利用aspen plus進行物性參數(shù)的估算

1、 1 純組分物性常數(shù)的估算1.1、乙基2-乙氧基乙醇物性的輸入 由于Aspen Plus 軟件自帶的物性數(shù)據(jù)庫中很難查乙基2-乙氧基乙醇的物性參數(shù), 使模擬分離、確定工藝條件的過程中遇到困難, 所以采用物性估算的功能對乙基2-乙氧基乙醇計算。 已知:最簡式：(C6H14O3)分子式：(CH3-CH2-O-CH2-CH2-O-CH2-CH2-OH)沸 點：1951.2、具體模擬計算過程 乙基2-乙氧基乙醇為非庫組分，其臨界溫度、臨界壓力、臨界體積和臨界壓縮因子及理想狀態(tài)的標準吉布斯自由能、標準吉生成熱、蒸汽壓、偏心因子等一些參數(shù)都很難查詢到，根據(jù)的已知標準沸點TB，可以使用aspen plus軟

2、件的Estimation Input Pure Component(估計輸入純組分) 對純組分物性的這些參數(shù)進行估計。為估計純組分物性參數(shù) ，則需1. 在 Data (數(shù)據(jù))菜單中選擇Properties(性質(zhì))2. 在 Data Browser Menu(數(shù)據(jù)瀏覽菜單)左屏選擇Estimation(估計)然后選Input(輸入)3. 在 Setup(設(shè)置)表中選擇Estimation(估計)選項，Identifying Parameters to be Estimated(識別估計參數(shù))4. 單擊 Pure Component(純組分)頁5. 在 Pure Component 頁中選擇要用P

3、arameter(參數(shù))列表框估計的參數(shù)6. 在 Component(組分)列表框中選擇要估計所選物性的組分如果要為多組分估計選擇物性可單獨選擇附加組分或選擇All(所有)估計所有組分的物性7. 在每個組分的 Method(方法)列表框中選擇要使用的估計方法可以規(guī)定一個以上的方法。具體操作過程如下： 1、打開一個新的運行，點擊Date/Setup 2、在Setup/Specifications-Global頁上改變Run Type位property Estimation 3、在Components-specifications Selection頁上輸入乙基2-乙氧基乙醇組分，將其Compon

4、ent ID為DIMER 4、在Properties/Molecular Structure -Object Manager上，選擇DIMER，然后點Edit 5、在Gageneral頁上輸入乙基2-乙氧基乙醇的分子結(jié)構(gòu) 6、轉(zhuǎn)到Properties/Parameters/Pure Component Object Manager上，點擊“NEW” 然后創(chuàng)建一個標量（Scalar）參數(shù)TB 7、輸入DIMER的標準沸點（TB）195 8、然后轉(zhuǎn)到Properties/Estimation/Set up頁上，選擇Estimation all missing Parameters 9、運行該估算，

5、并檢查其結(jié)果。估算結(jié)果自動寫入到窗體文件中 其模擬結(jié)果如下： PropertynameParameterEstimatedvalueUnitsMethodMOLECULAR WEIGHT分子量MV134、1756FORMULACRITICAL TEMPERATURE臨界溫度TC627.594188KJOBACKCRITICAL PRESSURE臨界壓力PC3318184.71N/SQMJOBACKCRITICAL VOLUME臨界體積VC0.4265CUM/KMOLJOBACKCRITICAL COMPRES.FAC臨界壓縮因子ZC0.27121482 DEFINITIIDEAL GAS CP

6、 AT 300 K理想氣體CP 177504.906J/KMOL-KBENSON AT 500 K 264294.092J/KMOL-KBENSON AT 1000 K 386292.527J/KMOL-KBENSONSTD. HT.OF FORMATION標準吉布斯自由能DHFORM-564698000J/KMOLBENSONSTD.FREE ENERGY FORM標準吉生成熱DGFORM-347180000J/KMOLJOBACKVAPOR PRESSURE AT TB蒸汽壓101318.723N/SQMRIEDEL AT 0.9*TC 1080313.99N/SQMRIEDEL AT T

