第三講熱力學(xué)模擬及選擇

第三講熱力學(xué)模擬及選擇第一頁，共一百一十七頁，2022年，8月28日熱力學(xué)模型及選用目的: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AspenPlus

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)分析第二頁，共一百一十七頁，2022年，8月28日工況研究-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FEEDOVHDBTMSCOLUMN5000lbmol/hr丙酮：10mole%水：90mole%規(guī)定:丙酮回收率為99.5mole%第三頁，共一百一十七頁，2022年，8月28日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)建流程第四頁，共一百一十七頁，2022年，8月28日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AspenPlus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。

第五頁，共一百一十七頁，2022年，8月28日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 物性模型模型類型的選擇取決于非理想行為程度和操作條件。第六頁，共一百一十七頁，2022年，8月28日理想狀態(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)xyxyxy第七頁，共一百一十七頁，2022年，8月28日狀態(tài)方程和活度模型比較

第八頁，共一百一十七頁，2022年，8月28日常用選項集狀態(tài)方程物性方法

PENG-ROBRK-SOAVE活度系數(shù)物性方法

NRTLUNIFACUNIQUACWILSON

第九頁，共一百一十七頁，2022年，8月28日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(ComponentsHenryCompsSelection頁面)。亨利組分列表ID應(yīng)該在PropertiesSpecificationsGlobal

頁中的HenryComponents

域中輸入。第十頁，共一百一十七頁，2022年，8月28日物性選擇基本概念物性：計算得到的某個物理性質(zhì)，如混合物的焓值、臨界溫度、密度等。物性參數(shù)：物性模型中的常數(shù)。物性模型：用于計算物性的方程或一系列方程。物性方法：物性模型和物性路徑的集合（以計算模擬過程所需物性）第十一頁，共一百一十七頁，2022年，8月28日理想物性方法理想物性方法其他性質(zhì)-理想氣體定律（分子無大小，分子之間無交互作用）

PV=RTP=RT/VZ=PV/RT=1.0相平衡fiV=fiLyiP=xiPL(T)擴展安托尼方程計算飽和蒸汽壓第十二頁，共一百一十七頁，2022年，8月28日理想物性方法物性方法模型K值1.Ki=Pi*V/P1.安托尼方程2.Ki=Hi/P2.亨利定律氣相焓值HiV=Hig理想氣體熱容模型液相焓值Hil=Hig-ΔvapHi*Watson/DIPPR蒸發(fā)熱模型氣相摩爾體積ViV=Viig=RT/P理想氣體定律液相摩爾體積Vml=f(T)Rackett純組分性質(zhì)計算第十三頁，共一百一十七頁，2022年，8月28日理想物性方法混合物的性質(zhì)（諸如氣相焓值、液相焓值、氣相摩爾體積）為各純組分摩爾分率與該純組分性質(zhì)乘積的加和。例外-混合物液相摩爾體積（Rackett模型）理想物性方法是其他物性方法的基礎(chǔ)，其他物性方法在計算物性時只需計算與理想物性的偏差。第十四頁，共一百一十七頁，2022年，8月28日狀態(tài)方程法狀態(tài)方程法：對理想氣體定律的修正，更接近實際。Vanderwaals(1873)Redlich-Kwong(1949)Redlich-Kwong-Soave(1972)Peng-Robinson(1976)第十五頁，共一百一十七頁，2022年，8月28日狀態(tài)方程法純組分性質(zhì)計算物性方法模型K值Ki=yi/xi=фil/фivEOS氣相焓值HV=Hig+（HV-Hig）EOS計算焓差液相焓值Hl=Hig+（Hl-Hig）EOS計算焓差氣相摩爾體積VV=f(P,T)EOS液相摩爾體積Vml=f(T)EOS或Rackett加入一定的混合規(guī)則，可計算混合物的性質(zhì)。第十六頁，共一百一十七頁，2022年，8月28日狀態(tài)方程法相平衡計算逸度系數(shù)可由狀態(tài)方程求得。第十七頁，共一百一十七頁，2022年，8月28日物性方法狀態(tài)方程模型名RK-SOAVERedlich-Kwong-soaveESRKSPENG-ROBPeng-RobinsonESPRBWR-LSBenedict-Webb-Rubin-Lee-StarlingESCSTBWRRK-ASPENRedlich-Kwong-AspenESRKASR-POLARSchwartZentruber-RenonESRKUSRKSoave-Redlich-KwongESSRK常用的狀態(tài)方程法列表第十八頁，共一百一十七頁，2022年，8月28日狀態(tài)方程法物性方法修正RK-SOAVE無RKS-BMBoston-MathiasRKSMHV2改進的Huron-Vidal混合規(guī)則RKSWSWong-Sandler混合規(guī)則基于Redlich-Kwong-soave的狀態(tài)方程法第十九頁，共一百一十七頁，2022年，8月28日狀態(tài)方程法物性方法修正PENG-ROB無PR-BMBoston-MathiasPRMHV2改進的Huron-Vidal混合規(guī)則PRWSWong-Sandler混合規(guī)則基于Peng-Robinson的狀態(tài)方程法第二十頁，共一百一十七頁，2022年，8月28日狀態(tài)方程法基于Soave-Redlich-Kwong的狀態(tài)方程法物性方法修正SRK與溫度相關(guān)的KijSRK-ML與溫度相關(guān)的Kij,LijSRKKDKabadi-Danner第二十一頁，共一百一十七頁，2022年，8月28日物性選擇狀態(tài)方程法的優(yōu)缺點：優(yōu)點：所需的二元作用參數(shù)比活度系數(shù)法減少；能表征一定程度的非理想型而無需二元參數(shù)；無需對臨界組分進行特殊處理在臨界區(qū)域具有一致性；依據(jù)溫度和壓力進行外延比較合理；缺點：不能準確預(yù)測高度非理想液體混合物的性質(zhì)。第二十二頁，共一百一十七頁，2022年，8月28日活度系數(shù)法活度系數(shù)法——用于模擬液相的高度非理想物系?；疃认禂?shù)法對液相逸度的定義：活度系數(shù)法對氣相逸度的定義——與EOS相同活度系數(shù)小于1，組分之間的交互作用為吸引力；活度系數(shù)大于1，組分之間的交互作用為排斥力，如果遠遠大于1，會形成兩個液相。第二十三頁，共一百一十七頁，2022年，8月28日相關(guān)活度系數(shù)模型MargulesmodelvanLaarmodelRedlich-Kistermodel例:Margules兩參數(shù)模型:隨機混合假設(shè)(Wohl’sexpansion):參數(shù):A12,A21第二十四頁，共一百一十七頁，2022年，8月28日相關(guān)活度系數(shù)模型非隨機混合假設(shè)(Wilson’slocalcomposition)Wilsonmodel(Wilson,1964)Forbinarysystems:Inputvariables:V1L,V2LParameters:(l12–l11),(l21–l22)Note:GoodforavarietyofmisciblemixturescontainingpolarorassociationcomponentsOnlyrequirebinaryparametersformulti-componentsystemsInvalidtoLLEsystems第二十五頁，共一百一十七頁，2022年，8月28日相關(guān)活度系數(shù)模型NRTLmodel(Non-RandomTwo-Liquid;RenonandPrausnitz,1968)Forbinarysystems:Parameters:(g12-g22),(g21-g11),

