馬后炮化工技術(shù)論壇_中石化技術(shù)人員aspen培訓(xùn)課件

1、 Aspen Technology, Inc.1997 AspenTech. All rights reserved.PotentialReach YourTrueIntroduction to Aspen Plus2022/7/201Introduction to Aspen Plus課程安排-第一天1. 介紹 - 模擬概念2.用戶界面 用戶界面介紹3.基本輸入 - 圖形化的用戶輸入界面4.單元操作模型 常用的單元操作模塊2022/7/202Introduction to Aspen Plus課程安排-第二天5.RadFrac 嚴(yán)格精餾塔模型6.反應(yīng)器模型 各種不同的反應(yīng)器模型2022/7/

2、203Introduction to Aspen Plus課程安排-第三天7.物性- 熱力學(xué)模型, 物性分析和報(bào)告的概述 2022/7/204Introduction to Aspen Plus課程安排-第四天8.靈敏度分析 - 研究流程中變量之間的關(guān)系9.設(shè)計(jì)規(guī)定 - 滿足工藝目標(biāo)10.Fortran 塊2022/7/205Introduction to Aspen Plus課程安排-第五天11.優(yōu)化 - 優(yōu)化一個(gè)流程12.Heater and HeatX - 換熱器模塊13.變壓模塊 - 泵,壓縮機(jī),管線和閥 2022/7/206Introduction to Aspen Plus 介紹目

3、的:介紹一般的流程模擬概念和Aspen Plus 功能 7Introduction to Aspen Plus介紹什么是流程模擬?使用計(jì)算機(jī)程序定量模擬一個(gè)化學(xué)過(guò)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)預(yù)測(cè)物流流率, 組成和性質(zhì)操作條件設(shè)備尺寸2022/7/208Introduction to Aspen Plus一般模擬問(wèn)題物流PRODUCT 的 組成是什么? To solve this problem, we need: Material balances Energy balances REACTORFEEDRECYCLEREAC-OUTCOOLCO

4、OL-OUTSEPPRODUCT2022/7/209Introduction to Aspen Plus流程模擬的途徑序貫?zāi)MAspen Plus 是一個(gè)序貫?zāi)K模擬程序。每個(gè)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(gè)聯(lián)立方程模擬程序。所有的方程均同時(shí)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(dòng)態(tài)模擬。2022/7/2010Introduction

5、to Aspen PlusAspen Plus 的重要功能嚴(yán)格的電解質(zhì)模擬固體處理石油處理數(shù)據(jù)回歸數(shù)據(jù)擬合優(yōu)化用戶子程序2022/7/2011Introduction 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(gè)模擬模型 用戶指南, 第 4章, 定義工藝流程12Introduction 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

6、ModebuttonModel LibraryModel MenuTabsProcessFlowsheetWindowNext ButtonStatus Area2022/7/2013Introduction to Aspen Plus用戶界面（續(xù)）使用鼠標(biāo)左按鈕單擊 選擇對(duì)象/域單擊右按鈕 為選擇的對(duì)象/域或入口/出口彈出菜單雙擊左按鈕打開(kāi)數(shù)據(jù)瀏覽器對(duì)象的頁(yè)面 參考: Aspen Plus 用戶指南, 第 1章, 用戶界面2022/7/2014Introduction to Aspen Plus圖形化流程操作在流程中放置一個(gè)單元模塊:1.在模型庫(kù)中單擊一個(gè)模型類別標(biāo)簽2.選擇一個(gè)單元操作模型

7、,單擊下箭頭選擇一個(gè)模型圖標(biāo)3.在模塊上單擊并拖拉它到你期望放置的流程位置上,然后釋放鼠標(biāo)2022/7/2015Introduction to Aspen Plus圖形化流程操作(續(xù))在流程中放置一個(gè)物流:1.在模型庫(kù)中的 STREAMS 圖標(biāo)上單擊2.如果你想選擇一個(gè)不同的物流類型 (物料,熱或功), 單擊靠近圖標(biāo)的下箭頭,然后選擇不同的類型 3.選擇一個(gè)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(gè)物流的末端作為工藝物流的進(jìn)料,或者作為產(chǎn)品來(lái)放置,則單擊工藝流程窗口的空白部分6.單擊鼠標(biāo)右按鈕停止建立物流2022/7/2016Introduction to Aspen

8、Plus異丙基苯流程定義RStoicModelHeaterModelFlash2ModelFilename: CUMENE.BKPREACTORFEEDRECYCLEREAC-OUTCOOLCOOL-OUTSEPPRODUCT2022/7/2017Introduction to Aspen Plus 苯流程定義課程練習(xí)目的: 建立一個(gè)圖形化的流程選擇相應(yīng)的單元模塊圖標(biāo)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.BKPFL1HeaterModelFlash2ModelFlash2ModelCOOLFEEDCOOLVAP1LIQ1FL2VAP2LI