7、C 3318184.71N/SQMRIEDELACENTRIC FACTOR偏心因子OMEGA0.92834051 DEFINITIHEAT OF VAP AT TB汽化焓DHVLB53706714.1J/KMOLDEFINITILIQUID MOL VOL AT TB液體mol體積VB0.10949498CUM/KMOLGUNN-YAMSOLUBILITY PARAMETER溶解度參數(shù)DELTA25451.023(J/CUM)*.5DEFINITIUNIQUAC R PARAMETERUNIQUAC R參數(shù)GMUQR5.29070534BONDIUNIQUAC Q PARAMETERUNIQ

8、UAC Q參數(shù)GMUQQ4.612 BONDIPARACHOR等張比容PARC325.3 PARACHORLIQUID CP AT 298.15 K液體 291996.108J/KMOL-KRUZICKA AT TB443532.586J/KMOL-KRUZICKA2與溫度相關(guān)的純組分物性參數(shù)的估算 利用aspen plus對乙基2-乙氧基乙醇與溫度相關(guān)的純組分物性參數(shù)的估算，過程與純組分物性參數(shù)的估算過程一樣，只是在過程中選擇Estimation Input T-Dependent (估計輸入受溫度影響參數(shù))，計算受溫度影響的物性的參數(shù)。其操作過程與純組分物性參數(shù)一樣，在組分物性結(jié)果點擊T-

9、Dependent，可以看到溫度相關(guān)的物性參數(shù)： 其模擬結(jié)果如下：PropertyNameIDEALGASHEATCAPACITY理想氣體熱容 VAPOR PRESSURE 飽和蒸汽壓 HEAT OF VAPORIZATION 汽化焓 MOLAR VOLUME氣體mol體積VAPOR VISCOSITY氣相粘度 LIQUID VISCOSITY 液相粘度 LIQTHERMCONDUCTIVITY液體熱傳導率 LIQUIDSURFACETENSION表面張力 LIQUID HEAT CAPACITY液體熱容 ParameterCPIG PLXANT DHVLWT RKTZRAMUVDIP MUL

10、AND KLDIP SIGDIP CPLDIP Estimated value-19911.799819.051095-0.58971050.0001768600280110036029.227.96888681.5118.489262-12614.56700-13.029219.1373e-186468.15627.59418853706714.1468.150.40716453-0.5807282468.150.203967542.9389e-080.941960540002801100-13.52199527490468.15470.695641-5.32698790.04237204-

11、0.00012281.5744e-07-7.585e-11468.15621.3182460.093397831.222222225.3646e-10-6.037e-102.3707e-10468.15615.042305284003.707-523.819951.8468106500258.88695468.15UnitsK,J/KMOL-K K,N/SQM K,J/KMOL K,N-SEC/SQM K,N-SEC/SQM K,WATT/M-K K,N/M J/KMOL-K MethodBENSON RIEDEL DEFINITI GUNN-YAMREICHENB ORRICK-E SATO

12、-RIE BROCK-BI RUZICKA 以上為乙基2-乙氧基乙醇的純組分參數(shù)及與溫度相關(guān)的純組分參數(shù)的計算過程，由于這些參數(shù)在物性數(shù)據(jù)庫中都沒有包含，而且都很難查詢到。此時可以通過輸入標準沸點TB，利用aspen plus軟件的Estimation Input Pure Component(估計輸入純組分) 對純組分常量進行估計，得到臨界溫度、臨界壓力、臨界體積和臨界壓縮因子、及理想狀態(tài)的標準吉布斯自由能、標準吉生成熱、蒸汽壓等純組分參數(shù)；用Estimation Input T-Dependent (估計輸入受溫度影響參數(shù))對純組分常量進行估計,就可以得到乙基2-乙氧基乙醇的理想氣體熱容、

