1、 Aspen Technology, Inc.Based on Aspen Plus 10May 19981997 AspenTech. All rights reserved.PotentialReach YourTrueIntroduction to Aspen Plus2022/7/251Introduction to Aspen Plus聯(lián)系信息電話 :02-761-5800傳真 :02-761-5803電子郵箱 :atasupport通訊地址 :Room 702 Sinsong Building25-4 Yoido-dong,Youngdeungpo-ku, Seoul2022/7/

2、252Introduction to Aspen Plus課程安排-第一天1. 介紹 - 一般模擬概念2.用戶界面 - 圖形化的流程定義3.基本輸入 - 圖形化的用戶界面入門4.單元操作模型 - 可用的單元操作概述5.RadFrac - 多級分離模型6.反應(yīng)器模型 - 可用的反應(yīng)器類型概述7.環(huán)己烷生產(chǎn)課程練習(xí)2022/7/253Introduction to Aspen Plus課程安排-第二天8.物理性質(zhì)- 熱力學(xué)模型, 基礎(chǔ)性質(zhì)分析和報告的概述 9.存取變量- 引用流程變量10.靈敏度分析 - 工藝變量之間關(guān)系研究11.設(shè)計規(guī)定- 滿足工藝目標12.Fortran 塊 - 內(nèi)嵌 Fort

3、ran的使用13.Windows 的交互操作性能 - 傳遞數(shù)據(jù)給其它的Windows程序及從其它Windows程序 中傳遞數(shù)據(jù)2022/7/254Introduction to Aspen Plus課程安排-第三天14.Heater and HeatX - 加熱器和熱交換器15.壓力改變模塊 - 泵,壓縮機,管線和閥 16.流程收斂 - 收斂模塊,撕裂流和流程順序 17.整個裝置模型課程練習(xí) - 模擬一個甲醇裝置2022/7/255Introduction to Aspen Plus其它的課題18. 維護 Aspen Plus 模擬 - 管理Aspen Plus 文件便于存儲和檢索數(shù)據(jù) 19.

4、定制你的工藝流程外觀 - 建立工藝流程圖19.物性參數(shù)估計 -性質(zhì)估計概述 20.電解質(zhì)- 電解質(zhì)的使用介紹 21.固體處理 - 固體功能概述22.優(yōu)化 - 優(yōu)化一個流程2022/7/256Introduction to Aspen Plus其它課題(續(xù))23.RadFrac 收斂 - 困難塔的收斂技巧 24. 外部 Fortran - 使用外部子程序定制工藝流程25. 多變量控制器課程練習(xí)2022/7/257Introduction to Aspen Plus附件A.焓參考和反應(yīng)熱B.課程練習(xí)指導(dǎo)C.課程練習(xí)結(jié)果2022/7/258Introduction to Aspen Plus 介紹目

5、的:介紹一般的流程模擬概念和Aspen Plus 功能 2022/7/259Introduction to Aspen Plus介紹什么是流程模擬?使用計算機程序定量模擬一個化學(xué)過程的特性方程使用基本物性關(guān)系質(zhì)量和能量平衡Equilibrium 關(guān)系速率系數(shù) (反應(yīng)和質(zhì)量/熱量傳遞)預(yù)測物流流率, 組成和性質(zhì)操作條件設(shè)備尺寸2022/7/2510Introduction to Aspen Plus模擬的優(yōu)越性減少裝置設(shè)計時間允許設(shè)計者快速地測試各種裝置的配置方案 幫助改進當前工藝回答 “如果那會怎樣” 問題在給定的限制內(nèi)優(yōu)化工藝條件輔助確定一個工藝的約束部位 (消除瓶頸)2022/7/2511

6、Introduction to Aspen Plus一般模擬問題物流PRODUCT 的 組成是什么? To solve this problem, we need: Material balances Energy balances REACTORFEEDRECYCLEREAC-OUTCOOLCOOL-OUTSEPPRODUCT2022/7/2512Introduction to Aspen Plus流程模擬的途徑序貫?zāi)MAspen Plus 是一個序貫?zāi)K模擬程序。每個單元模塊按一定的順序求解。聯(lián)立方程Aspen Custom Modeler (以前是 SPEEDUP) 是一個聯(lián)立方程模擬程

7、序。所有的方程均同時求解。組合方法Aspen Dynamics (以前是 DynaPLUS) 使用 Aspen Plus 序貫?zāi)K方法去初始化穩(wěn)態(tài)模擬并使用 Aspen Custom Modeler (以前是 SPEEDUP) 聯(lián)立方程法求解動態(tài)模擬。2022/7/2513Introduction to Aspen Plus好的流程模擬實踐 經(jīng)驗建立大流程時，一次建幾個模塊。如果出現(xiàn)錯誤，這有助于找出問題確保流程輸入是合理的。檢查結(jié)果是一致的、實際的。 2022/7/2514Introduction to Aspen PlusAspen Plus 的重要功能嚴格的電解質(zhì)模擬固體處理石油處理數(shù)據(jù)

8、回歸數(shù)據(jù)擬合優(yōu)化用戶子程序2022/7/2515Introduction to Aspen Plus用戶界面目的:用戶舒適，并熟悉Aspen Plus 圖形用戶界面。Aspen Plus 參考: 用戶指南, 第 1章, 用戶界面 用戶指南,第 2章, 建立一個模擬模型 用戶指南, 第 4章, 定義工藝流程2022/7/2516Introduction to Aspen Plus用戶界面參考: Aspen Plus 用戶指南, 第1章, 用戶界面Run IDTool BarTitle BarMenu BarSelect ModebuttonModel LibraryModel MenuTabsP