a12Note:GoodforbothmiscibleandpartiallymisciblesystemsOnlyrequirebinaryparametersformulti-componentsystems第二十六頁，共一百一十七頁，2022年，8月28日相關(guān)活度系數(shù)模型UNIQUAC(AbramsandPrausnitz,1975)Forbinarysystems:Inputvariables:molecularstructure(constituentgroups)Parameters:(Du12),(Du21)Note:GoodforbothmiscibleandpartiallymisciblesystemsOnlyrequirebinaryparametersformulti-componentsystems第二十七頁，共一百一十七頁，2022年，8月28日混合物相平衡與熱力學(xué)其他性質(zhì)文獻來源DECHEMA--ChemistryDataSeriesVol.IVapor-LiquidEquilibriumDataCollection

Vol.IICriticalDataofPureSubstances

Vol.IIIHeatsofMixingDataCollection

Vol.IVRecommendedDataofSelectedCompoundsandBinaryMixtures

Vol.VLiquid-LiquidEquilibriumDataCollection

Vol.VIVapor-LiquidEquilibriaforMixturesofLowBoilingSubstances

Vol.VIIISolid-LiquidEquilibriumDataCollection

Vol.IXActivityCoefficientsatInfiniteDilution

Vol.XThermalConductivityandViscosityDataofFluidMixtures

Vol.XIPhaseEquilibiaandPhaseDiagramsofElectrolytes

Vol.XIIElectrolyteDataCollection

Vol.XIVPolymerSolutionDataCollection

Thermodynamicpropertydatabase:DETHERM

第二十八頁，共一百一十七頁，2022年，8月28日混合物汽液相平衡數(shù)據(jù)的文獻Volume1:Vapor-LiquidEquilibriumDataCollectionJ.Gmehling,U.Onken,W.Arlt,P.Grenzhauser,U.Weidlich,B.Kolbe,J.Rarey第二十九頁，共一百一十七頁，2022年，8月28日混合物汽液相平衡數(shù)據(jù)的文獻Volume1:Vapor-LiquidEquilibriumDataCollectionJ.Gmehling,U.Onken,W.Arlt,P.Grenzhauser,U.Weidlich,B.Kolbe,J.Rarey第三十頁，共一百一十七頁，2022年，8月28日活度系數(shù)法純組分性質(zhì)計算（加入一定的混合規(guī)則，可計算混合物性質(zhì)）第三十一頁，共一百一十七頁，2022年，8月28日活度系數(shù)法相平衡計算汽液平衡fiV=fiL活度系數(shù)法計算液相活度系數(shù)，EOS法計算氣相逸度系數(shù)。液液平衡活度系數(shù)法分別計算兩液相的活度系數(shù)。第三十二頁，共一百一十七頁，2022年，8月28日活度系數(shù)法常用的活度系數(shù)法列表NRTL系列物性方法液相活度系數(shù)模型氣相逸度系數(shù)模型NRTLNRTLIdealNRTL-2NRTLIdeal，采用第二組二元參數(shù)NRTL-HOCNRTLHayden-O'ConnellNRTL-NTHNRTLNothnagelNRTL-RKNRTLRedlich-Kwong第三十三頁，共一百一十七頁，2022年，8月28日活度系數(shù)法物性方法液相活度系數(shù)模型氣相逸度系數(shù)模型UNIQUACUNIQUACIdealUNIQ-2UNIQUACIdeal，采用第二組二元參數(shù)UNIQ-HOCUNIQUACHayden-O'ConnellUNIQ-NTHUNIQUACNothnagelUNIQ-RKUNIQUACRedlich-KwongUNIQUAC系列第三十四頁，共一百一十七頁，2022年，8月28日活度系數(shù)法VANLAAR系列物性方法液相活度系數(shù)模型氣相逸度系數(shù)模型VANLAARVANLAARIdealVANL-2VANLAARIdeal，采用第二組二元參數(shù)VANL-HOCVANLAARHayden-O'ConnellVANL-NTHVANLAARNothnagelVANL-RKVANLAARRedlich-Kwong第三十五頁，共一百一十七頁，2022年，8月28日活度系數(shù)法WILSON系列物性方法液相活度系數(shù)模型氣相逸度系數(shù)模型WILSONWILSONIdealWILS-2WILSONIdeal，采用第二組二元參數(shù)WILS-GLRWILSONIdeal，可指定理想氣體或理想液體焓計算的參考態(tài)WILS-HFWILSONHFVANL-HOCWILSONHayden-O'ConnellWILS-LRWILSONIdeal，可指定液體焓計算的參考態(tài)VAN-NTHWILSONNothnagelVAN-RKWILSONRedlich-KwongWILS-VOLWILSON包含液體摩爾體積項，不使用Henry定律第三十六頁，共一百一十七頁，2022年，8月28日物性方法液相活度系數(shù)模型氣相逸度系數(shù)模型UNIFACUNIFACRedlich-KwongUNIF-LLUNIFAC(用于液-液體系)Redlich-KwongUNIF-LBYUNIFAC(基于Lyngby修正)Redlich-KwongUNIF-HOCUNIFACHayden-O'ConnellUNIF-DMDUNIFAC（基于Dortmund修正）Redlich-KwongUNIFAC系列第三十七頁，共一百一十七頁，2022年，8月28日活度系數(shù)法活度系數(shù)法優(yōu)缺點優(yōu)點：能很好的模擬高度非理想性的系統(tǒng)；即可表達對理想系統(tǒng)的正偏差（Inr>0），也可表達對理想系統(tǒng)的負偏差（Inr<0）；可模擬兩液相的分層現(xiàn)象（Wilson系列方法除外）。缺點：因汽液兩相使用不同的模型進行計算，故在模擬超臨界組分時有困難；在臨界區(qū)域具有不一致性；需要較多的二元交互作用參數(shù)，并且這些參數(shù)與溫度相關(guān)。第三十八頁，共一百一十七頁，2022年，8月28日活度系數(shù)法二元交互作用參數(shù)的獲得文獻查找參數(shù)估計（默認估計、規(guī)定溫度范圍估計）數(shù)據(jù)回歸（VLE數(shù)據(jù)、LLE數(shù)據(jù)）第三十九頁，共一百一十七頁，2022年，8月28日活度系數(shù)法活度系數(shù)法總結(jié)：常用的活度系數(shù)法：NRTL系列UNIQUAC系列WILSON系列不能模擬液液平衡UNIFAC系列不需兩元交互作用參數(shù)，通過組分基團估計組分之間的交互作用，準確度受限。第四十頁，共一百一十七頁，2022年，8月28日Henry定律Henry定律：在使用活度系數(shù)法過程中，如遇臨界組分，需使用亨利定律來預(yù)測臨界組分在液相中的溶解度。第四十一頁，共一百一十七頁，2022年，8月28日Henry組分Henry組分的定義及使用

henry組分即輕氣體（NH3、H2S、CO2等）定義：databrower/components/henrycomps使用：全局：databrower/properties/specifications

