入(1) 输入流程的数据参数时，有两种方式可以进行输入。

a. 点击后，在跳出的对话框中选择确定，即可进入数据参数输入对话框“Data Browser”；b. 打开数据浏览器(data browse) ，也可进入数据参数输入对话框“Data Browser”ASPEN Plus为了使用户了解哪些参数需要输入，并以红色标记显示。

（2）在项目建立（set up）栏中，主要输入模拟流程的名称、物流单位以及使用的名称等。

[工学]AspenPlus应用基础-反应器

并在原料气中加入15 kmol/hr的氧气.若上述两个反应中CH4转化率均为43%时, 产品物流中CO、 H2O、CO2 和H2的流量各是多少？如果将反应设为串联进行,上述流量又各是多少？
以上两个反应的反应热各是多少？
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
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.
Aspen Plus 使用方法
Models for Reactors 反应器模块 <I>
反应器模块的类别
分为三大类七种反应器：
1. 生产能力类反应器〔2种〕 2. 热力学平衡类反应器〔2种〕 3. 化学动力学类反应器〔3种〕
生产能力类反应器
由用户指定生产能力,不考虑热力学可能性和动力学可行性.
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
定义RStoic中进行的每一个化学反应的编号、化学计量关系、产物生成速率或反应物转化率.并指明计算多个反应的转化率时是否按照串联反应方式计算.

AspenPlus应用基础-分离过程-1

同示例（1），求乙醇分离效率为0.9时需要的水流量和萃取相组成。
Sep 组份分离器
Sep 模块可以接受多股输入物流，输出多股物流，并把输入混合物中的各个组份分别按照指定的比例分配到每一股输出物流中去。
Sep —— 连接
Sep 模块的连接图如下：
Sep — 模型参数
Sep 模块的模型参数有 3 组： 1、设定 (Specifications)
3、液沫夹带
( Liquid Entrainment in Vapor Stream)
分别设定两个液相被夹带入汽相中的分率。
Flash3 — 应用示例（1）
流量为 1000 kg/hr、压力为 0.11 MPa 、含乙醇30 %w、正己烷30%、水40 %w 的饱和蒸汽在蒸汽冷凝器中部分冷凝，冷凝物流的汽/液比（摩尔）=1/9。求离开冷凝器的汽、液、液三相的温度、质量流量和组成。
Flash2 —— 模型参数
Flash2 模块的模型参数有 3 组：
2、有效相态 ( Valid Phase) （1）汽-液相（Vapor-Liquid) （2）汽-液-液相（Vapor-Liquid-Liquid) （3）汽-液-游离水相
（Vapor-Liquid-Free Water) 从以上 3个参数中选定 1 个。
Flash2 — 应用示例（2）
流量为 1000 kg/hr、压力为 0.5 MPa 温度为120 ℃ 、含乙醇70 %w、水30 %w的物料绝热闪蒸到0.15 MPa。求离开闪蒸器的汽、液两相的温度、流量和组成。
Flash2 — 应用Байду номын сангаас例（3）
流量为 1000 kg/hr、压力为 0.2 MPa 温度为20 ℃ 、含丙酮30 %w、水70 %w的物料进行部分蒸发回收丙酮，求丙酮回收率为90%时的蒸发器温度和热负荷以及汽、液两相的流量和组成。

AspenPlus应用基础-入门(1)

AspenPlus应用基础-入门(1)ApenPlu应用基础初级课程第一讲入门基础ApenPlu简介Plu简介ApenPlu基本概念使用ApenPlu的基本步骤使用ApenPlu的基本步骤创建你的第一个ApenPlu仿真模型创建你的第一个ApenPlu仿真模型ApenPlu简介AdvancedSytemforProceEngineeringEngineering1976~1981年由1976~1981年由MIT主持、能源部资助、55个高年由MIT主持能源部资助、55个高主持、校和公司参与开发。

校和公司参与开发。

基于序贯模块法的稳态过程模拟软件。

1773种有机物、2450种无机物、3314种固体物、1773种有机物2450种无机物3314种固体物种有机物、种无机物、种固体物、900种水溶电解质的基本物性参数900种水溶电解质的基本物性参数。