9、rocessFlowsheetWindowNext ButtonStatus Area2022/7/2517Introduction to Aspen Plus用戶界面（續(xù)）使用鼠標左按鈕單擊 選擇對象/域單擊右按鈕 為選擇的對象/域或入口/出口彈出菜單雙擊左按鈕打開數(shù)據(jù)瀏覽器對象的頁面 參考: Aspen Plus 用戶指南, 第 1章, 用戶界面2022/7/2518Introduction to Aspen Plus圖形化流程操作在流程中放置一個單元模塊:1.在模型庫中單擊一個模型類別標簽2.選擇一個單元操作模型,單擊下箭頭選擇一個模型圖標3.在模塊上單擊并拖拉它到你期望放置的流程位置上

10、,然后釋放鼠標2022/7/2519Introduction to Aspen Plus圖形化流程操作(續(xù))在流程中放置一個物流:1.在模型庫中的 STREAMS 圖標上單擊2.如果你想選擇一個不同的物流類型 (物料,熱或功), 單擊靠近圖標的下箭頭,然后選擇不同的類型 3.選擇一個高亮顯示的出口做連接4.重復(fù)第 3 步連接物流的另一端5.若把一個物流的末端作為工藝物流的進料,或者作為產(chǎn)品來放置,則單擊工藝流程窗口的空白部分6.單擊鼠標右按鈕停止建立物流2022/7/2520Introduction to Aspen Plus圖形化流程操作(續(xù))若要在數(shù)據(jù)瀏覽器中顯示一個物流或單元模塊顯示的輸

11、入表:1.在該對象上雙擊鼠標左鍵若對單元模塊和物流改名,刪除,改變圖標,提供輸入數(shù)據(jù)或瀏覽結(jié)果:1.通過在模塊或物流上單擊鼠標左鍵,選擇對象2.當鼠標指針在所選擇的對象圖標之上時,單擊鼠標右鍵,彈出該對象的菜單3.選擇相應(yīng)的菜單項目參考: Aspen Plus 用戶指南,第 4章, 定義流程2022/7/2521Introduction to Aspen Plus異丙基苯流程定義RStoicModelHeaterModelFlash2ModelFilename: CUMENE.BKPREACTORFEEDRECYCLEREAC-OUTCOOLCOOL-OUTSEPPRODUCT2022/7/2

12、522Introduction to Aspen Plus 苯流程定義課程練習(xí)目的: 建立一個圖形化的流程選擇相應(yīng)的單元模塊圖標更改模塊和物流的名稱完成后用備份格式保存 (Run-ID.BKP).文件名: BENZENE.BKPFL1HeaterModelFlash2ModelFlash2ModelCOOLFEEDCOOLVAP1LIQ1FL2VAP2LIQ22022/7/2523Introduction to Aspen Plus 基本輸入目的:介紹Aspen Plus 模擬運行所要求的基本輸入 Aspen Plus 參考:用戶指南, 第3章，使用幫助用戶指南, 第5章，計算的全局信息用戶指

13、南, 第6章，定義組分用戶指南, 第7章，物性方法用戶指南, 第9章，定義物流用戶指南, 第10章，單元模型用戶指南, 第11章，運行你的模擬2022/7/2524Introduction to Aspen Plus用戶界面下拉式菜單用于定義程序選項和命令工具欄允許直接訪問一些常用功能能夠被移動、隱藏或展現(xiàn)數(shù)據(jù)瀏覽器用于操縱表頁能夠被移動、重設(shè)大小、最大化、最小化或關(guān)閉表頁用于輸入數(shù)據(jù)和瀏覽模擬結(jié)果可以由多個頁面構(gòu)成2022/7/2525Introduction to Aspen Plus用戶界面（續(xù)）對象管理器允許操縱離散對象的信息能夠建立、編輯、改名、刪除、隱含和展現(xiàn)對象（在10.1版中允

14、許拷貝和粘貼)Next用于檢查當前表格是否是完成，并且跳到下一個必需的輸入表頁2022/7/2526Introduction to Aspen Plus數(shù)據(jù)瀏覽器菜單樹前一個表下一個表狀態(tài)域父按鈕Units向后向前注釋Next說明域狀態(tài)2022/7/2527Introduction to Aspen Plus幫助幫助專題內(nèi)容- 適用于瀏覽整個文檔。 用戶指南和參考手冊均包含在幫助中。在用戶指南中的所有信息在Using Aspen Plus 手冊下均可以找到。索引 -使用索引項來尋找關(guān)于某個專題的幫助尋找 -用于查找關(guān)于含有任何字或詞的專題的幫助“這是什么?” 幫助從幫助菜單中選擇 “Whats

15、 This?”然后在任何區(qū)域上單擊得到這一項目的幫助2022/7/2528Introduction to Aspen Plus表頁的功能當你選擇了表頁上的一個域(在域中單擊鼠標左鍵),窗口底部的提示區(qū)域給你有關(guān)該域的信息 在域中的下箭頭上單擊，產(chǎn)生該域可能輸入值的列表輸入一個字母將在列表上產(chǎn)生以該字母開始的下一個選擇Tab 鍵將帶你到表頁的下一個域2022/7/2529Introduction to Aspen Plus基本輸入對于運行模擬最小要求的輸入是 (除圖形流程外) ：Setup（設(shè)置）Components（組分）Properties（性質(zhì)）Streams（物流）Blocks（模塊）這

