Aspen 中文培訓資料

1、2020/7/10,Slide 1,Introduction to Aspen Plus,Aspen Technology, Inc.,Based on Aspen Plus 10 May 1998,1997 AspenTech. All rights reserved.,Potential,Reach Your,True,Introduction to Aspen Plus,2020/7/10,Slide 2,Introduction to Aspen Plus,聯(lián)系信息,電話 :02-761-5800 傳真 :02-761-5803 電子郵箱 : 通訊地址 :Room 702 Sinson

2、g Building25-4 Yoido-dong,Youngdeungpo-ku, Seoul,2020/7/10,Slide 3,Introduction 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.反應器模型 - 可用的反應器類型概述 7.環(huán)己烷生產(chǎn)課程練習,2020/7/10,Slide 4,Introduction to Aspen Plus,課程安排-第二天,8.物理性質- 熱力學模型, 基礎

3、性質分析和報告的概述 9.存取變量- 引用流程變量 10.靈敏度分析 - 工藝變量之間關系研究 11.設計規(guī)定- 滿足工藝目標 12.Fortran 塊 - 內嵌 Fortran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),2020/7/10,Slide 5,Introduction 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 - 模

4、擬一個甲醇裝置,2020/7/10,Slide 6,Introduction 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.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 -性質估計概述 20.電解質- 電解質的使用介紹 21.固體處理 - 固體功能概述 22.優(yōu)化 - 優(yōu)化一個流程,2020/7/10,Slide 7,Introduction 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

5、定制工藝流程 25. 多變量控制器課程練習,2020/7/10,Slide 8,Introduction to Aspen Plus,附件,A.焓參考和反應熱 B.課程練習指導 C.課程練習結果,9,Introduction to Aspen Plus,介紹,目的: 介紹一般的流程模擬概念和Aspen Plus 功能,2020/7/10,Slide 10,Introduction 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過程的特性方程 使用基本物性關系 質量和能量平衡 Equilibrium 關系 速率系數(shù) (反應和質量/熱量傳遞) 預測 物流流率,

6、組成和性質 操作條件 設備尺寸,2020/7/10,Slide 11,Introduction to Aspen Plus,模擬的優(yōu)越性,減少裝置設計時間 允許設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 在給定的限制內優(yōu)化工藝條件 輔助確定一個工藝的約束部位 (消除瓶頸),2020/7/10,Slide 12,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,2020/

7、7/10,Slide 13,Introduction to Aspen Plus,流程模擬的途徑,序貫模擬 Aspen Plus 是一個序貫模塊模擬程序。 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 序貫模塊方法去初始化穩(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。,2020/7/10,Slide 14,Introdu

8、ction 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。 檢查結果是一致的、實際的。,2020/7/10,Slide 15,Introduction to Aspen Plus,Aspen Plus 的重要功能,嚴格的電解質模擬 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,16,Introduction 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,

9、建立一個模擬模型 用戶指南, 第 4章, 定義工藝流程,2020/7/10,Slide 17,Introduction to Aspen Plus,用戶界面,參考: Aspen Plus 用戶指南, 第1章, 用戶界面,Run ID,Tool Bar,Title Bar,Menu Bar,Select Mode,button,Model Library,Model Menu,Tabs,Process,Flowsheet,Window,Next Button,Status Area,2020/7/10,Slide 18,Introduction to Aspen Plus,用戶界面（續(xù)）,使用鼠

10、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,2020/7/10,Slide 19,Introduction 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,然后釋放鼠標,2020/7/10,Slide 20,Introduction to Aspen Plus,圖形化流程操作(續(xù)),在流程中放置一

11、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,2020/7/10,Slide 21,Introduction 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

12、瀏覽結果: 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.選擇相應的菜單項目 參考: Aspen Plus 用戶指南,第 4章, 定義流程,2020/7/10,Slide 22,Introduction to Aspen Plus,異丙基苯流程定義,RStoic,Model,Heater,Model,Flash2,Model,Filename: CUMENE.BKP,2020/7/10,Slide 23,Introduction to Aspen Plus,苯流程定義課程練習,目的: 建立一個圖形化的流程 選擇相應的單

13、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.BKP,FL1,24,Introduction 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,2020/7/10,Slide 25,Introduction to Aspen Plus

14、,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、重設大小、最大化、最小化或關閉 表頁 用于輸入數(shù)據(jù)和瀏覽模擬結果 可以由多個頁面構成,2020/7/10,Slide 26,Introduction 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,2020/7/10,Slide 27,Introduction to Aspen