局部：block/blockoption第四十二頁，共一百一十七頁，2022年，8月28日Henry數(shù)據(jù)庫Henry數(shù)據(jù)庫Binary:只適用于溶劑為水的系統(tǒng)。Henry：可適用于多種溶劑。亨利參數(shù)通過Dortmund數(shù)據(jù)里的汽液平衡數(shù)據(jù)回歸得到。ENRTL-RK：當(dāng)物性方法為ELECNRTL時可選擇此數(shù)據(jù)庫。第四十三頁，共一百一十七頁，2022年，8月28日特殊物性方法其他特殊物性方法列物性方法K-值計算方法適用體系A(chǔ)MINESK-ent-Eisenberg模型胺（如-乙醇胺、二甘醇胺等）APISOURAPI酸水模型溶解有H2S、CO2的酸水B-PITZERBromley-Pitzer模型水溶液電解質(zhì)BK-10BraunK-10法煉油CHAO-SEAChao-seader關(guān)聯(lián)式煉油GRAYSONGrayson-streed關(guān)聯(lián)式煉油STEAM-TAASME蒸汽表關(guān)聯(lián)式水/蒸汽/冰STEAMNBSNBS/NRC蒸汽表狀態(tài)方程水/蒸汽/冰第四十四頁，共一百一十七頁，2022年，8月28日ELECNRTLELECNRTL某些組分在容積中會電離成離子，同時可能形成鹽沉淀。此時需將化學(xué)反應(yīng)包含到過程模擬中。液相中離子的存在會改變混合物的熱力學(xué)性質(zhì)。選擇ELECNRTL活度系數(shù)法：與Redlich-Kwong狀態(tài)方程聯(lián)用的電解質(zhì)NRTL模型，用于水和混合溶液。第四十五頁，共一百一十七頁，2022年，8月28日ELECNRTL電解質(zhì)向?qū)Фx離子及化學(xué)反應(yīng)-ElecWizard過程涉及的平衡：化學(xué)平衡(ChemistryReaction)離子平衡(Electrolytepair)溶劑平衡(henrybinaryinteraction)汽液平衡（NRTLbinaryinteraction）第四十六頁，共一百一十七頁，2022年，8月28日物性選擇選擇物性方法需考慮的因素：組分溫度壓力可得的交互作用參數(shù)第四十七頁，共一百一十七頁，2022年，8月28日選擇物性方法-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:

AspenPlus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。第四十八頁，共一百一十七頁，2022年，8月28日物性選擇物性選擇框圖（藍色為是，紅色為否）極性組分？實組分？CHAO-SEAGRAYSONBK-10PENG-ROBRK-SOAVEPR-BMRKS-BM電解質(zhì)？ELECNRTLP>10bar?二元參數(shù)？SR-POLARPRWSRKSWSPSRKRKSMHV2LL？WILSONUNIQUACNRTLLL？NRTLUNIQUACUNIF-LLUNIFAC二元參數(shù)？第四十九頁，共一百一十七頁，2022年，8月28日熱力學(xué)方法選取熱力學(xué)的選用是模擬成功第一因素在選取熱力學(xué)方法之前應(yīng)確定以下因素體系性質(zhì)：模擬計算之前，必需知道系統(tǒng)所有組分，及形成什么樣的體系，強極性還是弱極性？體系所處的溫度、壓力范圍。水的考慮:體系內(nèi)是否有水?水是作嚴格第二相,還是作為近似處理?作為近似處理可用一般的熱力學(xué)方法,作為嚴格第二相必需使用適于兩液相熱力學(xué)方法。第五十頁，共一百一十七頁，2022年，8月28日熱力學(xué)方法選取熱力學(xué)方法選取原則與實際吻合的熱力學(xué)方法最簡單、最適用的熱力學(xué)方法考慮體系主體，而不應(yīng)重點考慮微量組分第五十一頁，共一百一十七頁，2022年，8月28日煉油和氣體工藝的應(yīng)用水的考慮：用簡單的烴熱力學(xué)方法的缺省水傾析項完全可滿足要求。例：SRK、PR、GS、BK10低壓原油系統(tǒng)（常減壓塔）：BK10，GS/IGS，SRK/PR高壓原油系統(tǒng)（FCCU主分鎦塔、COKER主鎦塔）：GS、SRK/PR重整和加氫系統(tǒng)：SRK/PR用API計算液相密度第五十二頁，共一百一十七頁，2022年，8月28日煉油和氣體工藝的應(yīng)用（續(xù)）潤滑油和溶劑油瀝青系統(tǒng)：SRK/P、SRKM。天然氣系統(tǒng)SRK/PR/BWRS對于大部分烴和水烴系。SRKKD對于水烴高壓系統(tǒng)，不包含極性組分。SRKM/PRM包含水和其它極性組分，嚴格兩相。SRKP/PRP包含水和其它極性組分，嚴格兩相。