9、Q22022/7/2018Introduction to Aspen Plus 基本輸入目的:介紹Aspen Plus 模擬運(yùn)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(jì)算的全局信息用戶指南, 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(yùn)行你的模擬19Introduction to Aspen Plus用戶界面下拉式菜單用于定義程序選項(xiàng)和命令工具欄允許直接訪問(wèn)一些常用功能能夠被移動(dòng)、隱藏或展現(xiàn)數(shù)據(jù)瀏覽器用于操縱表頁(yè)能夠被移動(dòng)、重設(shè)大小、最大化、最小化或關(guān)閉表頁(yè)

10、用于輸入數(shù)據(jù)和瀏覽模擬結(jié)果可以由多個(gè)頁(yè)面構(gòu)成2022/7/2020Introduction to Aspen Plus用戶界面（續(xù)）對(duì)象管理器允許操縱離散對(duì)象的信息能夠建立、編輯、改名、刪除、隱含和展現(xiàn)對(duì)象（在10.1版中允許拷貝和粘貼)Next用于檢查當(dāng)前表格是否是完成，并且跳到下一個(gè)必需的輸入表頁(yè)2022/7/2021Introduction to Aspen Plus數(shù)據(jù)瀏覽器菜單樹(shù)前一個(gè)表下一個(gè)表狀態(tài)域父按鈕Units向后向前注釋Next說(shuō)明域狀態(tài)2022/7/2022Introduction to Aspen Plus幫助幫助專題內(nèi)容- 適用于瀏覽整個(gè)文檔。 用戶指南和參考手冊(cè)均包含

11、在幫助中。在用戶指南中的所有信息在Using Aspen Plus 手冊(cè)下均可以找到。索引 -使用索引項(xiàng)來(lái)尋找關(guān)于某個(gè)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 This?”然后在任何區(qū)域上單擊得到這一項(xiàng)目的幫助2022/7/2023Introduction to Aspen Plus基本輸入對(duì)于運(yùn)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）這些輸入在Data Browser 中均可以找到2022/7/2024Int

12、roduction to Aspen Plus狀態(tài)指示器2022/7/2025Introduction 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:運(yùn)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2022/7/2026Introduction to Aspen Plus設(shè)置規(guī)定表格2022/7/2027Introduction to Aspen Plus設(shè)置運(yùn)行類型2022/7/2028Introduction to Aspen Plus設(shè)置單位在Aspen Plus的單位可以按 3 個(gè)不同的

13、級(jí)別定義:全局級(jí) (在Setup Specifications Global 頁(yè)面上的“輸入數(shù)據(jù)”和“輸出數(shù)據(jù)”域 )對(duì)象級(jí) (在一個(gè)對(duì)象,諸如單元模塊和物流的任意輸入表頁(yè)頂部的“Units” 域域級(jí)2022/7/2029Introduction to Aspen Plus組分使用 Components Specifications 表頁(yè)來(lái)定義模擬所需的所有組分純組分?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)包含諸如分子量、臨界性質(zhì)等參數(shù)?？梢允褂?Find按鈕，根據(jù)組分名、分子式、組分類別、分子量、沸點(diǎn)、或CAS號(hào)查找組分。2022/7/2030Introduction to Aspen Plus組分定義表格2022/7/20

14、31Introduction to Aspen Plus輸入組分組分 ID 是用于定義模擬輸入和結(jié)果中的組分每個(gè)組分 標(biāo)識(shí)通過(guò)下列途徑與數(shù)據(jù)庫(kù)與一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)相關(guān)聯(lián)：分子式: 組分的化學(xué)式 例如： C6H6(注意當(dāng)有異構(gòu)體時(shí)要加后綴，例如 C2H6O-2)組分名: 組分的全名 例如： BENZENE通過(guò)使用Find按鈕，可以找出數(shù)據(jù)庫(kù)組分2022/7/2032Introduction to Aspen PlusFind2022/7/2033Introduction to Aspen Plus性質(zhì)使用 Properties Specifications 表頁(yè)定義在模擬中所使用的物性方法。性質(zhì)方法是一

15、個(gè)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(duì)于獲得合理模擬結(jié)果是至關(guān)重要的。2022/7/2034Introduction to Aspen Plus性質(zhì)規(guī)定表2022/7/2035Introduction to Aspen Plus物流使用Stream Input 表頁(yè)定義進(jìn)料物流條件和組分。定義物流條件輸入下列幾項(xiàng):溫度壓力汽化率定義物流組分輸入下列兩項(xiàng)之一:總物流流量和組分分率單個(gè)組分的流率2022/7/2036Introduction to Aspen Plus物流輸入表2022/7/2037Introduction to Aspen Plus模塊Block In

16、put 表頁(yè)或Block Setup表頁(yè)都指定了單元操作模型的操作條件和設(shè)備規(guī)定所有單元操作模型都有可選的信息表頁(yè)(例如, BlockOptions表頁(yè)) 2022/7/2038Introduction to Aspen Plus模塊表2022/7/2039Introduction to Aspen Plus運(yùn)行從 View 菜單中選擇Control Panel 或按 Next 按鈕.當(dāng)所要求的表頁(yè)全部填完時(shí)執(zhí)行模擬過(guò)程.按鈕Next 將使你進(jìn)入沒(méi)有填完的表頁(yè)中.2022/7/2040Introduction to Aspen Plus控制面板 控制面板含有:一個(gè)信息窗口,通過(guò)顯示來(lái)自計(jì)算的最

