第3讲-流程模拟中热力学模型的选择和使用
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ij:是否是二元交互参数LL:是否是液液这张图ij?的意思是问有没有二元交互参数。
如果没有,物性方法选择活度系数模型中的基团贡献模型类UNIFAC.; a. r+ Z" k9 F i/ ~ "UNIFAC活度系数模型是UNIQUAC模型的一个扩展模型。
它把UNIQUAC用于分子的理论用于了官能团。
有限个数的官能团足可以组成无限个不同的分子。
与纯组分库中可能需要的组分(500至2000个组分)间交互作用参数的个数相比,可能需要的基团交互作用参数的个数很少。
由一个有限的、精选的实验数据集确定的基团间交互作用参数足以能够预测几乎任何组分对间的活度系数。
"所以,它能很好的预测VLE的活度系数。
但是如果要预测LL数据时,必须使用一个不同的数据集,这个时候你可以用aspen plus自带的UNIFAC-LL.如果有,物性方法选择分子模型类NRTL\WILSON\UNIQUAC.分子模型运行二元交互参数可以灵活准确的模拟许多低压(P<10atm)非理想溶液。
但是这里面WILSON不能用于模拟液液(LL)混合物。
正如前面所说的,活度系数方法适用于低压非理想溶液,如果是高压(P>10atm)非理想溶液,应该选用灵活的、有预测性的状态方程,如图所示的sp-polar、特殊混合规则的(ws,hv)方程。
图示把这些状态方程归为活度系数法是错误的aspen模拟中状态方程物性方法的选择在Aspen模拟中物性方法的选择至关重要,物性方法选择正确与否直接关系到模拟结果的准确性。
现向全体海友征集各种物性方法的使用条件、范围及相关注意事项。
例如:性质方法名:WILSON,γ模型名:wilson,气体状态方程:理想气体定律! J* v3 ~+ V1 c$ X7 e/ R f1 mWilson 模型属于活度系数模型的一种。
适用于许多类型的非理想溶液,但不能模拟液-液分离。
可在正规溶液基础上用于模拟低压下的非理想系统。
驾驭化工流程模拟:你须要知道什么?本人读探讨生选择化工过程计算机仿真方向,起先接触建模和模拟;到工作后始终以流程模拟为工具,至今已有15年。
探讨生期间第一次为企业建立全流程模型,虽然之前学习了很多数学课程(基本覆盖全部可选修的数学课程),但还是须要重新学习分别过程和化工热力学等。
博士毕业后工作于工业界,始终从事工艺技术相关工作,包括概念设计、工程设计、分别和换热单元设计、工艺分析、诊断与优化,建模和模拟始终是我的主要工具。
在国内和国外工作期间,也接触和建立了很多大型困难流程模型。
期间也遇到过很多困难,例如热力学性质的计算模型和参数校正、模型参数校正、大型流程的计算收敛。
很多问题只能自己思索摸索,辗转反侧。
工作期间也遇到过几位大师,在热力学模型和大型流程模拟收敛方面,能给我启发和指导,这是幸运之处。
我准备以系列文章形式,谈谈化工建模和模拟的阅历,覆盖热力学、困难单元建模、数值算法和收敛。
大部分内容来自本人笔记,以AspenPlus 为平台,案例来自aspen 案例库,不涉及任何商业机密。
本系列并不准备写成基础教程,基础教程网上有太多资料,只关注于公开资料少见的一些问题。
开篇就谈谈流程模拟可以干什么?以及学习流程模拟须要哪些先行基础学问?为今后系列文章作个基础。
一、流程模拟可以干什么?流程模拟可以用于化工装置生命周期的3 个阶段:探讨开发阶段:削减小试和中试的试验次数;溶剂塞选;概念和工程设计阶段:从投资成本和运行成本优化概念设计(分别序列和换热网络),比较不同方案,确定温度压力等工艺条件,完成质量和能量平衡装置运行阶段:无风险的what-if 分析,避开干脆在装置试验带来的风险,从而对装置进行故障诊断、分析、调优;实时在线优化下图是Aspentech 给出的模拟在运行装置中的应用。
Fig.1: model application in running plant 二、要驾驭流程模拟须要哪些学问?由于流程模拟软件已经封装好单元模型、热力学模型和参数、以及自动优化计算序列,所以上手入门特别简洁,简洁让人产生错觉:模拟很简洁。