乙二醇干燥系統(tǒng)：GLYCOL。酸水系統(tǒng)：SOUR、GPSWAT。胺系統(tǒng)：AMINE。第五十三頁，共一百一十七頁，2022年，8月28日29三月202354石油化工的應(yīng)用輕烴系統(tǒng)SRKKD水為嚴格第二相，用COSTALD計算液相密度。SRK/PR/BWRS水為純水相，用COSTALD計算液相密度。芳烴系統(tǒng)：LIBRARY低壓下適用。GS/SRK/PR高壓下適用。芳烴/非芳系統(tǒng)：SRKM/PRM/SRKH/PRHNRTL/UNIFAC抽提系統(tǒng)，用Henry選項模擬少量超臨界氣體，用UNIFACFILL選項計算缺少的二元參數(shù)。第五十四頁，共一百一十七頁，2022年，8月28日石油化工的應(yīng)用（續(xù)）非烴系統(tǒng)（烴的氧、鹵素或氮的衍生物）WILSON用HENRY和UNIFACFILL選項，不能用于兩液相系統(tǒng)。NRTL/UNIQUAC用HENRY和UNIFACFILL選項，可用于兩液相系統(tǒng)。SRKH/PRH/SRKM/PRM對高壓或大量非重要氣體系統(tǒng)，單液相和兩液相均可用。SRKP/PRP對高壓或大量非重要氣體系統(tǒng)，單液相和兩液相均可用，結(jié)果不如上條。乙醇脫水系統(tǒng)ALCOHOLNRTL/UNIQUAC必需用戶提供有效的二元交互作用參數(shù)。第五十五頁，共一百一十七頁，2022年，8月28日化學(xué)方面的應(yīng)用非離子系統(tǒng)WILSON輕度非理想系統(tǒng)，用HENRY選項，不能用于兩液相系統(tǒng)。NRTL/UNIQUAC非理想系統(tǒng)用HENRY和UNIFACFILL選項，可用于兩液相系統(tǒng)。SRKH/PRH/SRKM/PRM對高壓或大量非重要氣體系統(tǒng)，單液相和兩液相均可用。SRKP/PRP對高壓或大量非重要氣體系統(tǒng)，單液相和兩液相均可用，結(jié)果不如上條。羧酸系統(tǒng)用液相活度系數(shù)方法，氣相性質(zhì)用HOCV方法計算。第五十六頁，共一百一十七頁，2022年，8月28日選擇物性方法-舉例對于如下組分系統(tǒng)在環(huán)境條件下選擇適當(dāng)物性方法：第五十七頁，共一百一十七頁，2022年，8月28日純組分參數(shù)描述一單個組分的屬性在PropertiesParametersPureComponent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ComponentsSpecificationsDatabanks頁上列出。)通過從工具菜單上選擇RetrieveParameterResults（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蒸汽壓模型參數(shù)PLXANT第五十八頁，共一百一十七頁，2022年，8月28日二元參數(shù)用來描述兩個組分之間的相互作用在PropertiesParametersBinaryInteraction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)NRTL第五十九頁，共一百一十七頁，2022年，8月28日報告物性參數(shù)按照下列過程可以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SetupReportOptionsProperty頁上,選擇Allphysicalpropertyparameters(inSIunits)，或選擇Propertyparameters’descriptions,equations,andsourcesofdata2. 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)在報告文件物性部分PARAMETERVALUES標題下列出。第六十頁，共一百一十七頁，2022年，8月28日PARAMS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:第六十一頁，共一百一十七頁，2022年，8月28日建立物性-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AspenPlus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第六十二頁，共一百一十七頁，2022年，8月28日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。在含有原始數(shù)據(jù)的結(jié)果表上，按PlotWizard

