ASPEN培訓(xùn)課件完整版

ASPEN軟件基本應(yīng)用

課程安排第一天：介紹軟件概況，基本工況建立（繪圖，基本輸入）、單元模塊簡介、簡捷設(shè)計和嚴格核算模型應(yīng)用第二天：環(huán)己烷工廠、甲醇與水分離模型第三天：反應(yīng)器、壓力變化器、熱交換器模型第四天：靈敏度分析、優(yōu)化、設(shè)計規(guī)定、計算器第五天：物性介紹（熱力學(xué)模型、物性參數(shù)、物性分析）

第六天：物性估算、物性回歸主要內(nèi)容圖形用戶界面建立流程模擬基本工況單元模塊簡介蒸餾塔的簡捷設(shè)計和嚴格核算反應(yīng)器模型換熱器模型壓力變化模型主要內(nèi)容靈敏度分析-工藝變量之間關(guān)系研究優(yōu)化-工藝參數(shù)、公用工程優(yōu)化設(shè)計規(guī)定-滿足工藝目標計算器-內(nèi)嵌

Fortran的使用主要內(nèi)容熱力學(xué)模型介紹物性參數(shù)物性報告物性參數(shù)估算物性參數(shù)回歸模擬軟件介紹流行的模擬軟件：Process_Ⅱ、Hysys、ChemCAD

ASPEN(AdvancedSystemforProcessEngineering)意為先進過程工程系統(tǒng),Plus意思為是經(jīng)過提高并得到工業(yè)部門支持的版本。AspenPlus是美國ASPENTECH公司開發(fā)的流程模擬軟件。模擬軟件介紹ASPENTECH公司是當今世界上煉油化工行業(yè)中最大的專業(yè)軟件工程公司，目前進行推廣應(yīng)用的軟件主要有四大類：AES、AeCS、AMS和AmfgS。目前應(yīng)用版本：AspenONE—AspenPlus2004.1Aspen軟件介紹AES：AspenEngineeringSuite，包括AspenPlus、AspenWater、AspenPinch、AspenDynamics、AspenCustomModeler、AspenB-JAC、AspenZyqad等。AeCS：AspeneSupplyChainSuite：包括AspenPims、AspenMIMI、AspenRetailandBulk等。AMS：

AspenManufactureSuite：主要有AdvancedProcessControl。AmfgS：AspenmfgSuite：包括informationandproductionmanagement流程模擬的概念“模擬”可以理解為“模仿”與“擬合”，是用軟件作為工具，去模仿一個過程（反應(yīng)、精餾、吸收、萃取、換熱、結(jié)晶等），根據(jù)用戶所給過程的條件（溫度、壓力、流量、設(shè)備尺寸），對相應(yīng)過程進行物料平衡、能量平衡、及相平衡、化學(xué)平衡的計算，從而預(yù)測過程中可能發(fā)生的現(xiàn)象，指導(dǎo)科研、設(shè)計、生產(chǎn)部門的工作。過程可以是實際生產(chǎn)過程、實驗過程、假想過程。流程模擬的目的？回答“

whatif”問題,(如果一個條件改變了，另一個條件會如何變化)，例如：回流比改變了，產(chǎn)品純度會如何變化，要達到產(chǎn)品純度的要求,回流比的數(shù)值是多少.幫助改進當前工藝條件

在給定的限制內(nèi)優(yōu)化工藝條件，如：如何在規(guī)定的產(chǎn)品規(guī)格條件下，減少公用工程的使用量。流程模擬的目的？輔助確定一個工藝的約束部位(消除瓶頸)