16、些輸入在Data Browser 中均可以找到用數(shù)據(jù)菜單或工具欄上的數(shù)據(jù)瀏覽器按鈕能夠快速找到這些輸入的文件夾2022/7/2530Introduction to Aspen Plus狀態(tài)指示器2022/7/2531Introduction to Aspen Plus設(shè)置大多數(shù)常用的設(shè)置信息是在Setup Specifications Global 表中輸入:在報告上使用的流程標題運行類型 輸入和輸出單位有效的相態(tài) (例如:汽-液或汽-液-液)環(huán)境壓力物流報告選項包含在 Setup Report Options Stream 表頁上.2022/7/2532Introduction to Asp

17、en Plus設(shè)置規(guī)定表格2022/7/2533Introduction to Aspen Plus設(shè)置運行類型2022/7/2534Introduction to Aspen Plus設(shè)置單位在Aspen Plus的單位可以按 3 個不同的級別定義:1.全局級 (在Setup Specifications Global 頁面上的“輸入數(shù)據(jù)”和“輸出數(shù)據(jù)”域 )2.對象級 (在一個對象,諸如單元模塊和物流的任意輸入表頁頂部的“Units” 域3.域級使用Setup Units Sets對象管理器,用戶可以建立自己的單位集。單位可以從一個現(xiàn)存單位集拷貝,然后修改。2022/7/2535Intro

18、duction to Aspen Plus組分使用 Components Specifications 表頁來定義模擬所需的所有組分如果可用的話,每個組分的物性參數(shù)是從數(shù)據(jù)庫中檢索的純組分數(shù)據(jù)庫包含諸如分子量、臨界性質(zhì)等參數(shù)。數(shù)據(jù)庫查找的順序是在數(shù)據(jù)庫頁面中定義。可以使用 Find按鈕，根據(jù)組分名、分子式、組分類別、分子量、沸點、或CAS號查找組分?？梢允褂肊lectrolyte Wizard 設(shè)置一個電解質(zhì)模擬。2022/7/2536Introduction to Aspen Plus組分定義表格2022/7/2537Introduction to Aspen Plus輸入組分組分 ID 是

19、用于定義模擬輸入和結(jié)果中的組分每個組分 標識通過下列途徑與數(shù)據(jù)庫與一個數(shù)據(jù)庫相關(guān)聯(lián)：分子式: 組分的化學(xué)式 例如： C6H6(注意當有異構(gòu)體時要加后綴，例如 C2H6O-2)組分名: 組分的全名 例如： BENZENE通過使用Find按鈕，可以找出數(shù)據(jù)庫組分使用組分名、分子式、組分類別、分子量、沸點或CAS 數(shù)所有包含指定項目的組分都將被列出2022/7/2538Introduction to Aspen PlusFind2022/7/2539Introduction to Aspen Plus組分數(shù)據(jù)庫第一個所選數(shù)據(jù)庫缺少的參數(shù)可以查找以后所選的數(shù)據(jù)庫。2022/7/2540Introduc

20、tion to Aspen Plus性質(zhì)使用 Properties Specifications 表頁定義在模擬中所使用的物性方法。性質(zhì)方法是一個模型和方法的集合，用于描述純組分和混合物的行為。選擇正確的物性對于獲得合理模擬結(jié)果是至關(guān)重要的。選擇一個Process Type 將 縮小可用方法的個數(shù)。2022/7/2541Introduction to Aspen Plus性質(zhì)規(guī)定表2022/7/2542Introduction to Aspen Plus物流使用Stream Input 表頁定義進料物流條件和組分。定義物流條件輸入下列幾項:溫度壓力汽化率定義物流組分輸入下列兩項之一:總物流流量

21、和組分分率單個組分的流率對于不是流程進料的物流。其規(guī)定被用作估值。2022/7/2543Introduction to Aspen Plus物流輸入表2022/7/2544Introduction to Aspen Plus模塊Block Input 表頁或Block Setup表頁都指定了單元操作模型的操作條件和設(shè)備規(guī)定.一些單元操作模型要求附加規(guī)定表頁所有單元操作模型都有可選的信息表頁(例如, BlockOptions表頁) 2022/7/2545Introduction to Aspen Plus模塊表2022/7/2546Introduction to Aspen Plus啟動運行從

22、View 菜單中選擇Control Panel 或按 Next 按鈕.當所要求的表頁全部填完時執(zhí)行模擬過程.按鈕Next 將使你進入沒有填完的表頁中.2022/7/2547Introduction to Aspen Plus控制面板 控制面板含有:一個信息窗口,通過顯示來自計算的最新信息而顯示模擬的進展過程一個狀態(tài)區(qū)域,顯示所執(zhí)行的模擬模塊和收斂回路的層次和順序一個工具欄,能夠用來控制模擬2022/7/2548Introduction to Aspen Plus結(jié)果查看歷史文件或控制面板信息包括任何生成的錯誤信息和警告在View 菜單下選擇 History 或 Control Panel ,顯

23、示歷史文件和控制面板物流結(jié)果包括物流條件和組成對于所有物流 (/Data/Results Summary/Streams)對于單個物流(在Data Browser中打開物流文件夾選擇Results 表)模塊結(jié)果包括計算出的模塊操作條件 (在Data Browser中打開模塊文件夾并選擇Results 表)2022/7/2549Introduction to Aspen Plus異丙基苯生產(chǎn)條件Q = 0 Btu/hrPdrop = 0 psiC6H6 + C3H6 = C9H12 苯 丙烯 異丙基苯 丙烯轉(zhuǎn)化率為90%T = 130 FPdrop = 0.1 psiP = 1 atmQ = 0