按鈕可得到其它二元曲線圖。當(dāng)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。第六十三頁，共一百一十七頁，2022年，8月28日物性分析-公共圖表理想XY圖: 恒沸物XY圖:

2液相XY圖:y-xdiagramforMETHANOL/PROPANOLLIQUIDMOLEFRACMETHANOL00.20.40.60.810.20.40.60.81VAPORMOLEFRACMETHANOL(PRES=14.69595PSI)y-xdiagramforETHANOL/TOLUENELIQUIDMOLEFRACETHANOL00.20.40.60.810.20.40.60.81VAPORMOLEFRACETHANOL(PRES=14.69595PSI)y-xdiagramforTOLUENE/WATERLIQUIDMOLEFRACTOLUENE00.20.40.60.810.20.40.60.81VAPORMOLEFRACTOLUENE(PRES=14.69595PSI)第六十四頁，共一百一十七頁，2022年，8月28日術(shù)語的定義物性方法-用于計算一個模擬中所需性質(zhì)的性質(zhì)模型和物性方法的集合物性-計算出的物性值，例如混合物焓物性模型-用于計算一個物性的方程式或方程組物性參數(shù)-物性模型中用到的常數(shù)物性集(Prop-Set)-訪問物性的一個方法，以便能夠使用或在別處列表第六十五頁，共一百一十七頁，2022年，8月28日物性集物性集(Prop-Set)是一個把物性集或集合作為一個用戶給定名的對象來訪問的一種方法。當(dāng)在一個應(yīng)用中使用物性時只引用物性集名。用物性集可以報告熱力學(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)計規(guī)定、Fortran模塊、靈敏度物流報告物性表(PropertyAnalysis)塔盤性質(zhì)(RadFrac,MultiFrac,等.)加熱/冷卻曲線(Flash2,MHeatX,等.)第六十六頁，共一百一十七頁，2022年，8月28日Prop-Sets中包括的物性物性集中通常包括的物性有:VFRAC - 物流氣體摩爾分率BETA - 在第二液相中的液體分率CPMX - 混合物恒壓熱容MUMX - 混合物粘度可用的性質(zhì)包括:混合物中組分的熱力學(xué)性質(zhì)純組分熱力學(xué)性質(zhì)傳遞性質(zhì)電解質(zhì)性質(zhì)與石油有關(guān)的性質(zhì)參考:

參考手冊,

第3卷,物性數(shù)據(jù),

第4章，一個物性設(shè)置包括的物性的完整列表第六十七頁，共一百一十七頁，2022年，8月28日定義物性集用PropertiesProp-Sets表來指定一個物性集中的物性用Search按鈕可以查找一個物性將所有所指定的限定符都應(yīng)用于每一個所指定的物性。用戶可以在PropertiesAdvancedUser-Properties表中通過提供Fortran子程序定義新的物性第六十八頁，共一百一十七頁，2022年，8月28日預(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:第六十九頁，共一百一十七頁，2022年，8月28日物流結(jié)果選項在SetupReportOptionsStream

頁上，用:FlowBasis和

FractionBasis

復(fù)選框定義如何報告物流組成PropertySets

按鈕指定物性集名，該物性集含有對每一個物流都要報告的附加性質(zhì)第七十頁，共一百一十七頁，2022年，8月28日交互式物性分析組分性質(zhì)分析：Tools/Analysis/property

純組分性質(zhì)二元性質(zhì)

熱力學(xué)性質(zhì)

TXY（如熱容、焓、熵、蒸汽壓等）PXY

傳輸性質(zhì)

混合吉布斯自由能（如熱容、粘度、表面張力等）當(dāng)用此功能檢查液液相分離時，應(yīng)選擇汽-液-液為有效相態(tài)。第七十一頁，共一百一十七頁，2022年，8月28日交互式物性分析流股性質(zhì)分析

熱力學(xué)性質(zhì)傳輸性質(zhì)組成曲線泡點線露點線

PV線

TV線

PT線蒸餾曲線………..第七十二頁，共一百一十七頁，2022年，8月28日交互式物性分析

交互式物性分析舉例分析甲醇的PL線分析甲醇水的TXY線分析某流股的泡、露點第七十三頁，共一百一十七頁，2022年，8月28日內(nèi)部物性分析內(nèi)部物性分析先將進運行類型改為：propertyanalysisProperties/Analysis定義系統(tǒng)是否閃蒸定義變量定義列表顯示的物性PlotWizard第七十四頁，共一百一十七頁，2022年，8月28日內(nèi)部物性分析內(nèi)部物性分析應(yīng)用舉例分析甲烷、乙烷、戊烷混合物在6Bar下的氣、液相密度及汽化分率隨溫度的變化，溫度變化范圍為-100~20℃，混合物摩爾組成為甲烷，20%；乙烷，30%；戊烷，50%。第七十五頁，共一百一十七頁，2022年，8月28日物性估算

目的:概括介紹在AspenPlus中估算物性參數(shù)的方法AspenPlus

參考書目:

用戶指南,第30章,物性參數(shù)的估算 參考手冊,第2卷,物性方法和模型，第8章

第七十六頁，共一百一十七頁，2022年，8月28日什么是物性估算？物性估算是估算物性模型所需參數(shù)的一個系統(tǒng)。它可以用來估算：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方法的基團參數(shù)估算是以基團貢獻法和對比狀態(tài)相關(guān)性為基礎(chǔ)的?？梢园褜嶒灁?shù)據(jù)引入估算中。第七十七頁，共一百一十七頁，2022年，8月28日物性估算的使用物性估算可以按兩種方式使用:獨立應(yīng)用:PropertyEstimationRunType(物性估算運行類型)在另一種RunType(運行類型)中使用:Flowsheet(流程),PropertyAnalysis(物性分析),DataRegression(數(shù)據(jù)回歸),PROPERTIESPLUS或AssayDataAnalysis(化驗數(shù)據(jù)分析)不管數(shù)據(jù)庫組分還是非數(shù)據(jù)庫組分你都可以用PropertyEstimation(物性估算)來估算。PropertyEstimation信息可在PropertiesEstimation文件夾中訪問。第七十八頁，共一百一十七頁，2022年，8月28日估算方法和需求條件用戶指南,第30章,估算物性參數(shù)中有能被估算的性質(zhì)的完整列表，以及可用的估算方法和它們各自的需求條件。同樣的信息在估算窗口中的聯(lián)機幫助中也可以得到。第七十九頁，共一百一十七頁，2022年，8月28日使用物性估算的步驟1. 在PropertiesMolecularStructure窗口上定義分子結(jié)構(gòu)。2. 利用Parameters或Data窗體輸入實驗數(shù)據(jù)。實驗數(shù)據(jù)如標準沸點(TB)對于許多估算方法都是非常重要的。因此只要有可能就應(yīng)該輸入實驗數(shù)據(jù)。3. 在PropertiesEstimationInput窗口上激活PropertyEstimation并選擇物性估算選項。第八十頁，共一百一十七頁，2022年，8月28日定義分子結(jié)構(gòu)分子結(jié)構(gòu)對于PropertyEstimation(物性估算)中所使用的所有基團貢獻法都是必需的。你可以以下列方式來定義它：以通用格式定義分子結(jié)構(gòu)并允許AspenPlus來確定官能團，或者對于特殊方法以官能團為單位定義分子結(jié)構(gòu)參考書目:有關(guān)基團貢獻法可用到的官能團的列表的詳細信息，參見參考手冊,第3卷,物性數(shù)據(jù),第3章。第八十一頁，共一百一十七頁，2022年，8月28日定義通用結(jié)構(gòu)的步驟1. 在紙上勾畫出分子的結(jié)構(gòu)。2. 給每個原子編號，忽略氫原子。（編號必須是從1開始的連續(xù)數(shù)字。）3. 轉(zhuǎn)到PropertiesMolecularStructure對象管理器中，選定組分，然后選擇Edit命令。4. 在MolecularStructureGeneral