17、新信息而顯示模擬的進(jìn)展過(guò)程一個(gè)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(gè)工具欄,能夠用來(lái)控制模擬2022/7/2041Introduction 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(cuò)誤信息和警告物流結(jié)果包括物流條件和組成對(duì)于所有物流 (/Data/Results Summary/Streams)對(duì)于單個(gè)物流(在Data Browser中打開(kāi)物流文件夾選擇Results 表)模塊結(jié)果包括計(jì)算出的模塊操作條件 (在Data Browser中打開(kāi)模塊文件夾并選擇Results 表)2022/7/2042Introduction to Aspen Plu

18、s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(cè),第一卷,單元操作模型43Introduction 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(duì)具體模型的使用予以很好的介紹。 Aspen Plus 參考手冊(cè),第1卷,單元操作模型2022/7/2044Introduction to Aspen Plus混合器/分流器2022/7/2045Introduction to Aspen Plus分離器2022/7/2046Introduction

19、 to Aspen Plus換熱器* Requires separate license2022/7/2047Introduction to Aspen Plus簡(jiǎn)捷塔 2022/7/2048Introduction to Aspen Plus嚴(yán)格塔2022/7/2049Introduction to Aspen Plus反應(yīng)器2022/7/2050Introduction to Aspen Plus壓力變化器2022/7/2051Introduction to Aspen Plus操作器2022/7/2052Introduction to Aspen PlusRadFrac目的:論述 Rad

20、Frac 分餾模型Aspen Plus 參考資料: 參考手冊(cè), 第1卷, 單元操作模型, 第4章53Introduction to Aspen PlusRadFrac: 嚴(yán)格多級(jí)分離可對(duì)下述過(guò)程做兩相或三相模擬:普通蒸餾恒沸蒸餾反應(yīng)蒸餾結(jié)構(gòu)選項(xiàng):任何數(shù)量的進(jìn)料任何數(shù)量的側(cè)線采出采出和循環(huán)回流任何數(shù)量的換熱器2022/7/2054Introduction to Aspen PlusRadFrac 流程連接氣體蒸餾物 (DV)1 頂級(jí)或冷凝器熱負(fù)荷熱 (可選)(Q1) 液體蒸餾物 (DL)水 (DW) (可選)物料回流（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

21、數(shù)量) 上升蒸汽(VN) N級(jí)底級(jí)或再沸器熱負(fù)荷熱 (可選)(QN) 塔底 (B)2022/7/2055Introduction to Aspen Plus規(guī)定:理論板數(shù)冷卻器和再沸器結(jié)構(gòu)有效相態(tài)收斂RadFrac結(jié)構(gòu)設(shè)置2022/7/2056Introduction to Aspen PlusRadFrac 物流設(shè)置規(guī)定:進(jìn)料板位置2022/7/2057Introduction to Aspen PlusRadFrac 壓力設(shè)置規(guī)定下列項(xiàng)之一:塔壓力分布塔頂/塔底壓力2022/7/2058Introduction to Aspen Plus繪圖向?qū)в?繪圖向?qū)?(在 Plot 菜單上) 能立

22、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RadFrac、 MultiFrac和 RateFrac的數(shù)據(jù)分布點(diǎn)擊數(shù)據(jù)窗口中的對(duì)象生成該對(duì)象的曲線圖.2022/7/2059Introduction to Aspen Plus繪圖向?qū)痉队美L圖向?qū)?chuàng)建整個(gè)塔的氣相組成曲線.2022/7/2060Introduction to Aspen PlusRadFrac 的DesignSpecs 和 Vary 用DesignSpecs 和 Vary 表頁(yè)可以在RadFrac 模型內(nèi)部規(guī)定并執(zhí)行設(shè)計(jì)規(guī)定?？梢哉{(diào)整一個(gè)或多個(gè)RadFrac 輸入，來(lái)滿足對(duì)一個(gè)或多個(gè) RadFr

23、ac 性能參數(shù)的規(guī)定要求。2022/7/2061Introduction to Aspen Plus反應(yīng)器模型目的:介紹各種類型的反應(yīng)器模型, 每類中至少詳細(xì)考察一個(gè)反應(yīng)器。Aspen Plus 參考資料: 參考手冊(cè), 第1卷, 單元操作模型, 第7章62Introduction to Aspen Plus反應(yīng)器概述Reators(反應(yīng)器)以物料平衡為基礎(chǔ)RyieldRstioc以反應(yīng)平衡為基礎(chǔ)REquilRGibbs以動(dòng)力學(xué)為基礎(chǔ)RCSTRRPlugRBatch2022/7/2063Introduction to Aspen Plus基于物料平衡反應(yīng)器RYield只要求物料平衡, 不要求原子

24、平衡 用來(lái)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(gè)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）INOUTRYield2022/7/2064Introduction 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(dòng)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(jì)算在參考溫度和壓力下的反應(yīng)熱2 CO + O2 - 2 CO2C + O2 - CO22 C + O2 - 2 COC, O2INO