24、 Btu/hr苯: 40 lbmol/hr丙烯: 40 lbmol/hrT = 220 FP = 36 psi使用 RK-SOAVE 物性方法文件名: CUMENE.BKPREACTORFEEDRECYCLEREAC-OUTCOOLCOOL-OUTSEPPRODUCT2022/7/2550Introduction to Aspen Plus練習(xí)：苯流程操作條件目的:添加流程的工藝條件和進料物流條件.由苯流程練習(xí)中創(chuàng)建的流程開始(另存為 BENZENE.BKP),按下頁所示添加工藝條件和進料物流條件. 問題:1. 模塊 “COOL” 的熱負荷是多少? _2. 第二閃蒸模塊“FL2” 的溫度是多少

25、? _注意:該練習(xí)的所有答案都在附錄C中課程筆記的后面2022/7/2551Introduction to Aspen Plus練習(xí)：苯流程操作條件FeedT = 1000 FP = 550 psi氫氣: 405 lbmol/hr甲烷: 95 lbmol/hr苯 : 95 lbmol/hr甲苯: 5 lbmol/hrT = 200 FPdrop = 0T = 100 FP = 500 psiP = 1 atmQ = 0使用 PENG-ROB 物性方法完成時另存為:文件名: BENZENE.BKPFL1COOLFEEDCOOLVAP1LIQ1FL2VAP2LIQ22022/7/2552Intro

26、duction to Aspen Plus單元操作模型目的:熟悉單元操作模型的主要類型Aspen Plus 參考資料: 用戶指導(dǎo),第十章,單元操作模型 參考手冊,第一卷,單元操作模型2022/7/2553Introduction to Aspen Plus單元操作模型類型混合器/分流器分離器換熱器塔反應(yīng)器壓力變換器操作器固體用戶模型參考:在線幫助和文檔中，對具體模型的使用予以很好的介紹。 Aspen Plus 參考手冊,第1卷,單元操作模型2022/7/2554Introduction to Aspen Plus混合器/分流器2022/7/2555Introduction to Aspen P

27、lus分離器2022/7/2556Introduction to Aspen Plus換熱器* Requires separate license2022/7/2557Introduction to Aspen Plus簡捷塔 2022/7/2558Introduction to Aspen Plus嚴格塔* 要求單獨許可+ 輸入語言只在 10.0 版中2022/7/2559Introduction to Aspen Plus反應(yīng)器2022/7/2560Introduction to Aspen Plus壓力變化器2022/7/2561Introduction to Aspen Plus操作器

28、2022/7/2562Introduction to Aspen Plus固體2022/7/2563Introduction to Aspen PlusRadFrac 目的:論述 RadFrac 分餾模型最少輸入條件, 并討論設(shè)計規(guī)定與板效率的用法Aspen Plus 參考資料: 參考手冊, 第1卷, 單元操作模型, 第4章2022/7/2564Introduction to Aspen PlusRadFrac: 嚴格多級分離可對下述過程做兩相或三相模擬:普通蒸餾吸收, 再沸吸收汽提, 再沸汽提恒沸蒸餾反應(yīng)蒸餾結(jié)構(gòu)選項:任何數(shù)量的進料任何數(shù)量的側(cè)線采出總液體采出和循環(huán)回流任何數(shù)量的換熱器任何數(shù)

29、量的傾析器2022/7/2565Introduction to Aspen PlusRadFrac 流程連接氣體蒸餾物 (DV)1 頂級或冷凝器熱負荷熱 (可選)(Q1) 液體蒸餾物 (DL)水 (DW) (可選)D=DL+DV DV:D=DV/D物料回流RR=L1/D RW=LW/DW（任何數(shù)量) L1 + LW產(chǎn)品 (任何數(shù)量)熱循環(huán)回流傾析器熱產(chǎn)品熱返回(任何數(shù)量) 上升蒸汽(VN) N級底級或再沸器熱負荷熱 (可選)(QN) 塔底 (B) BR=VN/B2022/7/2566Introduction to Aspen Plus規(guī)定:理論板數(shù)冷卻器和再沸器結(jié)構(gòu)兩塔操作規(guī)定有效相態(tài)收斂Ra

30、dFrac結(jié)構(gòu)設(shè)置2022/7/2567Introduction to Aspen PlusRadFrac 物流設(shè)置規(guī)定:進料板位置進料物流規(guī)則 (見幫助)ABOVE-STAGE:從進料物流來的氣體進入進料板上一層塔板液體進入進料板位置ON-STAGE:來自進料的氣體和液體都進入進料板位置2022/7/2568Introduction to Aspen PlusRadFrac 壓力設(shè)置規(guī)定下列項之一:塔壓力分布塔頂/塔底壓力塔段壓降2022/7/2569Introduction to Aspen Plus釜式再沸器 T = 65 CP = 1 bar水: 100 lbmol/hr甲醇: 100

31、 lbmol/hr9 個理論級回流比 = 1蒸餾物對進料的比 = 0.5塔壓力 = 1 bar進料級 = 6RadFrac 規(guī)定文件名: RAD-EX.BKP甲醇-水嚴格精餾塔用 NRTL-RK 物性方法COLUMNFEEDOVHDBTMS全凝器 2022/7/2570Introduction to Aspen PlusRadFrac 選項若設(shè)置一個不帶冷凝器或再沸器的吸收塔,則在 RadFrac Setup Configuration 頁面上設(shè)置冷凝器和再沸器為none在 RadFrac Efficiencies 表頁上能夠規(guī)定按一個理論級基準或組分基準的汽化效率或Murphree 效率.能

