利用aspen-plus進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)吉布斯自由能、標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)沸點 TB，可以使用 aspen pl

2、us 軟件的 Estimation Input PureComponent(估計輸入純組分) 對純組分物性的這些參數(shù)進(jìn)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 tobe Estimated(識別估計參數(shù))4. 單擊 Pure Component(純組分)頁5. 在 Pure Component 頁

3、中選擇要用 Parameter(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無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/Setup2、在 Setup/Specifications-Global 頁上改變 Run Type 位 property Estimation無3、在 Components-specifications Selection 頁上輸入乙基 2-

4、乙氧基乙醇組分，將其Component ID 為 DIMER4、在 Properties/Molecular Structure -Object Manager 上，選擇 DIMER，然后點 Edit無無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”無然后創(chuàng)建一個標(biāo)量（Scalar）參數(shù) TB7、輸入 DIMER 的標(biāo)準(zhǔn)沸點（TB）195無8、然后轉(zhuǎn)到 Properties/Estimation/Set up 頁上，選擇 Estimation

5、all missing Parameters9、運行該估算，并檢查其結(jié)果。估算結(jié)果自動寫入到窗體文件中無其模擬結(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.

6、27121482DEFINITIIDEAL GAS CPAT 300 K理想氣體 CP177504.906J/KMOL-KBENSONAT 500 K264294.092J/KMOL-KBENSONAT 1000 K386292.527J/KMOL-KBENSONSTD. HT.OF FORMATION標(biāo)準(zhǔn)吉布斯自由能DHFORM-564698000J/KMOLBENSONSTD.FREE ENERGY FORM標(biāo)準(zhǔn)吉生成熱DGFORM-347180000J/KMOLJOBACKVAPOR PRESSUREAT TB蒸汽壓101318.723N/SQMRIEDELAT 0.9*TC108031

7、3.99N/SQMRIEDELATTC3318184.71N/SQMRIEDELACENTRIC FACTOR偏心因子OMEGA0.92834051DEFINITIHEAT OF VAPAT TB汽化焓DHVLB53706714.1J/KMOLDEFINITILIQUID MOL VOLATTB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

8、 Q PARAMETERUNIQUAC Q 參數(shù)GMUQQ4.612BONDIPARACHOR等張比容PARC325.3PARACHORLIQUIDCPAT 298.15 K液體291996.108J/KMOL-KRUZICKAAT TB443532.586J/KMOL-KRUZICKA無2 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

9、樣，在組分物性結(jié)果點擊T-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ParameterCPIGEstimatedvalue-19911.799819.051095-0.58971050.0001768600UnitsK,J/KMOL-KMethodBENSON無VAPORPRESSURE飽和蒸汽壓HEAT OFVAPORIZATION汽化焓MOLARVOLUME氣體 mol 體積VAPORVISCOSITY氣相粘度LIQUID VISCOSITY液相粘度LIQTHERMCONDUCTIVITY液體

10、熱傳導(dǎo)率LIQUIDSURFACETENSION表面張力PLXANTDHVLWTRKTZRAMUVDIPMULANDKLDIPSIGDIP280110036029.227.96888681.5118.489262-12614.56700-13.029219.1373e-186468.15627.59418853706714.1468.150.40716453-0.5807282468.150.203967542.9389e-080.941960540002801100-13.52199527490468.15470.695641-5.32698790.04237204-0.00012281.5

11、744e-07-7.585e-11468.15621.3182460.093397831.222222225.3646e-10-6.037e-10K,N/SQMK,J/KMOLK,N-SEC/SQMK,N-SEC/SQMK,WATT/M-KK,N/MRIEDELDEFINITIGUNN-YAMREICHENBORRICK-ESATO-RIEBROCK-BI無LIQUID HEAT CAPACITY液體熱容CPLDIP2.3707e-10468.15615.042305284003.707-523.819951.8468106500258.88695468.15J/KMOL-KRUZICKA以上

12、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(biāo)準(zhǔn)沸點 TB，利用 aspen plus 軟件的 Estimation Input PureComponent(估計輸入純組分) 對純組分常量進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)吉布斯自由能、標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)行估計,就可以得到乙基 2-乙氧基乙醇的理想氣體熱容、飽和蒸汽壓、汽化焓、氣體摩爾體積、氣

13、相粘度、等純組分與溫度相關(guān)的純組分物性參數(shù)。無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(tuán)貢獻(xiàn)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 aspenplus 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(jìn)行二元參數(shù)估計，

14、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(biāo)簽或 Formula 標(biāo)簽中輸入分子結(jié)構(gòu)和已知的物性常數(shù)，進(jìn)行模擬估算。 具體過程如下：1、打開一個新的運行，點擊 Date/Setup無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無4、

15、引入第二組分 H2O5、在 Properties/Molecular Structure -Object Manager 上，選擇 DIMER無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”無點擊“NEW” ，然后創(chuàng)建一個標(biāo)量（Scalar）參數(shù) TB-18、Properties/Pure Component，選定 TB-1 輸入 DIMER 和 H2O 的標(biāo)準(zhǔn)沸點（TB）195、100無9、在 properties 頁選擇估計選項。點擊 es

16、timationinput, 選擇 Estimation only theselected parameters，子菜單選擇 binaryinteractionparameters10、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無運行該估算，并檢查其結(jié)果。點擊 Binary 頁，查看估算結(jié)果。Component iComponent jbijbjiAlphaMethodDIMERWATER-2710.1684568.812833UNIFAC在上面例子可以看出：在乙基 2

17、-乙氧基乙醇水溶液中，利用 aspen plus 軟件的Estimation 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。無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(jìn)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。無致謝本論文是在導(dǎo)師張偉軍副教授的悉心指導(dǎo)和幫助下完成的。他廣博的學(xué)識、豐富的閱歷、對于學(xué)術(shù)問題獨到的見解以及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)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(yuǎn)的影響。對于他半年來對本人學(xué)業(yè)的幫助與關(guān)心，在此謹(jǐn)致以衷心的感謝!最后要感謝這次中給予我學(xué)習(xí)和生活上幫助的所有的老師和同學(xué)們，有了他們的幫助使我能夠順利的完成畢業(yè)論文。無參考文獻(xiàn)1 譚天恩,李偉.過程工程原理（化工原理）.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2