种水溶电解质的基本物性参数。

丰富的状态方程和活度系数方法。

ApenPlu基本概念用户界面(UerInterface)。

用户界面(Interface)。

流程图(Flowheet)。

流程图(Flowheet)模型库(ModelLibrary)。

模型库(Library)数据浏览器(DataBrower)。

数据浏览器(Brower)流股(Stream)。

流股(Stream)模块(Block)。

模块(Block)使用ApenPlu的基本步骤(1)1.启动UerInterface启动Uer2.选用Template选用Template3.选用单元操作模块：ModelBlock选用单元操作模块：4.连结流股：Stream连结流股：5.设定全局特性：SetupGlobalSpecification设定全局特性：使用ApenPlu的基本步骤(3)10.运行模拟过程10.运行模拟过程RunProject11.查看结果11.查看结果ViewofReult12.输出报告文件12.输出报告文件E某portReport13.保存模拟项目13.保存模拟项目SaveProject14.退出14.退出E某it选用Template1.Simulation::根据过程类型和拟用的单位制选用，最常用的是GeneralwithMetricUnit2.RunType过程仿真用Flowheet设定全局特性1.标题Title2.度量单位UnitofMeaurement输入数据Inputdata输出结果Outputreult3.全局设定GlobalSetting流量基准Flowbai大气压力Ambientpreure有效物态Validphae游离水计算Uefreewatercalculation输入化学组分信息1.每个组分必须有唯一的ID每个组分必须有唯一的ID2.组分可用英文名称或分子式输入3.利用弹出对话框区别同分异构体选用物性计算方法和模型输入外部流股信息1.每一股外部流股都必须输入信息2.状态变量：温度、压力、流量状态变量：温度、压力、3.组成：表达基准、数值组成：表达基准、输入单元模块参数1.每一各单元模块都必须输入模型参数2.模型参数的数量因模型而异，请模型参数的数量因模型而异，认真理解其物理意义。

AspenPlus应用基础-流体输送概要课件

Aspen Plus技术交流版块资料
MCompr—— 连接(1)
MCompr 模型的外部连接图如下：
Aspen Plus技术交流版块资料
MCompr—— 连接(2)
MCompr 模型的内部连接图如下：
Aspen Plus技术交流版块资料
MCompr—— 模型参数
MCompr 模型有三种工作方式：
Pipe——管段参数（3）
3. 管件参数：Fittings 连接方式 Connection type 法兰、焊接/螺纹管件数 Number of fittings
闸阀，蝶阀，90度肘管，直行三通，旁路三通
其余当量长度 Miscellaneous L/D
Aspen Plus技术交流版块资料
Pipe —— 高级计算
2. 热参数： Thermal specification: 恒温 Constant temperature 线性温度剖型 Linear temperature profile 绝热（零热负荷） Adiabatic (zero duty) 热衡算 Perform energy balance
Aspen Plus技术交流版块资料
• 用户子程序
User Subroutines
Aspen Plus技术交流版块资料
MCompr—— 特性曲线(2)
可以提供多张特性曲线表（Maps)，每张表又可以有多条特性曲线。多级压缩机的每一级可以有多个叶轮（ wheels) ，可以为每个叶轮选用不同的特性曲线表、叶轮直径和比例因子（scaling factors)
Minimum outlet pressure: Set equal to choked outlet pressure

AspenPlus应用基础-入门(中文)

连接流股 Connecting Streams
2.31. 流选图处必根. 连用点后新及选选共股据好区出需接鼠，可命调择流有流，现连连需物热功流标即根名节所三股股单箭接接要流流流股点可据，连需种类类元头的点选：击完流挪线的流别别模标流：择WMH两成程动的类股：e后块识股连oaa个连图连走rt别te，上，，接kr配接的接向S。i将的红蓝的Sat对。需点。rltr光流色色流eSea的连要的atm标股标标股rm流接给位es连识识。as移股好流置m接表表到s连流股，点示示绘接股重以
1. 每个组分必须有唯一的ID 2. 组分可用英文名称或分子式输入 3. 利用弹出对话框区别同分异构体
选用物性计算方法和模型
1. 过程类型 Process type 2. 基础方法 Base method 3. 亨利组分 H流股都必须输入信息 2. 状态变量：温度、压力、流量 3. 组成：表达基准、数值
选用 Template
1. Simulations：根据过程类型和拟用的单位制选用，最常用的是 General with Metric Units
2. Run Type 过程仿真用 Flowsheet
设定全局特性
1. 标题 Title 2. 度量单位 Units of Measurement
输入数据 Input data 输出结果 Output results 3. 全局设定 Global Settings 流量基准 Flow basis 大气压力 Ambient pressure 有效物态 Valid phases 游离水计算 Use free water calculation