15、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),2020/7/10,Slide 28,Introduction to Aspen Plus,幫助,幫助專題 內容- 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于某個專題的幫助 尋找 -用于查找關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目的幫助,2020/7/10,Slide

16、 29,Introduction 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,2020/7/10,Slide 30,Introduction 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（設置） Components（組分） Properties（性質） Streams（物流） Blocks（模塊） 這些輸入在Data Bro

17、wser 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,2020/7/10,Slide 31,Introduction to Aspen Plus,狀態(tài)指示器,2020/7/10,Slide 32,Introduction to Aspen Plus,設置,大多數(shù)常用的設置信息是在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.,2020/7/10,Slid

18、e 33,Introduction to Aspen Plus,設置規(guī)定表格,2020/7/10,Slide 34,Introduction to Aspen Plus,設置運行類型,2020/7/10,Slide 35,Introduction to Aspen Plus,設置單位,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

19、,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。,2020/7/10,Slide 36,Introduction 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。 可以使用Electrolyte Wizard 設置一個電解質模擬。,2020/7/10,Slide 37,Introd

20、uction to Aspen Plus,組分定義表格,2020/7/10,Slide 38,Introduction to Aspen Plus,輸入組分,組分 ID 是用于定義模擬輸入和結果中的組分 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)庫相關聯(lián)： 分子式: 組分的化學式 例如： C6H6(注意當有異構體時要加后綴，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,2020/7/10,Slide 39,Introduction to

21、Aspen Plus,Find,2020/7/10,Slide 40,Introduction 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。,2020/7/10,Slide 41,Introduction to Aspen Plus,性質,使用 Properties Specifications 表頁定義在模擬中所使用的物性方法。 性質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果是至關重要的。 選擇一個Process Type 將 縮小可用方法的個數(shù)。,2020/7/10,Slide 42,Int

22、roduction to Aspen Plus,性質規(guī)定表,2020/7/10,Slide 43,Introduction 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。,2020/7/10,Slide 44,Introduction to Aspen Plus,物流輸入表,2020/7/10,Slide 45,Introduction to Aspen Plus,模塊,Block Inp

23、ut 表頁或Block Setup表頁都指定了單元操作模型的操作條件和設備規(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),2020/7/10,Slide 46,Introduction to Aspen Plus,模塊表,2020/7/10,Slide 47,Introduction to Aspen Plus,啟動運行,從 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.,2020/7/10,Slide 48,Intr

24、oduction 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,2020/7/10,Slide 49,Introduction to Aspen Plus,結果查看,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 ,顯示歷史文件和控制面板 物流結果 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

25、Data Browser中打開物流文件夾選擇Results 表) 模塊結果 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),2020/7/10,Slide 50,Introduction to Aspen Plus,異丙基苯生產(chǎn)條件,T = 130 F,Pdrop = 0.1 psi,P = 1 atm,Q = 0 Btu/hr,苯: 40 lbmol/hr,丙烯: 40 lbmol/hr,T = 220 F,P = 36 psi,使用 RK-SOAVE 物性方法,文件名: CUMENE.BKP,2020/7/10,Slide 51,Intro

26、duction to Aspen Plus,練習：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? _ 注意:該練習的所有答案都在附錄C中課程筆記的后面,2020/7/10,Slide 52,Introduction to Aspen Plus,練習：苯流程操作條件,Feed,T = 1000 F,P = 550 psi,氫氣: 405 lbmol/hr,甲烷: 95 lbmol/hr

27、,苯 : 95 lbmol/hr,甲苯: 5 lbmol/hr,T = 200 F,Pdrop = 0,T = 100 F,P = 500 psi,P = 1 atm,Q = 0,使用 PENG-ROB 物性方法,完成時另存為: 文件名: BENZENE.BKP,53,Introduction 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,第十章,單元操作模型 參考手冊,第一卷,單元操作模型,2020/7/10,Slide 54,Introduction to Aspen Plus,單元操作模型類型,混合器/分流器 分

28、離器 換熱器 塔 反應器 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,2020/7/10,Slide 55,Introduction to Aspen Plus,混合器/分流器,2020/7/10,Slide 56,Introduction to Aspen Plus,分離器,2020/7/10,Slide 57,Introduction to Aspen Plus,換熱器,* Requires separate license,2020/7/10,Slide 58,Introduction

29、 to Aspen Plus,簡捷塔,2020/7/10,Slide 59,Introduction to Aspen Plus,嚴格塔,* 要求單獨許可 + 輸入語言只在 10.0 版中,2020/7/10,Slide 60,Introduction to Aspen Plus,反應器,2020/7/10,Slide 61,Introduction to Aspen Plus,壓力變化器,2020/7/10,Slide 62,Introduction to Aspen Plus,操作器,2020/7/10,Slide 63,Introduction to Aspen Plus,固體,64,I