25、UTRStoicC, O2, CO, CO22022/7/2065Introduction 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(dòng)力學(xué)各個(gè)模塊能解算相似的問(wèn)題，但問(wèn)題規(guī)定不同REquil通過(guò)求解反應(yīng)平衡方程而計(jì)算化學(xué)平衡和相平衡可用在有許多組分、已知一些反應(yīng)并且較少組分參加反應(yīng)的情況 2022/7/2066Introduction 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(dāng)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(shí)，該功能十分有用。吉布斯能最小通過(guò)吉布斯自由能最小化來(lái)確定在產(chǎn)品吉布斯自由能最小時(shí)的產(chǎn)品組成。202

26、2/7/2067Introduction to Aspen Plus動(dòng)力學(xué)反應(yīng)器動(dòng)力學(xué)反應(yīng)器有 RCSTR, RPlug 和RBatch。因?yàn)榭紤]了反應(yīng)動(dòng)力學(xué), 所以必須定義反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。動(dòng)力學(xué)可以用一個(gè)內(nèi)置模型定義：Power-Law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。 2022/7/2068Introduction to Aspen Plus使用反應(yīng) ID單個(gè)反應(yīng)ID可以在任意個(gè)數(shù)動(dòng)力學(xué)反應(yīng)器(RCSTR, RPlug 和 RBatch)中引用 。2022/7/2069Introduc

27、tion to Aspen PlusPower Law表達(dá)式示例: 正反應(yīng): (假設(shè)反應(yīng)中A為2級(jí)，B為3級(jí)) 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(jí)，D為2級(jí))系數(shù):C: D: A: B: 指數(shù):C: D: A: B: -1-2 23 1 2 002022/7/2070Introduction 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(wèn)題介紹使用物性分析來(lái)報(bào)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)

28、據(jù)用戶指南, 第 29 章, 性質(zhì)分析71Introduction 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：10 mole %水：90 mole %規(guī)定: 丙酮回收率為99.5 mole %2022/7/2072Introduction to Aspen Plus如何建立物性選擇一個(gè)物性方法檢查參數(shù)/獲得其它參數(shù)確認(rèn)結(jié)果創(chuàng)建流程2022/7/2073Introduction to Aspen Plus物性方法一個(gè)物性方法是用于計(jì)算物性的模型和方法的集合

29、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。 2022/7/2074Introduction 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)模型模型模型物性模型2022/7/2075Introduction to Aspen Plus理想狀態(tài)與非理想狀態(tài)的對(duì)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€(gè)系統(tǒng)的非理想程度?性質(zhì)圖 (例如 TXY &

30、XY)xyxyxy2022/7/2076Introduction to Aspen Plus狀態(tài)方程和活度模型比較 2022/7/2077Introduction to Aspen Plus常用選項(xiàng)集狀態(tài)方程物性方法 PENG-ROB RK-SOAVE活度系數(shù)物性方法 NRTL UNIFAC UNIQUAC WILSON 2022/7/2078Introduction 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(shuō)明為亨利組分 (Components Henry Com

31、ps Selection 頁(yè)面)。亨利組分列表 ID 應(yīng)該在 Properties Specifications Global 頁(yè) 中的 Henry Components 域中輸入。2022/7/2079Introduction to Aspen Plus選擇物性方法 - 復(fù)習(xí)你的系統(tǒng)中有無(wú)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(xì)的信息。2022/7/2080Introductio

32、n to Aspen Plus如何建立物性方法選擇物性方法檢查參數(shù)/獲得其它參數(shù)確認(rèn)結(jié)果創(chuàng)建流程2022/7/2081Introduction to Aspen Plus純組分參數(shù)描述一單個(gè)組分的屬性在 Properties Parameters Pure Component 文件夾中輸入2022/7/2082Introduction to Aspen Plus二元參數(shù)用來(lái)描述兩個(gè)組分之間的相互作用在 Properties Parameters Binary Interaction 文件夾中輸入來(lái)自數(shù)據(jù)庫(kù)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(lái)自數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)的

33、參數(shù)表。2022/7/2083Introduction 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(rèn)結(jié)果創(chuàng)建流程2022/7/2084Introduction to Aspen Plus物性分析用來(lái)生成簡(jiǎn)單的物性圖表， 驗(yàn)證物性模型和數(shù)據(jù)。圖表類型:純組分, 例如 蒸汽力相對(duì)溫度二元, 例如 TXY, PXY三元相圖。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。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(gè)表。2022/7/2085Introduction to Aspen Plus物性分析 - 圖表理想 XY 圖: 恒

34、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 = 14.69595 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 TOLUEN

35、E / WATERLIQUID MOLEFRAC TOLUENE00.20.40.60.810.20.40.60.81VAPOR MOLEFRAC TOLUENE (PRES = 14.69595 PSI) 2022/7/2086Introduction to Aspen Plus如何建立物性選擇一個(gè)物性方法檢查參數(shù)/獲得附加參數(shù)確認(rèn)結(jié)果創(chuàng)建流程2022/7/2087Introduction 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(gè)物性方法：模擬中存在的組分模擬的操作條件2.檢查參數(shù) - 確定在Aspen Plus 數(shù)據(jù)庫(kù)中可用的參數(shù)3.獲得附加參數(shù)