32、夠進行板式塔或填料塔的設(shè)計和核算.如果用戶選擇汽-液-液作為有效相，也可以模擬第二液相.能夠生成再沸器和冷凝器的熱曲線.2022/7/2571Introduction to Aspen Plus繪圖向?qū)?Plot Plot Wizard用 繪圖向?qū)?(在 Plot 菜單上) 能立即生成模擬結(jié)果的曲線圖，你能用繪圖向?qū)э@示如下操作的結(jié)果:物性分析數(shù)據(jù)回歸分析所有分離模型RadFrac、 MultiFrac、PetroFrac和 RateFrac的數(shù)據(jù)分布點擊數(shù)據(jù)窗口中的對象生成該對象的曲線圖.向?qū)б龑?dǎo)你執(zhí)行生成圖表的基本操作.在 Next 按鈕上點擊繼續(xù). 點擊 Finish 按鈕按缺省設(shè)置生成

33、圖.2022/7/2572Introduction to Aspen Plus繪圖向?qū)痉队美L圖向?qū)?chuàng)建整個塔的氣相組成曲線.2022/7/2573Introduction to Aspen PlusRadFrac 的DesignSpecs 和 Vary 用DesignSpecs 和 Vary 表頁可以在RadFrac 模型內(nèi)部規(guī)定并執(zhí)行設(shè)計規(guī)定。可以調(diào)整一個或多個RadFrac 輸入，來滿足對一個或多個 RadFrac 性能參數(shù)的規(guī)定要求。一般情況下，“規(guī)定”的個數(shù)應(yīng)與“變化”的個數(shù)相等.RadFrac 中的“設(shè)計規(guī)定”和“改變” 是在 “中間回路”中求解的，如果你得到一個中間回路沒收斂的錯

34、誤信息，檢查你輸入的“設(shè)計規(guī)定”和“改變” 2022/7/2574Introduction to Aspen PlusRadFrac 的收斂問題如果 RadFrac 沒收斂, 做以下工作會有幫助:1.檢查正確地規(guī)定了有關(guān)物性方面的問題 (物性方法的選擇、參數(shù)可用性.) 。2.確保塔操作條件是可行的。3.如果塔的 err/tol 是一直減少的, 在RadFrac Convergence Basic 頁上增加最大迭代次數(shù)。2022/7/2575Introduction to Aspen PlusRadFrac 的收斂問題 (續(xù))4.在RadFrac Estimates Temperature 頁上

35、提供塔中一些塔板的溫度估值 (對吸收塔來說是有用的).5.在RadFrac Estimates Liquid Composition and Vapor Composition 頁上提供塔中一些塔板的組成估值 (對于高度非理想系統(tǒng)是有用的).6.在RadFrac Setup Configuration 頁上嘗試不同的收斂方法當一個塔不收斂時, 做了改變后重新初始化通常是有好處的。2022/7/2576Introduction to Aspen Plus練習(xí)：嚴格多級精餾部分 A:用如下數(shù)據(jù)完成甲醇塔核算:塔進料: 63.2 wt% 水 36.8 wt% 甲醇總流量 120,000 lb/hr壓

36、力 20 psia, 飽和液體塔規(guī)定: 38 塊塔板 (40 塊理論級)進料板 = 23 (第24理論級)全凝器頂部壓力 = 16.1 psia(絕對壓力）每理論級壓力降 = 0.1 psiDistillate flowrate 蒸餾流率 = 1245 lbmol/hr摩爾回流比 = 1.3用 NRTL-RK 物性方法到此10、202022/7/2577Introduction to Aspen Plus練習(xí)：嚴格多級精餾 (續(xù))部分 B:建立塔內(nèi)的設(shè)計規(guī)定達到如下兩個目標:塔頂餾出物中甲醇含量99.95 wt%塔底水含量99.90 wt%要達到這些規(guī)定, 你可以改變塔頂餾出物流率 (800-

37、1700 lbmol/hr) 和回流比 (0.8-2). 在運行該題之前確保物流組成是按質(zhì)量分率報告。記錄冷凝器和再沸器的負荷:冷凝器負荷:_再沸器負荷:_2022/7/2578Introduction to Aspen Plus練習(xí)：嚴格多級精餾 (續(xù))部分 C:規(guī)定每塊板效率為65% Murphree效率后 執(zhí)行同一個設(shè)計計算。假設(shè)冷凝器和再沸器的板效率為90%。 這些效率是如何影響塔的冷凝器和再沸器負荷的?部分 D:完成整個塔的設(shè)計計算，假定使用泡罩塔盤塔 (完成后, 另存為文件名: RADFRAC.BKP)2022/7/2579Introduction to Aspen Plus反應(yīng)器

38、模型目的:介紹各種類型的、可用的反應(yīng)器模型, 每類中至少詳細考察一個反應(yīng)器。Aspen Plus 參考資料: 參考手冊, 第1卷, 單元操作模型, 第7章2022/7/2580Introduction to Aspen Plus反應(yīng)器概述Reators(反應(yīng)器)以物料平衡為基礎(chǔ)Ryield(收率反應(yīng)器)Rstioc(化學(xué)計量反應(yīng)器)以反應(yīng)平衡為基礎(chǔ)REquil(平衡反應(yīng)器)RGibbs(吉布斯反應(yīng)器)以動力學(xué)為基礎(chǔ)RCSTR(連續(xù)攪拌釜式反應(yīng)器)RPlug(活塞流反應(yīng)器)RBatch(間歇反應(yīng)器)2022/7/2581Introduction to Aspen Plus基于物料平衡反應(yīng)器RYi