頁上，按照其連接順序定義分子。一次描述兩個原子：指定原子類型(C,O,S,…)指定連接這兩個原子的鍵的類型(單鍵、雙鍵…)注釋:如果該分子是非數(shù)據(jù)庫組分，則要在ComponentsSpecifications窗口上，輸入ComponentID(組分標識符)，但不要輸入Componentname(組分名)或Formula(分子式)。第八十二頁，共一百一十七頁，2022年，8月28日定義分子結(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)，然后給每個原子編號，忽略氫原子。C2C1C4C3O5第八十三頁，共一百一十七頁，2022年，8月28日定義分子結(jié)構(gòu)的示例轉(zhuǎn)到PropertiesMolecularStructure對象管理器中，選定該組分，然后選擇Edit命令。在Properties

MolecularStructureGeneral

頁上，按照其連接順序描述分子，一次描述兩個原子。第八十四頁，共一百一十七頁，2022年，8月28日原子類型目前可用的原子類型:原子類型 描述 原子類型 描述

C Carbon(碳) P Phosphorous(磷)

O Oxygen(氧) Zn Zinc(鋅)

N Nitrogen(氮) Ga Gallium(鎵)

S Sulfur(硫) Ge Germanium(鍺)

B Boron(硼) As Arsenic(砷)

Si Silicon(硅) Cd Cadmium(鎘)

F Fluorine(氟) Sn Tin(錫)

CL Chlorine(氯) Sb Antimony(銻)

Br Bromine(溴) Hg Mercury(汞)

I Iodine(碘) Pb Lead(鉛)

Al Aluminum(鋁) Bi Bismuth(鉍)第八十五頁，共一百一十七頁，2022年，8月28日鍵類型目前可用的鍵類型:

Singlebond(單鍵)Doublebond(雙鍵)Triplebond(叁鍵)Benzenering(苯環(huán))Saturated5-memberedring(飽和五元環(huán))Saturated6-memberedring(飽和六元環(huán))Saturated7-memberedring(飽和七元環(huán))Saturatedhydrocarbonchain(飽和烴鏈)注釋:分給苯環(huán)、飽和五元環(huán)、飽和六元環(huán)、飽和七元環(huán)和飽和烴鏈鍵的原子編號必須是連續(xù)的。第八十六頁，共一百一十七頁，2022年，8月28日使用物性估算的步驟1. 在PropertiesMolecularStructure窗體上定義分子結(jié)構(gòu)。2. 利用Parameters或Data窗口輸入實驗數(shù)據(jù)。實驗數(shù)據(jù)如標準沸點(TB)對于許多估算方法都是非常重要的。因此只要有可能就應(yīng)該輸入實驗數(shù)據(jù)。3. 在PropertiesEstimationInput窗口上激活PropertyEstimation并選擇物性估算選項。第八十七頁，共一百一十七頁，2022年，8月28日輸入輔助數(shù)據(jù)的示例對于異丁醇，可得到它的下列數(shù)據(jù)。標準沸點(TB)=107.6C臨界溫度(TC)=274.6C臨界壓力(PC)=43bar把這些數(shù)據(jù)輸入到模擬中可改善估算出的數(shù)值。第八十八頁，共一百一十七頁，2022年，8月28日輸入輔助數(shù)據(jù)的示例轉(zhuǎn)到PropertiesParametersPureComponent對象管理器中并創(chuàng)建一個新的Scalar參數(shù)窗口。輸入其參數(shù)、組分和數(shù)值。第八十九頁，共一百一十七頁，2022年，8月28日使用物性估算的步驟1. 在PropertiesMolecularStructure窗體上定義分子結(jié)構(gòu)。2. 利用Parameters或Data窗口輸入實驗數(shù)據(jù)。實驗數(shù)據(jù)如標準沸點(TB)對于許多估算方法都是非常重要的。因此只要有可能就應(yīng)該輸入實驗數(shù)據(jù)。3. 在PropertiesEstimationInput窗口上激活PropertyEstimation并選擇物性估算選項。第九十頁，共一百一十七頁，2022年，8月28日激活物性估算要打開PropertyEstimation（物性估算），可轉(zhuǎn)到PropertiesEstimationInputSetup頁上，并選擇下列選項之一：Estimateallmissingparameters