36、 (必要時(shí)) - 所需的參數(shù)可以通過(guò)下列途徑獲得查找文獻(xiàn)實(shí)驗(yàn)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(rèn)結(jié)果 - 通過(guò)下列方法來(lái)檢驗(yàn)對(duì)物性方法和所用物性數(shù)據(jù)的選擇是否正確物性分析2022/7/2088Introduction to Aspen Plus物性集物性集 (Prop-Set) 是一個(gè)把物性集或集合作為一個(gè)用戶給定名的對(duì)象來(lái)訪問(wèn)的一種方法。當(dāng)在一個(gè)應(yīng)用中使用物性時(shí)只引用物性集名。用物性集可以報(bào)告熱力學(xué)性質(zhì)、傳遞性質(zhì)和其它性質(zhì)值。目前的物性集應(yīng)用包括:設(shè)計(jì)規(guī)定、Fortran 模塊、靈敏度物流報(bào)告物性表 (Property Analysis)塔盤性質(zhì) (RadFrac, Mu

37、ltiFrac, 等.)加熱/冷卻曲線 (Flash2, MHeatX, 等.)2022/7/2089Introduction to Aspen Plus預(yù)先定義的物性集一些模擬模板包括預(yù)先定義的物性集下表列出了 General 模板中包括的預(yù)先定義的物性集和物性類型:2022/7/2090Introduction to Aspen Plus物流結(jié)果選項(xiàng)在 Setup Report Options Stream 頁(yè)上，用: Flow Basis 和 Fraction Basis 復(fù)選框定義如何報(bào)告物流組成Property Sets 按鈕指定物性集名，該物性集含有對(duì)每一個(gè)物流都要報(bào)告的附加性質(zhì)2

38、022/7/2091Introduction to Aspen Plus靈敏度分析目的:介紹靈敏度分析的用法，研究過(guò)程變量之間的關(guān)系。Aspen Plus 參考資料: 用戶指南, 第 20 章, 靈敏度分析相關(guān)標(biāo)題: 用戶指南, 第 18 章, 訪問(wèn)流程變量用戶指南, 第 19 章, Fortran 模塊和內(nèi)嵌 Fortran92Introduction to Aspen Plus靈敏度分析可使用戶研究輸入變量的變化對(duì)過(guò)程輸出的影響。在靈敏度模塊文件夾的 Results 表上能夠查看結(jié)果。可以把結(jié)果繪制成曲線，使不同變量之間的關(guān)系更加形象化。位于 /Data/Model Analysis To

39、ols/Sensitivity 下2022/7/2093Introduction to Aspen Plus靈敏度分析舉例冷卻器出口溫度怎樣影響產(chǎn)品物流純度的?被調(diào)節(jié)(被改變)變量是什么?被測(cè)量(采集)變量是什么?文件名: CUMENE-S.BKP冷卻器出口溫度產(chǎn)品物流中異丙基苯純度 (摩爾分率)REACTORFEEDRECYCLEREAC-OUTCOOLCOOL-OUTSEPPRODUCT2022/7/2094Introduction to Aspen Plus靈敏度分析結(jié)果 2022/7/2095Introduction to Aspen Plus靈敏度分析的用法研究輸入變量的變化對(duì)過(guò)程（

40、模型）的影響用圖表表示輸入變量的影響核實(shí)設(shè)計(jì)規(guī)定的解是否可行2022/7/2096Introduction to Aspen Plus靈敏度分析應(yīng)用步驟1.定義被測(cè)量(采集)變量它們是在模擬中計(jì)算的參量，在第4步將要用到 (Sensitivity Input Define 頁(yè))。2.定義被操作(改變的)變量它們是要改變的流程變量 (Sensitivity Input Vary 頁(yè))。3.定義被操作(改變的)變量范圍被操作變量的變化可以按在一個(gè)間隔內(nèi)等距點(diǎn)或變量值列表來(lái)規(guī)定。 (Sensitivity Input Vary 頁(yè))4.規(guī)定要計(jì)算的或要制成表的變量。制表變量可以是任何合法的Fortr

41、an 表達(dá)式，表達(dá)式含有步驟1中定義的變量 (Sensitivity Input Tabulate 頁(yè))。2022/7/2097Introduction to Aspen Plus繪圖 1. 選擇包括 X 軸變量的列， 然后選擇從 Plot 菜單下選擇 X-Axis 變量 。2.選擇包括 Y 軸變量的列， 然后選擇從 Plot 菜單下選擇 Y-Axis 變量 。3. (可選的) 選擇含有參數(shù)變量的列，然后從 Plot 菜單下選擇 參數(shù)變量。4.從 Plot 菜單下選擇 Display Plot 。要選擇一列， 用鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)擊列標(biāo)題。2022/7/2098Introduction to Aspe