39、eld只要求物料平衡, 不要求原子平衡 用來模擬入口物流不知道，但出口物流已知的反應(yīng)器(例如，模擬一個爐子)70 lb/hr H2O20 lb/hr CO260 lb/hr CO250 lb/hr tar（焦油）600 lb/hr char（焦碳）1000 lb/hr Coal（煤）INOUTRYield2022/7/2582Introduction to Aspen Plus基于物料平衡反應(yīng)器 (續(xù))RStoic要求原子平衡和質(zhì)量平衡用于化學(xué)平衡數(shù)據(jù)和動力學(xué)數(shù)據(jù)不知道或不重要的反應(yīng)器可以規(guī)定或計算在參考溫度和壓力下的反應(yīng)熱2 CO + O2 - 2 CO2C + O2 - CO22 C +

40、O2 - 2 COC, O2INOUTRStoicC, O2, CO, CO22022/7/2583Introduction to Aspen Plus以化學(xué)平衡為基礎(chǔ)的反應(yīng)器概述不考慮反應(yīng)動力學(xué)各個模塊能解算相似的問題，但問題規(guī)定不同單個反應(yīng)能達到嚴格平衡REquil通過求解反應(yīng)平衡方程而計算化學(xué)平衡和相平衡不能進行3相閃蒸計算可用在有許多組分、已知一些反應(yīng)并且較少組分參加反應(yīng)的情況 2022/7/2584Introduction to Aspen Plus以化學(xué)平衡為基礎(chǔ)的反應(yīng)器(續(xù))RGibbs未知反應(yīng)當發(fā)生的反應(yīng)未知，或由于有許多組分參與反應(yīng)，致使反應(yīng)數(shù)量很多時，該功能十分有用。吉布斯

41、能最小通過吉布斯自由能最小化來確定在產(chǎn)品吉布斯自由能最小時的產(chǎn)品組成。固體平衡RGibbs 是唯一能處理固-液-汽相平衡的Aspen Plus模塊2022/7/2585Introduction to Aspen Plus動力學(xué)反應(yīng)器動力學(xué)反應(yīng)器有 RCSTR, RPlug 和RBatch。因為考慮了反應(yīng)動力學(xué), 所以必須定義反應(yīng)動力學(xué)。動力學(xué)可以用一個內(nèi)置模型定義, 或用一個用戶子程序定義，現(xiàn)有的內(nèi)置模型是：冪律模型Langmuir-Hinshelwood-Hougen-Watson (LHHW)反應(yīng)的催化劑的反應(yīng)系數(shù)可以為零。反應(yīng)是用反應(yīng) ID 指定。 2022/7/2586Introduc

42、tion to Aspen Plus使用反應(yīng) ID反應(yīng) ID被設(shè)置成對象, 獨立于反應(yīng)器, 并且在反應(yīng)器中被引用。單個反應(yīng)ID可以在任意個數(shù)動力學(xué)反應(yīng)器(RCSTR, RPlug 和 RBatch.)中引用 。若建立一個反應(yīng)ID，請進入 Reactions Reactions 對象管理器頁面。 2022/7/2587Introduction to Aspen Plus冪律速率表達式示例: 正反應(yīng): (假設(shè)反應(yīng)中A為2級，B為3級) 系數(shù):A: B: C: D: 指數(shù):A: B: C: D: -2-312 2 300逆反應(yīng): (假設(shè)反應(yīng)中C為1級，D為2級)系數(shù):C: D: A: B: 指數(shù):C

43、: D: A: B: -1-2 23 1 2 002022/7/2588Introduction to Aspen Plus反應(yīng)熱不需要為反應(yīng)提供反應(yīng)熱。反應(yīng)熱通常按反應(yīng)器入口和出口焓差計算 (參見附錄 A).如果你有的反應(yīng)熱數(shù)值和Aspen Plus 計算出的反應(yīng)熱數(shù)值不相匹配，你可以調(diào)整一個或多個組分的生成熱 (DHFORM)， 使你的反應(yīng)熱數(shù)據(jù)和計算的反應(yīng)熱數(shù)據(jù)相匹配。在RStoic 反應(yīng)器中，可以規(guī)定或計算參考溫度、壓力下的反應(yīng)熱。2022/7/2589Introduction to Aspen Plus練習(xí)：反應(yīng)器 目的: 用不同反應(yīng)器類型模擬一個反應(yīng)，比較各個反應(yīng)器類型的不同用法。

44、反應(yīng)器條件:Temperature（溫度） = 70 CPressure （壓力）= 1 atm 化學(xué)計量式: Ethanol（乙醇）+ Acetic Acid（乙酸） Ethyl Acetate（乙酸乙酯）+ Water（水）動力學(xué)參數(shù):正反應(yīng): Pre-exp. Factor（指前因子） = 1.9 x 108, Act. Energy（活化能）= 5.95 x 107 J/kmol逆反應(yīng): Pre-exp. Factor （指前因子） = 5.0 x 107, Act. Energy （活化能）= 5.95 x 107 J/kmol反應(yīng)中每個反應(yīng)物的反應(yīng)都是1級 (總共為2級)。反應(yīng)發(fā)生

45、在液相中。提示: 核對每個反應(yīng)器是否把汽相和液相都考慮成有效相態(tài)。2022/7/2590Introduction to Aspen Plus練習(xí)：反應(yīng)器 (續(xù))Temp = 70 CPress = 1 atm進料:水: 8.892 kmol/hr乙醇: 186.59 kmol/hr乙酸: 192.6 kmol/hrLength = 2 metersDiameter = 0.3 metersVolume = 0.14 Cu. M.乙醇轉(zhuǎn)化率70 %完成后另存為：文件名: REACTORS.BKP用 NRTL-RK 物性方法RSTOICF-STOICP-STOICRGIBBSF-GIBBSP-GI

