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?使用計算機(jī)程序定量模擬一個化學(xué)過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 是一個序貫?zāi)K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?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2022/7/2014Introduction 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(biāo)簽2.選擇一個單元操作模型

7、,單擊下箭頭選擇一個模型圖標(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))在流程中放置一個物流:1.在模型庫中的 STREAMS 圖標(biāo)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(biāo)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(fù)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(jìn)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(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(shè)大小、最大化、最小化或關(guān)閉表頁

10、用于輸入數(shù)據(jù)和瀏覽模擬結(jié)果可以由多個頁面構(gòu)成2022/7/2020Introduction 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(dāng)前表格是否是完成，并且跳到下一個必需的輸入表頁2022/7/2021Introduction to Aspen 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)2022/7/2022Introduction to Aspen Plus幫助幫助專題內(nèi)容- 適用于瀏覽整個文檔。 用戶指南和參考手冊均包含

11、在幫助中。在用戶指南中的所有信息在Using Aspen Plus 手冊下均可以找到。索引 -使用索引項(xiàng)來尋找關(guān)于某個專題的幫助尋找 -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 個不同的

13、級別定義: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 )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” 域域級2022/7/2029Introduction to Aspen Plus組分使用 Components Specifications 表頁來定義模擬所需的所有組分純組分?jǐn)?shù)據(jù)庫包含諸如分子量、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)果中的組分每個組分 標(biāo)識通過下列途徑與數(shù)據(jù)庫與一個數(shù)據(jù)庫相關(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2022/7/2032Introduction to Aspen PlusFind2022/7/2033Introduction to Aspen Plus性質(zhì)使用 Properties Specifications 表頁定義在模擬中所使用的物性方法。性質(zhì)方法是一

15、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(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 表頁或Block Setup表頁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(例如, BlockOptions表頁) 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)所要求的表頁全部填完時執(zhí)行模擬過程.按鈕Next 將使你進(jìn)入沒有填完的表頁中.2022/7/2040Introduction 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

17、新信息而顯示模擬的進(jìn)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誤信息和警告物流結(jié)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Data Browser中打開物流文件夾選擇Results 表)模塊結(jié)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)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,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, 第1卷, 單元操作模型, 第4章53Introduction to Aspen PlusRadFrac: 嚴(yán)格多級分離可對下述過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級底級或再沸器熱負(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)窗口中的對象生成該對象的曲線圖.2022/7/2059Introduction to Aspen Plus繪圖向?qū)痉队美L圖向?qū)?chuàng)建整個塔的氣相組成曲線.2022/7/2060Introduction to Aspen PlusRadFrac 的DesignSpecs 和 Vary 用DesignSpecs 和 Vary 表頁可以在RadFrac 模型內(nèi)部規(guī)定并執(zhí)行設(shè)計規(guī)定?？梢哉{(diào)整一個或多個RadFrac 輸入，來滿足對一個或多個 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)考察一個反應(yīng)器。Aspen Plus 參考資料: 參考手冊, 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)動力學(xué)各個模塊能解算相似的問題，但問題規(guī)定不同REquil通過求解反應(yīng)平衡方程而計算化學(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，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。202

26、2/7/2067Introduction to Aspen Plus動力學(xué)反應(yīng)器動力學(xué)反應(yīng)器有 RCSTR, RPlug 和RBatch。因?yàn)榭紤]了反應(yīng)動力學(xué), 所以必須定義反應(yīng)動力學(xué)。動力學(xué)可以用一個內(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單個反應(yīng)ID可以在任意個數(shù)動力學(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，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(yīng): (假設(shè)反應(yīng)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 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)

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物性方法一個物性方法是用于計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 &

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)該說明為亨利組分 (Components Henry Com

31、ps Selection 頁面)。亨利組分列表 ID 應(yīng)該在 Properties Specifications Global 頁 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)用來描述兩個組分之間的相互作用在 Properties Parameters Binary Interaction 文件夾中輸入來自數(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

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物性分析用來生成簡單的物性圖表， 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)庫中可用的參數(shù)3.獲得附加參數(shù)

36、 (必要時) - 所需的參數(shù)可以通過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 - 通過下列方法來檢驗(yàn)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2022/7/2088Introduction 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 (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 頁上，用: Flow Basis 和 Fraction Basis 復(fù)選框定義如何報告物流組成Property Sets 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)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過程輸出的影響。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過程（