用于擴產(chǎn)或提量操作減少裝置設(shè)計時間

允許設(shè)計者快速地測試各種裝置的配置方案

進入軟件新建一個文件；空白：所有信息自己定義；模板：軟件根據(jù)特定的應(yīng)用領(lǐng)域，預(yù)先設(shè)置一些相關(guān)的信息如物性集、數(shù)據(jù)庫、單位制等。（通用化工過程、聚合物、煉油、冶金、醫(yī)藥等），推薦選模板；打開一個已經(jīng)存在的文件；設(shè)置運行類型模板文件度量單位物流報告的特性集組成基準物流報告格式輸入規(guī)定的全局流量基準設(shè)置游離水選項選擇物流類別物性方法(必需的)組分列表其它特定應(yīng)用缺省值常用工具欄或快捷鍵打開、新建、保存文件數(shù)據(jù)瀏覽器控制面板運行繪圖注意事項鼠標十字與圖中紅色箭頭重疊，出現(xiàn)黃色提示，確認黃色提示是你所要連接的物流時，按一下鼠標左鍵Reconnectsource(重新連接物流的來源)Reconnectdestination(重新連接物流要去的地方)繪圖注意事項AlignBlock(物流線自動拉直)屏幕右下腳紅色提示由flowsheetnotcomplete變?yōu)閞equiredinputincomplete)表示流程已畫完，需要輸入其它已知條件。繪圖注意事項同一個模型有不同的圖標單元設(shè)備的接口分為必須連接物流和可選兩類選擇適當?shù)牧鞴深愋兔?guī)則：可以是數(shù)字、字母，不能有空格、=等，長度不能超過8個字符。繪圖注意事項對于有輸入信息的物流最好不要輕易刪除。繪制同一類型的單元操作不用重復(fù)選擇。注意觀察狀態(tài)欄提示流程圖是否完成。狀態(tài)指示符號狀態(tài)表輸入未完成表輸入完成表中沒有輸入。是可選項。對于該表有計算結(jié)果。對于該表有計算結(jié)果，但有計算錯誤。對于該表有計算結(jié)果，但有計算警告。對于該表有計算結(jié)果，但自從生成結(jié)果后輸入已經(jīng)改變。組分類型簡介convention:常規(guī)組分，必需知道組分的分子式。pseudocomponent:虛擬組分，不知道組分的分子式，但知道組分的沸點、比重或分子量(三個中的任意兩個)。組分數(shù)據(jù)庫

數(shù)據(jù)庫

內(nèi)容

用于

PURE13

來自DesignInstituteforPhysicalPropertyData(DIPPR)和AspenTech

的數(shù)據(jù)

ASPENPLUS主要組

分數(shù)據(jù)庫

AQUEOUS

水溶液中離子和分子的純組分參數(shù)

模擬含有電解質(zhì)的系統(tǒng)

SOLIDS

強電解質(zhì)、鹽和其它固體的純組分參數(shù)

模擬電解質(zhì)和固體的

系統(tǒng)

INORGANIC

在氣態(tài)、液態(tài)或固態(tài)下無機組分的熱化學(xué)性質(zhì)

用于固體、電解質(zhì)和

冶金應(yīng)用

PURE93

來自DesignInstituteforPhysicalPropertyData(DIPPR)并由AspenTech隨ASPENPLUS9.3

交貨的數(shù)據(jù)庫

向上兼容

PURE856

來自DesignInstituteforPhysicalPropertyData(DIPPR)并由AspenTech隨ASPENPLUS8.5-6交貨的數(shù)據(jù)庫

向上兼容

ASPENPCD

隨ASPENPLUS8.5-6

交貨的數(shù)據(jù)庫

向上兼容

Bkp文件與Apw文件的區(qū)別Bkp文件可以適用于升級后的軟件版本，Apw文件不能在升級后的軟件中打開。Bkp文件不保存中間收斂信息，Apw文件保存中間收斂信息。AspenPlus中的文件格式建立過程模擬基本工況的步驟1.確定所要模擬的過程（普通化工過程、煉油過程、電解質(zhì)過程、聚合過程等）2.確定單元操作及單元操作之間的物流關(guān)系（畫出所模擬過程的物料流程圖)3.確定所采用的單位制及結(jié)果中需要報告的內(nèi)容(setup)建立過程模擬基本工況的步驟(續(xù))4.定義組分(components)告訴Aspenplus所模擬過程的進料中有哪些物質(zhì)，如果包含有反應(yīng)過程，產(chǎn)物也需要定義出來。5.選擇物性方法（properties)

物性方法是一個若干個公式的集合，用于計算所模擬過程的熱力學(xué)性質(zhì)和熱傳遞性質(zhì)。建立過程模擬基本工況的步驟(續(xù))6.輸入進料的溫度、壓力、組成、流量(streams)7.輸入各個單元操作的操作條件或設(shè)備尺寸條件(blocks)單元操作模型的主要類型混合器/分流器分離器換熱器塔反應(yīng)器單元操作模型的主要類型壓力變換器調(diào)節(jié)器固體處理器用戶模型混合器/分流器分離器換熱器簡捷塔嚴格塔反應(yīng)器壓力變化器調(diào)節(jié)器固體簡捷設(shè)計的幾個概念恒摩爾流：各層塔板上雖有物質(zhì)交換，但汽相和液相通過塔板前后的摩爾流量并無變化。清晰分割：比輕關(guān)鍵組分還輕的組分全部從塔頂蒸出，比重會關(guān)鍵組分還重的組分全部從塔底采出。簡捷設(shè)計的幾個概念揮發(fā)度：定量描述混合物中各組分揮發(fā)的難易程度。相對揮發(fā)度：兩組分揮發(fā)難易的對比。簡捷設(shè)計兩個極限操作條件：最小回流比：平衡級數(shù)無窮多全回流：最小平衡級數(shù)：用芬斯克方程求最小平衡級數(shù)