46、BBSRPLUGF-PLUGP-PLUGDUPLFEEDF-CSTRRCSTRP-CSTR2022/7/2591Introduction to Aspen Plus練習(xí)：環(huán)己烷生產(chǎn)過程 2022/7/2592Introduction to Aspen Plus練習(xí)：環(huán)己烷生產(chǎn)過程目的:創(chuàng)建一個流程來模擬環(huán)己烷生產(chǎn)過程環(huán)己烷可以用苯加氫反應(yīng)得到，反應(yīng)如下:C6H6+3 H2 = C6H12苯 氫氣環(huán)己烷在進入固定床接觸反應(yīng)器之前，苯和氫氣進料與循環(huán)氫氣和環(huán)己烷混合。 假設(shè)苯轉(zhuǎn)化率為 99.8%。反應(yīng)器出料被冷卻，輕氣體從產(chǎn)品物流中分離出去。 部分輕氣體作為循環(huán)氫氣返回反應(yīng)器。從分離器出來的液體產(chǎn)

47、品物流進入蒸餾塔進一步脫除溶解的輕氣體，使最終產(chǎn)品穩(wěn)定。部分環(huán)己烷產(chǎn)品循環(huán)進入反應(yīng)器，輔助控制溫度。2022/7/2593Introduction to Aspen Plus練習(xí)：環(huán)己烷生產(chǎn) C6H6 + 3 H2 = C6H12苯 氫氣 環(huán)己烷用 RK-SOAVE 物性方法完成后另存為：文件名: CYCLOHEX.BKPBottoms rate = 99 kmol/hrP = 25 barT = 50 CMolefrac H2 = 0.975N2 = 0.005CH4 = 0.02Total flow = 330 kmol/hrT = 40 CP = 1 barBenzene flow =

48、100 kmol/hrT = 150CP = 23 barT = 200 CPdrop = 1 barBenzene conv =0.998T = 50 CPdrop = 0.5 bar去物流 H2RCY的流量為92% 去物流 CHRCY的流量為30% 通過在 97到 101 kmol/hr之間改變Mole-B來指定環(huán)己烷摩爾回收率為.0999Stages = 12Reflux ratio = 1.2只有氣體蒸餾物的部分冷凝器P = 15 barFeed stage = 8REACTFEED-MIXH2INBZINH2RCYCHRCYRXINRXOUTHP-SEPVAPCOLUMNCOLFDL

49、TENDSPRODUCTVFLOWPURGELFLOW2022/7/2594Introduction to Aspen Plus物性目的:介紹物性方法和物性參數(shù)的概念明確有關(guān)物性方法選擇方面的問題介紹使用物性分析來報告物性Aspen Plus 參考資料: 用戶指南, 第 7 章, 物性方法用戶指南, 第 8 章, 物性參數(shù)和數(shù)據(jù)用戶指南, 第 29 章, 性質(zhì)分析2022/7/2595Introduction to Aspen Plus 工況研究- 丙酮回收 要獲得精確的模擬結(jié)果，選擇正確的物性方法和精確的物性參數(shù)是很重要的FEEDOVHDBTMSCOLUMN5000 lbmol/hr丙酮：1

50、0 mole %水：90 mole %規(guī)定: 丙酮回收率為99.5 mole %2022/7/2596Introduction to Aspen Plus如何建立物性選擇一個物性方法檢查參數(shù)/獲得其它參數(shù)確認結(jié)果創(chuàng)建流程2022/7/2597Introduction to Aspen Plus物性方法一個物性方法是用于計算物性的模型和方法的集合Aspen Plus提供了含有常用的熱力學(xué)模型的物性方法。用戶可以修改現(xiàn)有的物性方法或建立新的物性方法。 2022/7/2598Introduction to Aspen Plus描述組分物性的方法 物性模型 理想狀態(tài)方程活度系數(shù)特殊(EOS)模型模型模

51、型物性模型模型類型的選擇取決于非理想行為程度和操作條件。2022/7/2599Introduction to Aspen Plus理想狀態(tài)與非理想狀態(tài)的對比我們所定義的理想行為應(yīng)該是什么樣?符合理想氣體定律和拉烏爾定律理想系統(tǒng)應(yīng)該是什么樣?大小和形狀相似的非極性組分什么決定非理想狀態(tài)程度?分子相互作用例如，分子的大小、形狀和極性我們?nèi)绾窝芯恳粋€系統(tǒng)的非理想程度?性質(zhì)圖 (例如 TXY & XY)xyxyxy2022/7/25100Introduction to Aspen Plus狀態(tài)方程和活度模型比較 2022/7/25101Introduction to Aspen Plus常用選項集狀態(tài)

52、方程物性方法 PENG-ROB RK-SOAVE活度系數(shù)物性方法 NRTL UNIFAC UNIQUAC WILSON 2022/7/25102Introduction to Aspen Plus亨利定律亨利定律只和理想與活度系數(shù)模型一起使用。它用于確定液相中的輕氣體和超臨界組分的量。任何超臨界組分和輕氣體 (CO2、N2、等。) 都應(yīng)該說明為亨利組分 (Components Henry Comps Selection 頁面)。亨利組分列表 ID 應(yīng)該在 Properties Specifications Global 頁 中的 Henry Components 域中輸入。2022/7/251