基于Aspen Plus异丙醇异丙醚水三元体系模拟分离李成帅【摘要】采用乙二醇做萃取剂,在选用UNIFAC物性分析方法的基础上,用Aspen Plus中的Radfrac模型,研究了不同操作参数(如回流比、塔板数、流出率、进料位置以及萃取精馏塔萃取剂的用量等)对精馏过程的影响,并对各参数进行了优化。
同时进行了灵敏度分析。
结果表明:对于处理量为1 t/h,含异丙醚为7wt%,异丙醇13wt%,水为80wt%的物料,采用多级精馏的方式可以实现水中异丙醇的含量小于20 mg/L,异丙醚含量小于100 mg/L的要求,且乙二醇质量分数99.9%以上,可以循环使用。
%Glycol was used as the extracting agent. The Aspen Plus was used to simulate the rectification parameters, including reflux ratio, plate number and feed stage. The Radfrac and sensitivity were chosen for simulation. The results indicated that when the volume was 1 t/h which contained 7wt% isopropyl ether, 13wt% isopropanol and 80wt% water, multiple rectification realized that the content of isopropanol was lower than 20 ppm and the content of isopropyl ether was lower than 100 ppm. The other result showed that glycol can be recycled.【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2016(044)023【总页数】3页(P135-137)【关键词】乙二醇;Aspen Plus;异丙醇;异丙醚;共沸物【作者】李成帅【作者单位】中国石油大学胜利学院,山东东营 257061【正文语种】中文【中图分类】TQ009异丙醇是一种重要的有机化工原料和性能优良的有机溶剂[1]。
第一章前言第一节化工过程流程摸拟的基本概念一、化工过程流程模拟化工过程流程模拟就是借助计算机求解整个化工生产过程的数学模型,得到有关该化工过程的性能的信息。
二、稳态模拟和动态模拟化工流程模拟可分为稳态模拟和动态模拟。
稳态模拟是模拟一个稳态的化工生产操作过程。
一头是稳定地连续进料,中间经过一系列稳定连续的加工操作,最后从另一头稳定连续的提供出化工产品的工厂或装置都属于稳定操作过程。
我厂绝大多数生产装置都是稳态生产过程,例如,乙烯裂解装置、原油加工装置等。
动态模拟系统是模拟不稳定的生产过程,例如间歇操作反应釜的生产过程、装置的开停工过程都属于不稳定的生产过程。
目前,由于化工流程稳态模拟系统与动态模拟系统相比,较为成熟,且应用范围较广。
所以化工流程模拟一般是指化工流程稳态模拟。
三、化工过程流程模拟的应用范围化工过程流程模拟主要用于新装置的设计和指导现有装置操作。
化工过程流程模拟能够对化工过程进行稳态的热量和物料衡算、尺寸计算和费用计算、过程的技术经济评价及过程优化。
四、化工流程模拟系统化工流程模拟系统是能够用来实现化工流程模拟的一整套计算机程序,或软件系统。
五、通用和专用化工模拟系统从应用范围方面来看,化工流程模拟系统还可以分为专用的和通用的化工流程模拟系统。
专用化工流程模拟系统是针对特定流程专门开发的模拟系统,只能用于对该流程进行模拟的目的,不具有通用性。
例如,荷兰KTI公司的SPYRO软件便是一个只用于乙烯裂解炉的、稳态的、专用模拟软件。
通用化工流程模拟系统是指并非针对特定流程开发的、对不同流程均可适用的、带有通用性的化工流程模拟系统。
本课程所要讲的ASPEN PLUS 便是一个稳态的、通用化工流程模拟系统。
六、模拟系统的“三要素”系统模型、物性数据和解算方法是模拟的三个核心环节,缺一不可,亦称“模拟三要素”。
系统模型即描述化工系统性能的数学模型。