42、n Plus設(shè)計(jì)規(guī)定目的:介紹使用設(shè)計(jì)規(guī)定來(lái)滿足設(shè)計(jì)要求。Aspen Plus 參考資料:用戶指南, 第 21 章, 設(shè)計(jì)規(guī)定相關(guān)標(biāo)題:用戶指南, 第 18 章, 訪問(wèn)流程變量用戶指南, 第 19 章, Fortran 模塊和內(nèi)嵌 Fortran用戶指南, 第 17 章, 收斂性99Introduction to Aspen Plus設(shè)計(jì)規(guī)定類似于反饋控制器用戶可把被計(jì)算的流程參量值設(shè)置成一具體值通過(guò)改變一個(gè)指定的變量達(dá)到目的位于 /Data/Flowsheeting Options/Design Specs 下2022/7/20100Introduction to Aspen Plus設(shè)計(jì)規(guī)

43、定舉例冷卻器出口溫度是多少才能使異丙基苯產(chǎn)品純度達(dá)到98%（摩爾百分?jǐn)?shù)）? 被操作（改變的）變量是什么? 被測(cè)量（采集）變量是什么? 要達(dá)到的規(guī)定（目標(biāo)）是什么?文件名: CUMENE-D.BKP冷卻器出口溫度物流 PRODUCT中的異丙基苯摩爾分率物流 PRODUCT中的異丙基苯摩爾分率= 0.98REACTORFEEDRECYCLEREAC-OUTCOOLCOOL-OUTSEPPRODUCT2022/7/20101Introduction to Aspen Plus設(shè)計(jì)規(guī)定應(yīng)用步驟1.定義被測(cè)量（采集）變量它們是流程參量，通常是計(jì)算出的參量， 用于目標(biāo)函數(shù)中 (Design Spec De

44、fine 頁(yè))。2.規(guī)定目標(biāo)函數(shù) (Spec) 和目標(biāo) (Target)它是規(guī)定要滿足的等式 (Design Spec Spec 頁(yè))。3.設(shè)置目標(biāo)函數(shù)允差如果在該允差范圍內(nèi)滿足目標(biāo)函數(shù)等式，規(guī)定就收斂了 (Design Spec Spec 頁(yè))。2022/7/20102Introduction to Aspen Plus設(shè)計(jì)規(guī)定應(yīng)用步驟 (續(xù))4. 定義被操作（改變的）變量它是一個(gè)變量，設(shè)計(jì)規(guī)定改變它的值以滿足目標(biāo)函數(shù)方程 (Design Spec Vary 頁(yè))。5.定義被操作（改變的）變量范圍這是范圍的上限和下限，在該范圍內(nèi) Aspen Plus 改變被操作變量 (Design Spec

45、 Vary 頁(yè))。 2022/7/20103Introduction to Aspen PlusFortran 模塊目的:介紹 Aspen Plus 中 Fortran 模塊的用法。Aspen Plus 參考資料:用戶指南, 第 19 章, Fortran 模塊和內(nèi)嵌 Fortran相關(guān)標(biāo)題:用戶指南, 第 20 章, 靈敏度分析用戶指南, 第 21 章, 設(shè)計(jì)規(guī)定用戶指南, 第 18 章, 訪問(wèn)流程變量用戶指南, 第 22 章, 優(yōu)化104Introduction to Aspen PlusFortran 模塊用戶可以寫Aspen Plus 執(zhí)行Fortran 模塊。 Aspen Plus

46、能夠解釋簡(jiǎn)單的 Fortran ，并且不需要編譯。若編譯較復(fù)雜Fortran代碼，在運(yùn)行Aspen Plus 引擎的機(jī)器上必須有Fortran編譯器。位于 /Data/Flowsheeting Options/Fortran 下。2022/7/20105Introduction to Aspen PlusFortran 模塊舉例用 Fortran 模塊設(shè)置 Heater 模塊壓降換熱器壓降與換熱器體積流量的平方成正比。Fortran BlockDELTA-P = -10-9 * V2V文件名: CUMENE-F.BKPDELTA-PREACTORFEEDRECYCLEREAC-OUTCOOLC

47、OOL-OUTSEPPRODUCT2022/7/20106Introduction to Aspen PlusFortran 模塊舉例 (續(xù))訪問(wèn)那一個(gè)流程變量?什么時(shí)候執(zhí)行 Fortran 模塊?要讀取那一個(gè)變量，寫入那一個(gè)變量?物流 REAC-OUT 的體積流量它能用兩個(gè)不同方式訪問(wèn):1. 物流 REAC-OUT 的質(zhì)量流量和質(zhì)量密度2.包含混合物的體積流量的物性集經(jīng)過(guò)模塊 COOL 的壓降在 COOL 模塊之前讀取體積流量寫入壓降2022/7/20107Introduction to Aspen PlusFortran 模塊的用法前饋控制 (根據(jù)上游物流計(jì)算的值設(shè)置流程輸入)調(diào)用外部子程