30、ntroduction to Aspen Plus,RadFrac,目的: 論述 RadFrac 分餾模型最少輸入條件, 并討論設計規(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,2020/7/10,Slide 65,Introduction to Aspen Plus,RadFrac: 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 反應蒸餾 結構選項: 任何數(shù)量的進料 任何數(shù)量的側線采出 總液體采出和循環(huán)回流 任何數(shù)量的換熱器 任何數(shù)量的傾析器,2020/7/10,Slide 66,I

31、ntroduction to Aspen Plus,RadFrac 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/B,2020/7/10,Slide 67,Introduction to Aspen Plus,規(guī)定: 理論板數(shù) 冷卻器和

32、再沸器結構 兩塔操作規(guī)定 有效相態(tài) 收斂,RadFrac結構設置,2020/7/10,Slide 68,Introduction to Aspen Plus,RadFrac 物流設置,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,2020/7/10,Slide 69,Introduction to Aspen Plus,RadFrac 壓力設置,規(guī)定下列項之一: 塔壓力分布 塔頂/塔底壓力 塔段壓降,2020/7/10,Slide 70,Introducti

33、on to Aspen Plus,釜式再沸器,T = 65 C,P = 1 bar,水: 100 lbmol/hr,甲醇: 100 lbmol/hr,9 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 = 6,RadFrac 規(guī)定,文件名: RAD-EX.BKP,甲醇-水嚴格精餾塔,用 NRTL-RK 物性方法,全凝器,2020/7/10,Slide 71,Introduction to Aspen Plus,RadFrac 選項,若設置一個不帶冷凝器或再沸器的吸收塔,則在 RadFrac Setup Configuration 頁面上設置冷凝器和再沸器

34、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. 能夠進行板式塔或填料塔的設計和核算. 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.,2020/7/10,Slide 72,Introduction to Aspen Plus,繪圖向導,用 繪圖向導 (在 Plot 菜單上) 能立即生成模擬結果的曲線圖，你能用繪圖向導顯示如下操作的結果: 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)

35、據(jù)窗口中的對象生成該對象的曲線圖. 向導引導你執(zhí)行生成圖表的基本操作. 在 Next 按鈕上點擊繼續(xù). 點擊 Finish 按鈕按缺省設置生成圖.,2020/7/10,Slide 73,Introduction to Aspen Plus,繪圖向導示范,用繪圖向導創(chuàng)建整個塔的氣相組成曲線.,2020/7/10,Slide 74,Introduction to Aspen Plus,RadFrac 的DesignSpecs 和 Vary,用DesignSpecs 和 Vary 表頁可以在RadFrac 模型內部規(guī)定并執(zhí)行設計規(guī)定。 可以調整一個或多個RadFrac 輸入，來滿足對一個或多個 Ra

36、dFrac 性能參數(shù)的規(guī)定要求。 一般情況下，“規(guī)定”的個數(shù)應與“變化”的個數(shù)相等. RadFrac 中的“設計規(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誤信息，檢查你輸入的“設計規(guī)定”和“改變”,2020/7/10,Slide 75,Introduction to Aspen Plus,RadFrac 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 Convergenc

37、e Basic 頁上增加最大迭代次數(shù)。,2020/7/10,Slide 76,Introduction to Aspen Plus,RadFrac 的收斂問題 (續(xù)),4.在RadFrac Estimates Temperature 頁上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

38、重新初始化通常是有好處的。,2020/7/10,Slide 77,Introduction to Aspen Plus,練習：嚴格多級精餾,部分 A: 用如下數(shù)據(jù)完成甲烷塔核算: 塔進料: 63.2 wt% 水 36.8 wt% 甲醇 總流量 120,000 lb/hr 壓力 18 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 每理論級壓力降 = 0.1 psi 蒸餾流率 = 1245 lbmol/hr 摩爾回流比 = 1.3 用 NRTL-RK 物性方法,2020/7/10,Slide 78,I

39、ntroduction to Aspen Plus,練習：嚴格多級精餾 (續(xù)),部分 B: 建立塔內的設計規(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 (800-1700 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:_,2020/7/10,Slide 79,Introduction to Aspen Plus,練習：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

40、同一個設計計算。假設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: 完成整個塔的設計計算，假定使用泡罩塔盤塔 (完成后, 另存為文件名: RADFRAC.BKP),80,Introduction to Aspen Plus,反應器模型,目的: 介紹各種類型的、可用的反應器模型, 每類中至少詳細考察一個反應器。 Aspen Plus 參考資料: 參考手冊, 第1卷, 單元操作模型, 第7章,2020/7/10,Slide 81,Introduction to Aspen Plus,反應器概述,Reators (反應器),以物料平衡為基礎 Ryield