第1章-Aspen Plus应用基础

Aspen Plus应用基础
2012-05
Aspen plus简介
• Advanced System for Process Engineering 1976~1981年由MIT主持、能源部资助、55个高校和公司参与开发。
• 一个生产装置设计、稳态模拟和优化的大型通用流程模拟系统。 • 1773种有机物、2450种无机物、3314种固体物、900种水溶电解质的基本物性参数。 • 丰富的状态方程和活度系数方法。
Aspen plus参考教材
• • • • 化工过程数值模拟及软件（屈一新） Aspen plus 10.0用户指南 Aspen plus 10.0单元操作模型 Aspen plus 物性方法和模型
Aspen plus的基本概念
• • • • • • 用户界面（User Interface)。流程图（Flowsheet）。模型库（Model Library）。数据浏览器（Data Browser）。流股（Stream）。模块（Block）。
3 选用单元操作模块 Model Blocks
View→model Labrary Mixers/Splitters Separators Heat Exchanges Columns Reactors Pressure Changers Manipulators Solids User Models
物性方法
• 热力学性质方法相平衡：状态方程法和活度系数法 • 传递性质方法 • 非常规组分的焓计算
状态方程法
• 可以在一个很宽的温度和压力范围应用状态方程，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。 • 为了最好地描述非理想系统，你必须通过回归汽-液平衡实验数据而获得二元交互作用参数。在Aspenplus中有许多组分对的状态方程二元参数。 • 在较简单的状态方程（R-K-S，P-R、L-K-P等）中所做的假设不适用于描述高度非理想的化学系统，例如：乙醇水系统。在低压下，对于这样的系统采用活度系数选择集。在高压下，用灵活的、具有预测功能的状态方程。

【软件Aspenplus】第一讲：先导篇--站在经验之上纵观Aspenplus

【软件Aspenplus】第一讲：先导篇--站在经验之上纵观Aspenplus广大7友提出了如何学好Aspen的plus，为解决7友们的难题，小7准备整理了部分学习资料，将为大家分期发布。

首先小7没有从入门篇写起，而是从成功学成者们的经验谈起，希望我们能站在前人的学习经验之上走的更容易。

为7友们略尽绵薄之力，不足之处请多多指正“工欲善其事，必先利其器”，作为一个化工设计人员，必修会使用化工模拟软件进行化工设计，化工过程模拟与实验研究的结合是当前最有效和最廉价的化工过程研究方法。

化工过程模拟系统的组成目前，广泛应用的化工流程模拟系统软件之一是ASPEN PLUS。

入门是初学aspen plus软件最重要也是最难的一关，读过手册的人都知道，Aspen plus的手册和资料有很多，初学者面对如此之多的资料可能不知如何开始，可选其中比较重要而且必读的是《用户指南》（《user guide》）、《单元操作模型》（《Unit Operation Models》）、《物性方法和模型》（《Physical Property Methods and Models》）、《物性数据》等，如果有一定的英文基础，最好是读英文的，这些在帮助文件中都有。

一旦入了门，流程模拟软件学习起来就很简单了，很多功能触类旁通很容易就懂了，大体来说，初学aspen plus 需要掌握如下三个方面：Aspen plus能做什么？Aspen plus需要什么？Aspen plus的界面及功能。

aspen plus能做什么？aspen plus是一个功能十分强大的过程模拟软件，强大之处在于：1.它几乎内建了所有化工过程所涉及的原理公式，也就是说化工专业的课程他全部都包括了；2.它附带了完善的数据库，囊括了所有你需要去化工手册上查找的数据；3.强大的分析工具，比如改变输入会怎样影响输出? aspen plus已经自带了此类工具，可以直接使用。

正因为如此, aspen plus可以很方便的计算出大的复杂的流程;4.aspen plus是平衡态体系的软件。

第1讲 ASPEN PLUS 概述及基本操作

ASPEN ENGINEERING SUITE（ASPEN PLUS、HYSYS等>40个软件） ASPEN OPERATION MANAGER ASPEN Manufacturing SUITE ASPEN Supply Chain