一个完整的系统模型,不仅必须包括组成此系统的各个单元模型,而且还包括能对系统结构给予明确表述的部分。
aspen流程模拟一般步骤下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成,希望大家下载以后,能够帮助大家解决实际的问题。
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ASPEN PLUS 的学习经验概述入门是初学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,我认为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。
其实一旦入了门,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,比如说,如果知道了sensitivity, 那么optimizaiton、desian spec就很容易了。
大体来说,初学aspen plus 需要掌握如下三个方面:1) aspen plus能做什么2)Aspen plus需要什么3)aspen plus的界面及功能。
2. aspen plus的界面及功能和学习所有软件一样,首先需要了解软件的环境,也就是界面。
我个人认为界面基本上可以分为两种:一是流程图窗口(process flowsheet window),另外是数据浏览窗口(data browser window)。
实际上还应该再加一个控制面板(control panel)窗口,这个窗口也很重要,但这个窗口只是在流程调试使用,并且涉及的内容初级入门者也不必花太多时间去看,先忽略。
流程图窗口很简单,只要你在工厂干过,看过PFD流程图并且是windows的用户,就没有什么难得地方,读一下《user guide》知道各菜单及快捷键的功能,很快就能搞定。
数据浏览窗口是aspen plus最重要的部分。
这也是aspen plus区别于画图软件的地方。
你需要在这个窗口中输入所有的已知条件,并且运行后观看运行结果。
其中如下信息是所有的模拟都需要有输入的:1)组分(components)2)属性(properties)3)物流(streams)4)单元操作(blocks)组分没什么好说的,流程用到什么成分你就输什么成份,aspen plus内置的数据库包括了1600多种常用物质(如果需要的组分aspen plus中没有用户可以自己扩充,这部份内容不适合在初级,再后面介绍)。
VMGSim流程模拟软件在天然气净化装置中的应用张小兵;王敏灏;向里;蒋吉强【摘要】采用VMGSim软件,建立与现场装置吻合的天然气净化全流程数学模型,计算分析脱硫脱碳、脱水、硫磺回收、尾气处理、酸水汽提等装置的重要参数及能耗情况,与装置实际运行参数进行对比,以验证软件模型的准确性与可靠性,并利用该模型快速提取关键参数,用于指导大型天然气净化厂的节能经济运行.【期刊名称】《石油与天然气化工》【年(卷),期】2019(048)004【总页数】7页(P27-33)【关键词】VMGSim;流程模拟;节能经济【作者】张小兵;王敏灏;向里;蒋吉强【作者单位】中国石油西南油气田公司重庆天然气净化总厂;北京交通大学;中国石油西南油气田公司重庆天然气净化总厂;中国石油西南油气田公司重庆天然气净化总厂【正文语种】中文以某大型天然气净化厂600×104 m3/d天然气净化装置为研究对象,利用VMGSim流程模拟软件,模拟计算天然气脱硫脱碳、脱水、硫磺回收、尾气处理、酸水汽提等工艺过程,对比分析装置实际运行参数与模拟计算参数,为天然气净化厂的节能经济运行提供理论支撑。
1 各单元热力学模型的建立该装置工艺流程由胺法脱硫脱碳、TEG脱水、三级常规克劳斯硫磺回收+标准SCOT尾气处理及酸水汽提组成。
1.1 脱硫脱碳单元1.1.1 热力学模型-胺包的选择胺法脱硫的工艺原理是胺在水中形成碱性溶液,而酸性气体如CO2和H2S在水溶液中形成弱酸。
因此,吸收过程建立了酸碱平衡反应,大量酸性气体以有机盐的形式存在于溶液中。
由于盐的生成反应是放热的,所以低温更利于反应向生成方向进行。
盐的形成反应可以通过提供热量来逆转,这是在再生塔中完成的,贫胺可以回到吸收塔中循环使用。
