化工過程模擬軟件的使用

1、化工過程模擬軟件的使用一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康谋究七x修課化工過程模擬軟件的使用主要針對本科三、四年級，有一定化工原理、 化工熱力學(xué)和物理化學(xué)等基礎(chǔ)開設(shè)的一門結(jié)合計(jì)算機(jī)過程模擬軟件的課程。本課程目的是讓 學(xué)生利用已掌握的化工原理等知識在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)化工流程的構(gòu)造，更好地加深對化工原理 等知識的理解和變化，同時了解世界上最流行的化工模擬軟件 ASPEN Plus基本使用步驟和構(gòu) 建過程，能在計(jì)算機(jī)上對基本的化工單元操作進(jìn)行模擬實(shí)現(xiàn)。二、實(shí)驗(yàn)原理Aspen Plus 是大型通用流程模擬系統(tǒng)，源于美國能源部七十年代后期在麻省理工學(xué)院 (MIT )組織的會戰(zhàn)，開發(fā)新型第三代流程模擬軟件。該項(xiàng)目稱為“過程工程的先進(jìn)系

2、統(tǒng)” (Advanced System for Process Engineerin，g 簡稱 ASPEN)，并于 1981 年底完成。 1982 年為 了將其商品化，成立了 AspenTech公司，并稱之為 Aspen Plus。該軟件經(jīng)過三十余年來不斷 地改進(jìn)、擴(kuò)充和提高，已先后推出了多個版本 ,成為舉世公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)大型流程模擬軟件。全球 各大化工、石化、煉油等過程工業(yè)制造企業(yè)及著名的工程公司都是 Aspen Plus的用戶。以 Aspen Plus 嚴(yán)格機(jī)理模型為基礎(chǔ) ,還逐步發(fā)展起來了針對不同用途、不同層次的Aspen 工程套件(Aspen Engineering Suite，簡稱 AE

3、S)產(chǎn)品系列。 Aspen Plus是工程套件的核心， 可廣泛地應(yīng)用 于新工藝開發(fā)、裝置設(shè)計(jì)優(yōu)化，以及脫瓶頸分析與改造。此穩(wěn)態(tài)模擬工具具有豐富的物性數(shù) 據(jù)庫，可以處理非理想、極性高的復(fù)雜物系；并獨(dú)具聯(lián)立方程法和序貫?zāi)K法相結(jié)合的解算 方法，以及一系列拓展的單元模型庫。此外還具有靈敏度分析、自動排序、多種收斂方法， 以及報(bào)告等功能。Aspen Plus 具有最適用于工業(yè)、且最完備的物性系統(tǒng)。 Aspen 具有一套完整的基于狀態(tài) 方程和活度系數(shù)方法的物性模型 (共 105 種 )，數(shù)據(jù)庫包括 5000 多種純組分的物性數(shù)據(jù)，唯 一獲準(zhǔn)與 DECHEMA 數(shù)據(jù)庫接口的軟件。 該數(shù)據(jù)庫收集了世界上最完

4、備的氣液平衡和液液平 衡數(shù)據(jù)，共計(jì)二十五萬多套數(shù)據(jù)。 用戶也可以把自己的物性數(shù)據(jù)與 Aspen Plus系統(tǒng)連接。Aspen Plus 有一套完整的單元操作模型，可以模擬各種操作過程 ,由單個原油蒸餾塔的計(jì)算到整個合 成氨廠的模擬。由于 Aspen Plus 系統(tǒng)采用了先進(jìn)的 PLEX 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，對于組分?jǐn)?shù)、進(jìn)出口物 流數(shù)、塔的理論板數(shù)以及反應(yīng)數(shù)目均無限制，這是 Aspen Plus 的一項(xiàng)獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，非其它過程 模擬軟件所能比擬。此外，所有模型都可以處理固體和電解質(zhì)。單元操作模型庫約由 50 種單元操作模型構(gòu)成。用戶可將自身的專用單元操作模型以用戶模型( USER MODEL )加入到Aspe

5、n Plus系統(tǒng)之中，這為用戶提供了極大的方便性和靈活性。下圖給出如何選擇熱力學(xué)方法。熱力學(xué)選擇方法Aspen Plus 的多級嚴(yán)格分離模型是基于內(nèi)外兩層結(jié)構(gòu)(雙層)、結(jié)合最新的聯(lián)立方程和 求解法編制而成。雙層法是由 AspenTech總裁 J. Boston 博士首創(chuàng)的。此法必須提供初值，在 大范圍內(nèi)應(yīng)用十分可靠。 RADFRAC 模型能嚴(yán)格地模擬多級氣液平衡操作，包括吸收、汽提、 有再沸器的吸收和汽提、萃取和共沸蒸餾，以及高度非理想體系的分餾過程。 RADFRAC 能 嚴(yán)格計(jì)算任一塔板上兩個液相的存在，也可以簡單地假設(shè)第二液相為純水。 MULTIFRAC 可 以有效地計(jì)算互連的多塔分餾系統(tǒng)

6、，如原油蒸餾、減壓塔、催化裂化分餾塔、吸收塔、解吸 塔 、空氣分餾塔以及有熱交換的塔系統(tǒng)。 Aspen Plus 還有經(jīng)過工業(yè)考驗(yàn)的能處理反應(yīng)的分離 模型，該模型可在塔的任意塔板處或所有塔板上處理速率控制反應(yīng)、化學(xué)平衡反應(yīng)，以及氣、 液相反應(yīng)。反應(yīng)速率可由置入內(nèi)部的冪律表示式或由用戶提供的反應(yīng)動力學(xué)程序來計(jì)算 。 Aspen Plus 的簡捷算法蒸餾模型需要輸入的數(shù)據(jù)較少，也具有設(shè)計(jì)和核算兩種型式。在不需 要高度精確計(jì)算的情況下可以使用這些模型。Aspen 中塔器模型Aspen中反應(yīng)器模型課程化工過程模擬軟件的使用中的原理主要涉及化工原理中的單元操作，如精餾、換熱、吸收、反應(yīng)等，而其中熱力學(xué)選用的原理是依據(jù)物質(zhì)性質(zhì)，有一系列選擇規(guī)則三、主要