ASPENTECH于1994在纳斯达克上市(NASDAQ: AZPN)
ASPEN PLUS的热力学模型（活度系数模型）
① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧
Eletrolyte NRTL Flory-Huggins NRTL Scatchard-Hilde-Brand UNIQUAC UNIFAC van Laar WILSON
ASPEN PLUS的热力学模型（其他模型）
1.8 ASPEN PLUS的模型分析系统

敏感性分析：通过图表方式可看出设备规格和操作条件对工艺性能的影响。设计规定：可自动计算满足规定性能指标的操作条件或设备参数。收敛性分析：对有多个物流循环和信息循环的体系，可自动分析和建议最优切割物流、流程收敛方法和求解序列。数据拟合：可用实际生产数据拟合所用的工艺模型。最优化：可根据最优化目标调节工艺条件以达到如最大生产率、最低能耗、物流纯度和最大经济效益等。界面工具：可通过Visual Basic编程语言完成新功能。
Pure Component Databanks(1)
Pure Component Databanks(2)
Properties
Property Specification
Control Panel
(1)创建第一个AspenPlus 模块模型
建立以下过程的Aspen Plus仿真模型：将1000 m3/hr的低浓酒精（乙醇 30%w，水70%w，30℃，1bar）与700 m3/hr的高浓酒精（乙醇95%w，水 5%w，20℃，1.5bar）混合。求混合后的温度和体积流量。

第一讲 ASPEN Plus入门

4.学生重经济、计算机、外语，轻技术、轻实践，实践机会少。
施工图设计流程
初步设计方案论证业主条件机泵等供货商初步资料基本确定PFD、PID、主要机泵、设备选型及设备布置图首页图统一规定
开工报告及协作进度表
设备、土建、自控、机泵、材控、电气、电信、给排水、消防、暖通、热工、环保安全卫生、外管土建、设备、材料返回一次条件
1、《化工过程设计》，王静康主编，北京，化学工业出版社，2006年。 2、《化工技术经济》，苏健民主编，北京，化学工业出版社，2002年。 3、《化工系统分析与模拟》，彭秉璞主编，北京，化学工业出版社，2001年。 4、《化学工程手册》，时钧、汪家鼎、余国琮、陈敏恒主编，北京，2002年。 5、《化工设计手册》，上海医药工业设计研究院主编，化学工业出版社，2003年。 6、Process Design Principles (Synthesis, Analysis and Evaluation)
2003年化工教指委发布了《“化学工程与工艺”专业创新人才培养方案》，在该方案中指出：工程设计在化工高等工程教育中具有重要地位和作用。通过化工设计，对学生进行现代工程设计思想和设计方法的教育，培养学生综合应用各方面的知识与技能，解决工程问题的能力。增加了化工设计课程作为重要的实践教学环节。
依次提出各专业一次条件
提管机条件、管口方位图、调节阀规格单、钢平台梯子条件接收自控的安装条件及控制点位号接收管机专业关于管架的意见
三维建模，设计管道布置图
完善PID，管架设计抽取、修改、完善轴测图完成管道安装材料表、管道命名表、管架表、地脚螺栓表、综合材料表、设备表、施工图说明及图纸目录设计成品入库，条件归档科室