41、(收率反應器) Rstioc (化學計量反應器),以反應平衡為基礎 REquil (平衡反應器) RGibbs (吉布斯反應器),以動力學為基礎 RCSTR (連續(xù)攪拌釜式反應器) RPlug (活塞流反應器) RBatch (間歇反應器),2020/7/10,Slide 82,Introduction to Aspen Plus,基于物料平衡反應器,RYield 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器(例如，模擬一個爐子),70 lb/hr H2O 20 lb/hr CO2 60 lb/hr CO 250 lb/hr tar（焦油） 600 lb/h

42、r char（焦碳）,1000 lb/hr Coal（煤）,IN,OUT,RYield,2020/7/10,Slide 83,Introduction to Aspen Plus,基于物料平衡反應器 (續(xù)),RStoic 要求原子平衡和質量平衡 用于化學平衡數(shù)據(jù)和動力學數(shù)據(jù)不知道或不重要的反應器 可以規(guī)定或計算在參考溫度和壓力下的反應熱,2 CO + O2 - 2 CO2 C + O2 - CO2 2 C + O2 - 2 CO,C, O2,IN,OUT,RStoic,C, O2, CO, CO2,2020/7/10,Slide 84,Introduction to Aspen Plus,以化

43、學平衡為基礎的反應器,概述 不考慮反應動力學 各個模塊能解算相似的問題，但問題規(guī)定不同 單個反應能達到嚴格平衡 REquil 通過求解反應平衡方程而計算化學平衡和相平衡 不能進行3相閃蒸計算 可用在有許多組分、已知一些反應并且較少組分參加反應的情況,2020/7/10,Slide 85,Introduction to Aspen Plus,以化學平衡為基礎的反應器(續(xù)),RGibbs 未知反應當發(fā)生的反應未知，或由于有許多組分參與反應，致使反應數(shù)量很多時，該功能十分有用。 吉布斯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

44、相平衡的Aspen Plus模塊,2020/7/10,Slide 86,Introduction to Aspen Plus,動力學反應器,動力學反應器有 RCSTR, RPlug 和RBatch。 因為考慮了反應動力學, 所以必須定義反應動力學。 動力學可以用一個內置模型定義, 或用一個用戶子程序定義，現(xiàn)有的內置模型是： 冪律模型 Langmuir-Hinshelwood-Hougen-Watson (LHHW) 反應的催化劑的反應系數(shù)可以為零。 反應是用反應 ID 指定。,2020/7/10,Slide 87,Introduction to Aspen Plus,使用反應 ID,反應 ID

45、被設置成對象, 獨立于反應器, 并且在反應器中被引用。 單個反應ID可以在任意個數(shù)動力學反應器(RCSTR, RPlug 和 RBatch.)中引用 。 若建立一個反應ID，請進入 Reactions Reactions 對象管理器頁面。,2020/7/10,Slide 88,Introduction to Aspen Plus,冪律速率表達式,示例:,正反應: (假設反應中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: (假設反應中C為1級，D為2級) 系數(shù):C: D: A: B: 指數(shù):C: D: A: B:,-1-2

46、23,1 2 00,2020/7/10,Slide 89,Introduction to Aspen Plus,反應熱,不需要為反應提供反應熱。 反應熱通常按反應器入口和出口焓差計算 (參見附錄 A). 如果你有的反應熱數(shù)值和Aspen Plus 計算出的反應熱數(shù)值不相匹配，你可以調整一個或多個組分的生成熱 (DHFORM)， 使你的反應熱數(shù)據(jù)和計算的反應熱數(shù)據(jù)相匹配。 在RStoic 反應器中，可以規(guī)定或計算參考溫度、壓力下的反應熱。,2020/7/10,Slide 90,Introduction to Aspen Plus,練習：反應器,目的: 用不同反應器類型模擬一個反應，比較各個反應器

47、類型的不同用法。,反應器條件: Temperature（溫度） = 70 C Pressure （壓力）= 1 atm 化學計量式: Ethanol（乙醇）+ Acetic Acid（乙酸） Ethyl Acetate（乙酸乙酯）+ Water（水） 動力學參數(shù): 正反應: 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: Pre-exp. Factor （指前因子） = 5.0 x 107, Act. Energy （活化能）= 5.95 x 107 J/kmo 反應中每個反應物的反應都是1級