估算所有缺少的必需參數(shù)以及在PureComponent、T-Dependent、Binary和UNIFAC-Group頁中你可能需要的參數(shù)Estimateonlytheselectedparameters

只估算你在這頁上（以及以后在適當(dāng)?shù)母郊禹撋希┻x擇的參數(shù)類型第九十一頁，共一百一十七頁，2022年，8月28日物性估算的注釋你可以把你的物性數(shù)據(jù)規(guī)定、結(jié)構(gòu)和估算存為備份文件，然后把它們轉(zhuǎn)入其它模擬中(Flowsheet、DataRegression,PropertyAnalysis或AssayDataAnalysisRun-Types.)第九十二頁，共一百一十七頁，2022年，8月28日練習(xí)：物性估算目的:估算二聚物—乙基2-乙氧基乙醇的物性。乙基2-乙氧基乙醇不是

AspenPlus數(shù)據(jù)庫中的組分。使用PropertyEstimation的RunType（運行類型）,并估算新組分的性質(zhì)。(詳細說明在下一張幻燈片中。)該組分的分子式以及從文獻中查到的標準沸點如下所示：分子式: CH3-CH2-O-CH2-CH2-O-CH2-CH2-OHTB=195C第九十三頁，共一百一十七頁，2022年，8月28日練習(xí)：物性估算（續(xù)）打開一個新的運行，并在SetupSpecificationsGlobal頁上改變PropertyEstimation的RunType（運行類型）。在ComponentsSpecificationsSelection頁上輸入一個新的非數(shù)據(jù)庫組分，其ComponentID（組分標識符）為DIMER。在PropertiesMolecularStructureObjectManager（對象管理器）上，選擇DIMER然后單擊Edit。在General頁上，輸入其結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)到PropertiesParametersPureComponentObjectManager（對象管理器）上，然后創(chuàng)建一個標量參數(shù)窗口。輸入DIMER的標準沸點(TB)195C。運行該估算，并檢查其結(jié)果。注意估算結(jié)果會自動寫入到參數(shù)窗體中，以便供其它模擬使用。在SetupSpecificationsGlobal頁上將RunType（運行類型）改回Flowsheet（流程）。轉(zhuǎn)到Properties

EstimationInputSetup頁上，并選擇Donotestimateanyparameters（不估算任何參數(shù)）?，F(xiàn)在，添加一個流程并使用這個組分就有可能了。把這個文件存為PCES.BKP。第九十四頁，共一百一十七頁，2022年，8月28日數(shù)據(jù)回歸目的:概括介紹在AspenPlus中數(shù)據(jù)回歸的方法AspenPlus

參考書目:

用戶指南,第31章,物性數(shù)據(jù)回歸 參考手冊,第2卷,物性方法和模型，第8章

第九十五頁，共一百一十七頁，2022年，8月28日物性數(shù)據(jù)回歸什么是數(shù)據(jù)回歸？數(shù)據(jù)回歸——使用數(shù)據(jù)獲得模型需要的參數(shù)的過程。過程模擬與數(shù)據(jù)回歸正好相反，它通過模型機參數(shù)預(yù)測數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)

模型參數(shù)參數(shù)

模型數(shù)據(jù)第九十六頁，共一百一十七頁，2022年，8月28日物性參數(shù)物性模型需要參數(shù)，例如，計算液相蒸汽壓的擴展安托尼模型為一依賴于溫度的方程，其表達式如下：上述方程中C1即為Aspen如見中的物性常數(shù)PLXANT/1，依次類推。要準確計算飽和蒸汽壓，必需通過數(shù)據(jù)回歸擬合出這些PLXANT常數(shù)。第九十七頁，共一百一十七頁，2022年，8月28日數(shù)據(jù)回歸的目的準確計算給定溫度、壓力、組成下的物性數(shù)據(jù)，特別是：

窄沸程系統(tǒng)共沸系統(tǒng)液液平衡系統(tǒng)第九十八頁，共一百一十七頁，2022年，8月28日數(shù)據(jù)回歸應(yīng)用步驟指定運算類型定義組分選擇物性方法輸入試驗數(shù)據(jù)（純組分數(shù)據(jù)、混合物數(shù)據(jù)）定義回歸案例指定要回歸的物性常數(shù)。第九十九頁，共一百一十七頁，2022年，8月28日純組分數(shù)據(jù)窗口在Properties/Data(Pure-Comp)窗口輸入純組分數(shù)據(jù)，如：氣相壓力、液相熱容、蒸發(fā)熱等。Usage:Std-Dev：標準偏差

Data：實驗數(shù)據(jù)點

Ignore：忽略此數(shù)據(jù)點第一百頁，共一百一十七頁，2022年，8月28日輸入標準偏差數(shù)據(jù)表的第一行為默認的標準偏差，可直接更改其數(shù)值以更改默認的標準偏差值。如在其他行輸入標準偏差，此標準偏差將應(yīng)用于此行后的其他行。標準偏差值等于0：測量無誤差大于0：絕對標準偏差數(shù)值%：相對標準