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运行类型
连接流股 Connecting Streams
1. 选流股类别：共有三种流股物流 Material Streams 热流 Heat Streams 功流 Work Streams 选择所需的类别。流股连接点：选好流股类别后，将光标移到绘图区，单元模块上的流股连接点处出现箭头标识，红色标识表示必需连接的流股，蓝色标识表示根据需要选择连接的流股。
选用物性计算方法和模型
物性选择帮助程序
原油组分计算选项
选用物性计算方法帮助程序
基于组成基于流程
ASPEN PLUS不同领域推荐采用的物性数据库
ASPEN PLUS不同领域推荐采用的物性数据库
ASPEN PLUS不同领域推荐采用的物性数据库
ASPEN PLUS不同领域推荐采用的物性数据库
Lehigh University
A
ypTop,C
ABC
B
C
1, 2-Prefractionator; 3-Rectifying; 4,5-Sidestream; 6-Stripping
图1 分壁精馏塔结构示意图
第一讲入门基础
• Aspen Plus简介 • Aspen Plus 基本概念 • 使用Aspen Plus的基本步骤
基本概念
• 用户界面（User Interface)。
• 流程图（Flowsheet）。
• 模型库（Model Library）。 • 数据浏览器（Data Browser）。 • 流股（Stream）。 • 模块（Block）。
基本步骤 (1)
1. 启动User Interface 2. 选用Template（模板） 3. 选用单元操作模块：Model Blocks 4. 连结流股：Streams 5. 设定全局特性：Setup Global Specifications
输入化学组分信息
1. 2. 3.
每个组分必须有唯一的ID 组分可用英文名称或分子式输入利用弹出对话框区别同分异构体
命名
组分名称
分子式
有异构体时要加后缀，例如 C2H6O-2
类型
寻找需要的组分
电解质用户自定义查看组分性质
选用物性计算方法和模型
1. 2. 3.
过程类型 Process type 基础方法 Base method 亨利组分 Henry components
4.
选用单元操作模块
连结流股
（1）选用单元操作模块
（2）连结流股
设定全局特性
1. 标题 Title 2. 度量单位 Units of Measurement 输入数据 Input data 输出结果 Output results 3. 全局设定 Global Settings 流量基准 Flow basis 大气压力 Ambient pressure 有效物态 Valid phases 游离水计算 Use free water calculation
End
简介
• Advanced System for Process Engineering 1976~1981年由MIT主持、能源部资助、55个高校和公司参与开发。 • 基于序贯模块法的稳态过程模拟软件。 • 1773种有机物、2450种无机物、3314种固体物、900种水溶电解质的基本物性参数。 • 丰富的状态方程和活度系数方法。
2.
选用单元操作模块 Model Blocks
3. 选图标：每一种单元操作模块可以用不同的图标表示。可根据流程图的需要和自己的喜好选择表示模块的图标。绘制模块：选好图标后，在绘图区中的选定位置点击鼠标左键，即在流程图中绘出模块。可根据需要用鼠标拖放以调节图标的位置和大小，并重新设定模块名称。
11.查看结果 View of Results
12.输出报告文件 Export Report
13.保存模拟项目 Save Project
14.退出 Exit
运行模拟过程
双击物流查看结果
右击鼠标查看模块运行结果
流程图中黏贴表单
显示出流程流股参数
显示出PFD参数
更多选项
OLE 操作步骤 (对象连接与嵌入)
复制
黏贴链接
符号
状态
表输入未完成表输入完成表中没有输入。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，但自从生成结果后输入已经改变。
输出报告
10. 保存模拟项目 Save Project
Bkp文件与Apw文件的区别 • • Bkp文件可以适用于升级后的软件版本，Apw 文件不能在升级后的软件中打开。 Bkp文件不保存中间收敛信息， Apw文件保存中间收敛信息。
ASPEN PLUS不同领域推荐采用的物性数据库
ASPEN PLUS不同领域推荐采用的物性数据库
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。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。
输入外部流股信息
1. 每一股外部流股都必须输入信息 2. 状态变量：温度、压力、流量 3. 组成：表达基准、数值
输入外部流股信息注意单位选择
温度
压力流量注意单位选择
选择计算类型
Equilibrium 平衡级速率模型 Rate-based 非平衡级速率模型
基本步骤 (3)
10.运行模拟过程 Run Project
Simulation Design fundamental of Aspen Plus
Aspen Plus 的应用基础
精馏塔的地位
• 美国约有 40,000 精馏装置； • 精馏能耗占美国化工和炼油行业 40-60% ； • 精馏能耗占美国制造业能耗19% ； • 占美国整体能源消耗的6% 。
Prof. William L. Luyben and his wife
双击模块
全局特性设置
弹出设置窗口
新建单位弹出设置窗口
流程图
模块流股
性质
流量选项组分选项
基本步骤 (2)
6. 输入化学组分信息 Components 7. 选用物性计算方法和模型 Property Methods & Models 8. 输入外部流股信息 External Steams
9. 输入单元模块参数 Block Specifications
启动User Interface
选用
Template
1. Simulations：根据过程类型和拟用的单位制选用，最常用的是 General with Metric Units 2. Run Type 过程仿真用 Flowsheet
空白模拟
选用Template
已有文件
明公制单位