48、 (總共為2級)。 反應發(fā)生在液相中。 提示: 核對每個反應器是否把汽相和液相都考慮成有效相態(tài)。,2020/7/10,Slide 91,Introduction to Aspen Plus,練習：反應器 (續(xù)),Length = 2 meters,Diameter = 0.3 meters,Volume = 0.14 Cu. M.,乙醇轉化率70 %,完成后另存為： 文件名: REACTORS.BKP,用 NRTL-RK 物性方法,92,Introduction to Aspen Plus,練習：環(huán)己烷生產(chǎn)過程,2020/7/10,Slide 93,Introduction to Aspen

49、Plus,練習：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得到，反應如下: C6H6+3 H2 = C6H12苯 氫氣環(huán)己烷 在進入固定床接觸反應器之前，苯和氫氣進料與循環(huán)氫氣和環(huán)己烷混合。 假設苯轉化率為 99.8%。 反應器出料被冷卻，輕氣體從產(chǎn)品物流中分離出去。 部分輕氣體作為循環(huán)氫氣返回反應器。 從分離器出來的液體產(chǎn)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)進入反應器，輔助控制溫度。,2020/7/10,Slide 94,Introduction to Aspen Plus,練習：環(huán)己烷生產(chǎn),C6H6 + 3 H2 =

50、 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.BKP,Bottoms rate = 99 kmol/hr,P = 25 bar,T = 50 C,Total flow = 330 kmol/hr,T = 40 C,P = 1 bar,Benzene flow = 100 kmol/hr,T = 150C,P = 23 bar,T = 200 C,Pdrop = 1 bar,Benzene conv =,0.998,T = 50 C,Pdrop = 0.5 bar,去物流 H2RCY的流量為92%,去物流 CHRCY的流量為30%,S

51、tages = 12,Reflux ratio = 1.2,只有氣體蒸餾物 的部分冷凝器,P = 15 bar,Feed stage = 8,95,Introduction 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, 性質分析,2020/7/10,Slide 96,Introduction to Aspen Plus,工況研究- 丙酮回收,要獲得精確的模擬結果，選擇正確

52、的物性方法和精確的物性參數(shù)是很重要的,FEED,OVHD,BTMS,COLUMN,5000 lbmol/hr,丙酮：10 mole %,水：90 mole %,規(guī)定: 丙酮回收率為99.5 mole %,2020/7/10,Slide 97,Introduction 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),確認結果,創(chuàng)建流程,2020/7/10,Slide 98,Introduction 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模型的物性方法。 用戶可以修改現(xiàn)有的物

53、性方法或建立新的物性方法。,2020/7/10,Slide 99,Introduction 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,模型類型的選擇取決于非理想行為程度和操作條件。,2020/7/10,Slide 100,Introduction 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 我們如何研究一個系統(tǒng)的非理想程度

54、? 性質圖 (例如 TXY 然而它有許多優(yōu)點:,2020/7/10,Slide 111,Introduction 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),確認結果,創(chuàng)建流程,2020/7/10,Slide 112,Introduction 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。 在含有原始數(shù)據(jù)的結果表上，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。

55、為便于以后參考和使用，物性分析輸入和結果可以另存成一個表。,2020/7/10,Slide 113,Introduction 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 TOLUENE / WATER,LIQUID MOLEFRAC TOLUENE,2020/7/10,Slide 114,Introduction to Aspen Plus,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),確認結果,創(chuàng)建流程,2020/7/10,Slide 115,Introduction to Aspen

56、 Plus,建立物性 - 復習,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,2020/7/10,Slide 116,Introduction to Aspen Plus,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

57、的對象來訪問的一種方法。當在一個應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性質、傳遞性質和其它性質值。 目前的物性集應用包括: 設計規(guī)定、Fortran 模塊、靈敏度 物流報告 物性表 (Property Analysis) 塔盤性質 (RadFrac, MultiFrac, 等.) 加熱/冷卻曲線 (Flash2, MHeatX, 等.),2020/7/10,Slide 117,Introduction to Aspen Plus,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

58、物恒壓熱容 MUMX -混合物粘度 可用的性質包括: 混合物中組分的熱力學性質 純組分熱力學性質 傳遞性質 電解質性質 與石油有關的性質 參考: 參考手冊, 第 3 卷, 物性數(shù)據(jù), 第 4 章 ，一個物性設置包括的物性的完整列表,2020/7/10,Slide 118,Introduction to Aspen Plus,定義物性集,用 Properties Prop-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用于每一個所指定的物性。 用戶可以在 Properties Advanced User-Properties 表中通過提供 Fortran 子程序定義新的物性,2