13、飽和蒸汽壓、汽化焓、氣體摩爾體積、氣相粘度、等純組分與溫度相關(guān)的純組分物性參數(shù)。3 二元交互作用參數(shù)物性常數(shù)的估算 在氣液平衡計算過程中，物質(zhì)間的二元交互作用參數(shù)手算過程計算量很大，通常用的方法有：二元Van Laar方程、Wilson方程、NTRL方程以及預(yù)測液體混合物的活度系數(shù)所用的集團貢獻法等，而且有些過程的計算量特別大，甚至很難得到。此時，利用aspen plus 的二元交互作用參數(shù)物性常數(shù)的估算功能顯得尤為方便。本章以乙基2-乙氧基乙醇的水溶液為例來說明aspen plus 的二元交互作用參數(shù)物性常數(shù)的估算功能, 使用 Estimation Binary Input(估計二元輸入)進

14、行二元參數(shù)估計，在properties中選用UNIFCA為計算方法，然后輸人分子結(jié)構(gòu)。自定義新物質(zhì)乙基2-乙氧基乙醇后，再引入第二組分水,在Gageneral標簽或Formula標簽中輸入分子結(jié)構(gòu)和已知的物性常數(shù)，進行模擬估算。 具體過程如下： 1、打開一個新的運行，點擊Date/Setup 2、在Setup/Specifications-Global頁上改變Run Type位property Estimation3、在Components、specifications 、Selection頁上輸入乙基2-乙氧基基乙醇組分，將其Component ID為DIMER 4、引入第二組分H2O5、在

15、Properties/Molecular Structure -Object Manager上，選擇DIMER 6、在Gageneral頁上輸入乙基2-乙氧基乙醇的分子結(jié)構(gòu)7、轉(zhuǎn)到Properties/Parameters/Pure Component Object Manager上，點擊“NEW” 點擊“NEW”，然后創(chuàng)建一個標量（Scalar）參數(shù)TB-18、Properties/Pure Component，選定TB-1輸入DIMER和H2O的標準沸點（TB）195、1009、在properties頁選擇估計選項。點擊estimationinput, 選擇Estimation only

16、the selected parameters，子菜單選擇binary interaction parameters10、單擊 Binary(二元)頁，單擊New(新建)然后規(guī)定要用Property(性質(zhì))列表框估計的參數(shù)，并且輸入二元組，在 Method 列表框中選擇要使用的估計方法運行該估算，并檢查其結(jié)果。點擊Binary 頁，查看估算結(jié)果。 Component iComponent j bij bji Alpha MethodDIMER WATER -2710.1684 568.812833 UNIFAC在上面例子可以看出：在乙基2-乙氧基乙醇水溶液中，利用aspen plus軟件的 E

17、stimation Binary Input(估計二元輸入)可以完成指定方程二元參數(shù)的估算，而且計算過程也顯得比較容易。4、結(jié)論對于Aspen軟件數(shù)據(jù)庫中沒有物性的物質(zhì)，物性估算不失為一種可行的方法在無法簡便計算物性數(shù)據(jù)的情況下利用Aspen plus軟件本身的物性估算功能與已知物性參數(shù)或者結(jié)合實驗數(shù)據(jù)進行物性參數(shù)估算，是一種很好的方法，其可靠性有一定的保證，計算精度可以滿足工程設(shè)計的需要。致謝 本論文是在導師張偉軍副教授的悉心指導和幫助下完成的。他廣博的學識、豐富的閱歷、對于學術(shù)問題獨到的見解以及嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，使本人受益良多。他樸實謙恭的品格以及無私真誠的人生態(tài)度，將無疑會在未來的旅途中給予本人深遠的影響。對于他半年來對本人學業(yè)的幫助與關(guān)心，在此謹致以衷心的感謝!最后要感謝這次中給予我學習和生活上幫助的所有的老師和同學們，有了他們的幫助使我能夠順利的完成畢業(yè)論文。參考文獻1 譚天恩,李偉.過程工程原理（化工原理）.北京:化學工業(yè)