48、序從外部文件輸入或輸出到外部文件寫到控制面板, 歷史文件, 或報(bào)告文件上定制報(bào)告2022/7/20108Introduction to Aspen PlusFortran 模塊應(yīng)用步驟 1.訪問(wèn)在 Fortran 內(nèi)使用的流程變量必須標(biāo)識(shí)所有讀取或?qū)懭氲牧鞒套兞?(Fortran Input Define 頁(yè))。2.編寫 Fortran為達(dá)到預(yù)期結(jié)果，要編寫非執(zhí)行 (COMMON, EQUIVALENCE, 等) Fortran (Fortran Input Declarations 頁(yè)) 和可執(zhí)行 Fortran (Fortran Input Fortran 頁(yè)) 。3.規(guī)定 Fortran

49、 模塊在執(zhí)行順序中的位置 (Fortran Input Sequence 頁(yè))直接規(guī)定，或用讀寫變量規(guī)定2022/7/20109Introduction to Aspen PlusHeater 和 HeatX目的:介紹 Heater 和 HeatX 單元操作模型的用法Aspen Plus 參考資料: 用戶指南, 第 12 章, 單元操作模型110Introduction to Aspen Plus操作 HeaterHeater 模塊在規(guī)定熱力學(xué)狀態(tài)下把多股入口物流混合生成單股出口物流。你能用 Heater 表示:Heaters（加熱器）Coolers（冷卻器）Valves（閥門）Pumps （

50、泵）和 Compressors （壓縮機(jī)）(無(wú)論何時(shí)都不需要與功有關(guān)的結(jié)果。)2022/7/20111Introduction to Aspen PlusHeater 輸入規(guī)定允許組合:壓力 (或壓降) 和下列之一:出口溫度熱負(fù)荷或入口熱流股汽化分率溫度變化出口溫度或溫度變化 和下列之一:壓力熱負(fù)荷汽化分率2022/7/20112Introduction to Aspen PlusHeater 輸入規(guī)定 (續(xù))對(duì)于單相用壓力（壓降）和下列之一:出口溫度熱負(fù)荷或入口熱流股溫度變化2022/7/20113Introduction to Aspen Plus操作 HeatXHeatX 能模擬如下管殼

51、換熱器類型:逆流和并流TEMA E, F, G, H, J 和 X 殼 TEMA E 和 F 殼裸管和翅片管HeatX 執(zhí)行:全區(qū)域分析傳熱和壓降計(jì)算2022/7/20114Introduction to Aspen Plus操作 HeatX (續(xù))當(dāng)規(guī)定 HeatX時(shí)，要考慮:嚴(yán)格/詳細(xì)計(jì)算或 簡(jiǎn)化/簡(jiǎn)捷法怎樣計(jì)算對(duì)數(shù)平均溫差傳熱系數(shù)壓降2022/7/20115Introduction to Aspen PlusHeatX 輸入規(guī)定選擇如下規(guī)定之一:傳熱面積和幾何尺寸換熱負(fù)荷熱端或冷端出口物流:溫度溫度變化 汽化分率2022/7/20116Introduction to Aspen Plus

52、HeatX 與 Heater 為避免由 HeatX 導(dǎo)致的流程復(fù)雜用兩個(gè)換熱器Use two heaters (與熱流股、Fortran 模塊或設(shè)計(jì)規(guī)定相匹配) 。2022/7/20117Introduction to Aspen Plus兩個(gè) Heaters 與一個(gè) HeatX 相對(duì)2022/7/20118Introduction to Aspen Plus熱曲線HeatX 和 Heater 能計(jì)算熱曲線 (Hcurves)。 對(duì)于 Aspen Plus 能生成的任何性質(zhì)的各種獨(dú)立變量(通常負(fù)荷和溫度)能夠創(chuàng)建表格 。 這些表格能打印、繪制曲線或輸出與其它換熱器設(shè)計(jì)軟件一起使用。2022/7

53、/20119Introduction to Aspen Plus熱曲線制表結(jié)果2022/7/20120Introduction to Aspen Plus熱曲線繪制2022/7/20121Introduction to Aspen Plus壓力變化模塊目的:介紹變化壓力的所有單元操作模型: Pump（泵）、Compressor(壓縮機(jī))和 計(jì)算通過(guò)管或閥的壓力變化的模型Aspen Plus 參考資料: 用戶指南, 第 12 章, 單元操作模型122Introduction to Aspen Plus操作 Pump 模型Pump 模塊能模擬: 泵水力透平計(jì)算或輸入功率Heater 模型只能用于壓

54、力計(jì)算Pump 設(shè)計(jì)成處理單液相能規(guī)定氣-液或氣-液-液計(jì)算以確定出口物流條件。2022/7/20123Introduction to Aspen Plus泵性能曲線通過(guò)規(guī)定標(biāo)量參數(shù)或泵性能曲線能進(jìn)行核算。規(guī)定:有量綱曲線壓頭對(duì)流量功率對(duì)流量無(wú)量綱曲線:壓頭系數(shù)對(duì)流量系數(shù)2022/7/20124Introduction to Aspen Plus操作 Compr 模型Compr 模塊能模擬:多變離心壓縮機(jī)多變正位移壓縮機(jī)等熵壓縮機(jī)等熵透平計(jì)算或輸入功率Heater 模型只能用于壓力計(jì)算Pump 設(shè)計(jì)成處理單相或多相Compr 能計(jì)算壓縮機(jī)軸速率2022/7/20125Introduction