53、03Introduction to Aspen Plus選擇物性方法 - 復(fù)習(xí)你的系統(tǒng)中有無極性組分?操作條件是否在混合物臨界區(qū)域附近?你的系統(tǒng)中是否有輕氣體或超臨界組分?用帶有亨利定律的活度系數(shù)模型用活度系數(shù)模型用狀態(tài)方程模型否否否是是是參考: Aspen Plus 用戶指南, 第 7章, 物性方法, 給出了關(guān)于物性方法選擇方面的類似的、更詳細的信息。2022/7/25104Introduction to Aspen Plus選擇物性方法 - 舉例對于如下組分系統(tǒng)在環(huán)境條件下選擇適當物性方法：2022/7/25105Introduction to Aspen Plus如何建立物性方法選擇物性

54、方法檢查參數(shù)/獲得其它參數(shù)確認結(jié)果創(chuàng)建流程2022/7/25106Introduction to Aspen Plus純組分參數(shù)描述一單個組分的屬性在 Properties Parameters Pure Component 文件夾中輸入保存在數(shù)據(jù)庫中，例如， PURE10、ASPENPCD、SOLIDS等。 (所選擇的數(shù)據(jù)庫在 Components Specifications Databanks 頁上列出。)通過從工具菜單上選擇Retrieve Parameter Results（檢索參數(shù)結(jié)果）將參數(shù)檢索到圖形用戶界面中。舉例標量參數(shù): 分子量MW溫度相關(guān)參數(shù):擴展的 Antoine 蒸汽

55、壓模型參數(shù) PLXANT2022/7/25107Introduction to Aspen Plus二元參數(shù)用來描述兩個組分之間的相互作用在 Properties Parameters Binary Interaction 文件夾中輸入保存在二元數(shù)據(jù)庫中，例如 VLE-IG, LLE-ASPEN 來自數(shù)據(jù)庫的參數(shù)值能夠在圖形用戶界面中的輸入表中查看。在完成流程之前必須要查看含有來自數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)的參數(shù)表。舉例標量參數(shù): Rackett模型的RKTKIJ溫度相關(guān)參數(shù): NRTL模型的參數(shù)NRTL2022/7/25108Introduction to Aspen Plus報告物性參數(shù)按照下列過程可以

56、得到一個含有模擬中用到的所有組分的所有純組分參數(shù)和二元參數(shù)的報告文件:1.在 Setup Report Options Property 頁上, 選擇 All physical property parameters (in SI units)， 或 選擇Property parametersdescriptions,equations,and sources of data2.運行模擬后, 轉(zhuǎn)出一個報告文件 (*.rep) (從File菜單下選擇 Export)。3.用任意文本編輯器編輯*.rep 文件。 (從 圖形用戶界面中,你可從 View 菜單下選擇Report.) 參數(shù)在報告文件物性

57、部分PARAMETER VALUES 標題下列出。2022/7/25109Introduction to Aspen PlusPARAMS 報告和 PARAM-PLUS 報告PARAM-PLUS 報告不象 PARAMS 報告那樣緊湊; 然而它有許多優(yōu)點:2022/7/25110Introduction to Aspen Plus如何建立物性選擇物性方法檢查參數(shù)/獲得附加參數(shù)確認結(jié)果創(chuàng)建流程2022/7/25111Introduction to Aspen Plus物性分析用來生成簡單的物性圖表， 驗證物性模型和數(shù)據(jù)。圖表類型:純組分, 例如 蒸汽力相對溫度二元, 例如 TXY, PXY三元相圖

58、。在含有原始數(shù)據(jù)的結(jié)果表上，按Plot Wizard 按鈕可得到其它二元曲線圖。當用二元分析來檢查液-液相分離時，記住選擇汽-液-液作為有效相。為便于以后參考和使用，物性分析輸入和結(jié)果可以另存成一個表。2022/7/25112Introduction to Aspen Plus物性分析 - 公共圖表理想 XY 圖: 恒沸物 XY 圖 : 2液相XY 圖:y-x diagram for METHANOL / PROPANOLLIQUID MOLEFRAC METHANOL00.20.40.60.810.20.40.60.81VAPOR MOLEFRAC METHANOL (PRES = 14.6

59、9595 PSI) y-x diagram for ETHANOL / TOLUENELIQUID MOLEFRAC ETHANOL00.20.40.60.810.20.40.60.81VAPOR MOLEFRAC ETHANOL (PRES = 14.69595 PSI) y-x diagram for TOLUENE / WATERLIQUID MOLEFRAC TOLUENE00.20.40.60.810.20.40.60.81VAPOR MOLEFRAC TOLUENE (PRES = 14.69595 PSI) 2022/7/25113Introduction to Aspen Pl

60、us如何建立物性選擇一個物性方法檢查參數(shù)/獲得附加參數(shù)確認結(jié)果創(chuàng)建流程2022/7/25114Introduction to Aspen Plus建立物性 - 復(fù)習(xí)1.選擇物性方法 -根據(jù)下列條件選擇一個物性方法：模擬中存在的組分模擬的操作條件對于組分可得到的數(shù)據(jù)和參數(shù)2.檢查參數(shù) - 確定在Aspen Plus 數(shù)據(jù)庫中可用的參數(shù)3.獲得附加參數(shù) (必要時) - 所需的參數(shù)可以通過下列途徑獲得查找文獻實驗數(shù)據(jù)回歸 (數(shù)據(jù)回歸)物性常數(shù)估算 (物性估算)4.確認結(jié)果 - 通過下列方法來檢驗對物性方法和所用物性數(shù)據(jù)的選擇是否正確物性分析2022/7/25115Introduction to As