VMGSim的胺热力学模型能够模拟各种胺的混合溶剂以及任意胺和碳酸钾的混合溶剂。
胺热力学模型是基于在液相中吉布斯过剩自由能的概念,由3部分组成,如式(1)所示。
应用指南 对于选择适当的热力学计算方法,本章给出了简单的经验规则。
概 述通常,对于任意给定的应用都有几个合适的热力学方法。
用户应该尝试确定哪个方法最能描述全流程,同时尽量选择最简单的、最适当的热力学选项。
用户应该牢记最好的热力学方法与实际最相符合。
当可以得到实验或实际操作数据时,有必要试几个选项并比较其结果,以获得最可行的模型。
下面指南被分成四个基本应用类型,它们是: z炼油和气体处理 z天然气 z石油化工 z化学和环境 对于每一种应用,所遇到的各种类型的单元操作都推荐了热力学方法。
21.1炼油和气体加工应用 水处理由于多数含水系统,用较简单的烃热力学方法同时用缺省水倾析选项完全可以满足模拟需要。
这些方法是:SRK、PRCS、GS、CSE、GSE、IGS、BK10、BWRS。
对于这些方法中的每个方法,溶解在烃相中的水量是用SIMSCI或KEROSENE关联式计算。
SIMSCI方法是依据水在纯组分中的溶解度,而KEROSENE关联式是依据《API技术手册》中图9A1.4给出的水在煤油中的溶解度。
此外,可用状态方程法SRK和PR计算水溶解度。
剩余的水可作为纯液态水物流倾析,该纯水物流的性质可通过用饱和水性质或用水的全keynan和keyes状态方程来计算。
如果水以过热蒸汽状态存在,应使用keynan和keyes方程。
PRO/II用系统温度下水的蒸汽压来计算蒸汽相中水的量,用户可以选择内置物流表(缺省)或《GPSA数据手册》中图20-3来计算水蒸汽压。
GPSA值应该用于高于2000psia(136大气压)的天然气系统。
对于烃在水中溶解度很大的系统,应该用一个更准确的方法。
推荐使用kabadi-Danner 对SRK状态方程的修正式(SRKKD)。
该方法可以通过用METHOD语句上的SYSTEM(VLLE)=SRKKD或KVALUE(VLLE)=SRKKD来选择。
SRKKD方法进行严格的汽-液-液平衡计算来预算水在烃相中的量和烃在水相中的量。
HYSYS培训教程-7-气体集输课件在能源领域,气体集输是一个至关重要的环节,它涉及到将天然气从井口采集、处理、输送至终端用户的整个过程。
而 HYSYS 软件作为一款强大的化工流程模拟软件,在气体集输的设计、分析和优化中发挥着重要作用。
接下来,让我们深入了解一下 HYSYS 在气体集输方面的应用。
一、气体集输系统概述气体集输系统主要由井口装置、集气管线、分离设备、压缩设备、计量设备和处理装置等组成。
其目的是将从地下开采出来的天然气进行收集、分离、净化、压缩和输送,以满足下游用户对天然气质量和压力的要求。
在气体集输过程中,需要考虑的因素众多,如气体的组成、压力、温度、流量,以及管道的阻力、设备的性能等。
这些因素相互影响,使得气体集输系统的设计和运行变得复杂。
二、HYSYS 软件在气体集输中的应用1、工艺流程模拟使用 HYSYS 可以构建气体集输的工艺流程模型,包括井口、分离器、压缩机、换热器等设备。
通过输入设备的参数和操作条件,可以模拟整个工艺流程的运行情况,预测气体的压力、温度、流量和组成等参数的变化。
2、设备选型与设计HYSYS 可以帮助选择合适的分离设备、压缩机、换热器等。
根据工艺要求和气体特性,计算设备的尺寸、处理能力和性能参数,为设备的选型和设计提供依据。
3、优化操作条件通过模拟不同的操作条件,如压力、温度、流量等,找到最优的运行参数,以提高气体集输系统的效率、降低能耗和成本。
4、故障分析与诊断当气体集输系统出现故障时,可以利用 HYSYS 模型进行分析,找出可能的原因,并提出相应的解决方案。
三、HYSYS 中气体集输模型的建立1、定义组分首先,需要在 HYSYS 中定义天然气的组分,包括甲烷、乙烷、丙烷、氮气等主要成分。
2、选择热力学模型根据气体的压力、温度和组成范围,选择合适的热力学模型,如PengRobinson 方程、SoaveRedlichKwong 方程等。
3、建立设备模块按照气体集输流程,依次建立井口、分离器、压缩机、换热器等设备模块,并设置相应的参数,如进出口压力、温度、流量等。