55、to Aspen Plus壓縮機(jī)性能曲線通過(guò)規(guī)定壓縮機(jī)性能曲線進(jìn)行核算。規(guī)定:有量綱曲線壓頭對(duì)流量功率對(duì)流量無(wú)量綱曲線:壓頭系數(shù)對(duì)流量系數(shù)Compr 不能處理透平性能曲線2022/7/20126Introduction to Aspen Plus功流股對(duì)于泵和壓縮機(jī)能規(guī)定任何數(shù)量的功流股對(duì)于來(lái)自泵或壓縮機(jī)的凈功負(fù)荷，能通過(guò)規(guī)定一個(gè)出口功流股來(lái)計(jì)算。2022/7/20127Introduction to Aspen Plus操作閥模型閥模型可建立通過(guò)閥的壓降與閥流量系數(shù)的關(guān)系。閥模型假定流量是絕熱的。閥模型可確定出口物流的熱狀態(tài)和相態(tài)。閥模型能執(zhí)行單相計(jì)算或多相計(jì)算。2022/7/20128In

56、troduction to Aspen Plus操作管線模型Pipe模塊計(jì)算單管段中的壓降和傳熱。Pipeline模塊可用于多管段的管線。Pipe可執(zhí)行單相計(jì)算或多相計(jì)算。如果入口壓力已知， Pipe可計(jì)算出出口壓力。2022/7/20129Introduction to Aspen Plus物性估算 目的:概括介紹在Aspen Plus中估算物性參數(shù)的方法Aspen Plus 參考書目: 用戶指南, 第 30 章, 物性參數(shù)的估算參考手冊(cè), 第 2 卷, 物性方法和模型，第 8 章130Introduction to Aspen Plus什么是物性估算？物性估算是估算物性模型所需參數(shù)的一個(gè)系

57、統(tǒng)。它可以用來(lái)估算：純組分的物性常數(shù)與溫度相關(guān)的模型參數(shù)Wilson、 NRTL 和 UNIQUAC 方法的二元交互作用參數(shù)UNIFAC方法的基團(tuán)參數(shù)可以把實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)引入估算中。2022/7/20131Introduction to Aspen Plus物性估算的使用物性估算可以按兩種方式使用:獨(dú)立應(yīng)用: Property Estimation Run Type(物性估算運(yùn)行類型)在另一種Run Type中使用: Flowsheet, Property Analysis, Data Regression, PROPERTIES PLUS 或 Assay Data Analysis不管數(shù)據(jù)庫(kù)組分還

58、是非數(shù)據(jù)庫(kù)組分你都可以用Property Estimation(物性估算)來(lái)估算。Property Estimation 信息可在 Properties Estimation 文件夾中訪問(wèn)。2022/7/20132Introduction to Aspen Plus使用物性估算的步驟1.在Properties Molecular Structure窗口上定義分子結(jié)構(gòu)。2.利用Parameters或Data窗體輸入實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)(TB)對(duì)于許多估算方法都是非常重要的。因此只要有可能就應(yīng)該輸入實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。3.在Properties Estimation Input窗口上激活Proper

59、ty Estimation并選擇物性估算選項(xiàng)。2022/7/20133Introduction to Aspen Plus定義分子結(jié)構(gòu)分子結(jié)構(gòu)對(duì)于Property Estimation(物性估算)中所使用的所有基團(tuán)貢獻(xiàn)法都是必需的。你可以以下列方式來(lái)定義它：以通用格式定義分子結(jié)構(gòu)并允許Aspen Plus來(lái)確定官能團(tuán)，或者對(duì)于特殊方法以官能團(tuán)為單位定義分子結(jié)構(gòu)參考書目: 有關(guān)基團(tuán)貢獻(xiàn)法可用到的官能團(tuán)的列表的詳細(xì)信息，參見(jiàn)參考手冊(cè), 第 3 卷, 物性數(shù)據(jù), 第 3 章。2022/7/20134Introduction to Aspen Plus定義通用結(jié)構(gòu)的步驟1.在紙上勾畫出分子的結(jié)構(gòu)。2.

60、給每個(gè)原子編號(hào)，忽略氫原子。（編號(hào)必須是從1開(kāi)始的連續(xù)數(shù)字。）3.轉(zhuǎn)到Properties Molecular Structure對(duì)象管理器中，選定組分，然后選擇Edit命令。4.在Molecular Structure General 頁(yè)上，按照其連接順序定義分子。 一次描述兩個(gè)原子：指定原子類型 (C, O, S, ) 指定連接這兩個(gè)原子的鍵的類型 (單鍵、雙鍵 ) 2022/7/20135Introduction to Aspen Plus定義分子結(jié)構(gòu)的示例用通用法定義異丁醇的分子結(jié)構(gòu)勾畫出該分子的結(jié)構(gòu)，然后給每個(gè)原子編號(hào)，忽略氫原子。C2C1C4C3O52022/7/20136Intr