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.定義被測量(采集)變量它們是在模擬中計算的參量，在第4步將要用到 (Sensitivity Input Define 頁)。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)。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間隔內(nèi)等距點(diǎn)或變量值列表來規(guī)定。 (Sensitivity Input Vary 頁)4.規(guī)定要計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)。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)計規(guī)定目的:介紹使用設(shè)計規(guī)定來滿足設(shè)計要求。Aspen Plus 參考資料:用戶指南, 第 21 章, 設(shè)計規(guī)定相關(guān)標(biāo)題:用戶指南, 第 18 章, 訪問流程變量用戶指南, 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)計規(guī)定類似于反饋控制器用戶可把被計算的流程參量值設(shè)置成一具體值通過改變一個指定的變量達(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)計規(guī)定應(yīng)用步驟1.定義被測量（采集）變量它們是流程參量，通常是計算出的參量， 用于目標(biāo)函數(shù)中 (Design Spec De

44、fine 頁)。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)。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)。2022/7/20102Introduction to Aspen Plus設(shè)計規(guī)定應(yīng)用步驟 (續(xù))4. 定義被操作（改變的）變量它是一個變量，設(shè)計規(guī)定改變它的值以滿足目標(biāo)函數(shù)方程 (Design Spec Vary 頁)。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)。 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)計規(guī)定用戶指南, 第 18 章, 訪問流程變量用戶指南, 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))訪問那一個流程變量?什么時候執(zhí)行 Fortran 模塊?要讀取那一個變量，寫入那一個變量?物流 REAC-OUT 的體積流量它能用兩個不同方式訪問: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, 或報告文件上定制報告2022/7/20108Introduction to Aspen PlusFortran 模塊應(yīng)用步驟 1.訪問在 Fortran 內(nèi)使用的流程變量必須標(biāo)識所有讀取或?qū)懭氲牧鞒套兞?(Fortran Input Define 頁)。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) 和可執(zhí)行 Fortran (Fortran Input Fortran 頁) 。3.規(guī)定 Fortran

49、 模塊在執(zhí)行順序中的位置 (Fortran Input Sequence 頁)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)）(無論何時都不需要與功有關(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算2022/7/20114Introduction to Aspen Plus操作 HeatX (續(xù))當(dāng)規(guī)定 HeatX時，要考慮:嚴(yán)格/詳細(xì)計算或 簡化/簡捷法怎樣計算對數(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)雜用兩個換熱器Use two heaters (與熱流股、Fortran 模塊或設(shè)計規(guī)定相匹配) 。2022/7/20117Introduction to Aspen Plus兩個 Heaters 與一個 HeatX 相對2022/7/20118Introduction to Aspen Plus熱曲線HeatX 和 Heater 能計算熱曲線 (Hcurves)。 對于 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 計算通過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: 泵水力透平計算或輸入功率Heater 模型只能用于壓

54、力計算Pump 設(shè)計成處理單液相能規(guī)定氣-液或氣-液-液計算以確定出口物流條件。2022/7/20123Introduction to Aspen Plus泵性能曲線通過規(guī)定標(biāo)量參數(shù)或泵性能曲線能進(jìn)行核算。規(guī)定:有量綱曲線壓頭對流量功率對流量無量綱曲線:壓頭系數(shù)對流量系數(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)等熵透平計算或輸入功率Heater 模型只能用于壓力計算Pump 設(shè)計成處理單相或多相Compr 能計算壓縮機(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:有量綱曲線壓頭對流量功率對流量無量綱曲線:壓頭系數(shù)對流量系數(shù)Compr 不能處理透平性能曲線2022/7/20126Introduction to Aspen Plus功流股對于泵和壓縮機(jī)能規(guī)定任何數(shù)量的功流股對于來自泵或壓縮機(jī)的凈功負(fù)荷，能通過規(guī)定一個出口功流股來計算。2022/7/20127Introduction to Aspen Plus操作閥模型閥模型可建立通過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)行單相計算或多相計算。2022/7/20128In

56、troduction to Aspen Plus操作管線模型Pipe模塊計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)行單相計算或多相計算。如果入口壓力已知， Pipe可計算出出口壓力。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, 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)的一個系

57、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(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)庫組分還

58、是非數(shù)據(jù)庫組分你都可以用Property Estimation(物性估算)來估算。Property Estimation 信息可在 Properties Estimation 文件夾中訪問。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定義它：以通用格式定義分子結(jié)構(gòu)并允許Aspen Plus來確定官能團(tuán)，或者對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，參見參考手冊, 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Properties Molecular Structure對象管理器中，選定組分，然后選擇Edit命令。4.在Molecular Structure General 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 ) 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)，然后給每個原子編號，忽略氫原子。C2C1C4C3O52022/7/20136Intr