簡捷設(shè)計恩德伍德方程求最小回流比：簡捷設(shè)計吉利蘭關(guān)聯(lián)式：用M.T.(Mccabe-Thiele)法求理論板數(shù)畫出二元物系的相圖(x-y圖)，并畫出對角線。在x軸上找出XD

、XF

、XW

，(即輕組分在塔頂、進料及塔底的摩爾百分數(shù)，過這三點做垂線，與對角線分別交于a，f，w。用M.T.(Mccabe-Thiele)法求理論板數(shù)在y軸上找出y=XD

*(R+1)的點c，ac線為精餾段操作線。由進料狀態(tài)求出q線的斜率q*(q-1)，并通過f點作q線，假定q線與精餾段操作線ac相交于d點.用做圖法求理論板數(shù)(續(xù))連接dw

，得到提餾段操作線.從a點開始，在平衡線與操作先之間作梯級，得到塔的理論板數(shù)簡捷蒸餾與嚴格蒸餾模型的區(qū)別簡捷蒸餾模型(DSTWU)的已知條件較少，通常用于對理論板數(shù)、進料位置、回流比的初步估算。(已知條件為：進料組成及希望的到的產(chǎn)品的規(guī)格)簡捷蒸餾與嚴格蒸餾模型的區(qū)別嚴格蒸餾模型(RADFRAC)的已知條件較多，通常用于對塔進行核算.(已知條件為：理論板數(shù)、進料位置、回流比和產(chǎn)品流率)。嚴格核算模型氣體蒸餾物(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+DVDV:D=DV/D物料回流RR=L1/DRW=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設(shè)計規(guī)定目標函數(shù)：控制指標變量描述、目標值調(diào)節(jié)變量：操作變量調(diào)節(jié)范圍有初值的變量目標函數(shù)和調(diào)節(jié)變量數(shù)目一致練習(xí)：環(huán)己烷生產(chǎn)

REACTFEED-MIXH2INBZINH2RCYCHRCYRXINRXOUTHP-SEPVAPCOLUMNCOLFDLTENDSPRODUCTVFLOWPURGELFLOW練習(xí)：環(huán)己烷生產(chǎn)收集數(shù)據(jù)進料：氫氣：壓力335Psi溫度120F流量：330lbmol/hr

組成（摩爾分率）H297.5%甲烷2%氮氣0.5%

苯：壓力15Psi溫度100F流量：100lbmol/hr

練習(xí)：環(huán)己烷生產(chǎn)設(shè)備條件進料預(yù)熱器：出口溫度300F出口壓力330Psi反應(yīng)器：出口溫度400F壓力降15Psi反應(yīng)：C6H6+3H2=C6H12-1C6H6轉(zhuǎn)化率99.8%閃蒸罐：出口溫度120F壓力降5Psi

練習(xí)：環(huán)己烷生產(chǎn)氣相分流器：92%循環(huán)回反應(yīng)器，8%放空液相分流器：30%循環(huán)回反應(yīng)器，70%產(chǎn)品精制塔產(chǎn)品精制塔：平衡級數(shù)12

進料位置8

塔壓200Psi

回流比（摩爾）1.2

塔底產(chǎn)品99lbmol/hr練習(xí)：環(huán)己烷生產(chǎn)模擬設(shè)備：進料預(yù)熱器：Heater反應(yīng)器：Retoic閃蒸罐：Flash2產(chǎn)品精制塔：Radfrac流股分配器（三通）：Fsplit練習(xí)：環(huán)己烷生產(chǎn)組分：氫氣、苯、環(huán)己烷、甲烷、氮氣物性方法：狀態(tài)方程RK-SOAVE塔的收斂技巧檢查所給的操作條件是否確實合理增加迭代次數(shù)增加進料閃蒸計算次數(shù)增加計算的阻尼性改變算法塔板類型GlitschBALLAST:重盤式浮閥塔板KochFlexitray:盤式浮閥塔板NutterFloatValve:條形浮閥塔板BubbleCap:泡罩塔板Sieve:篩板板式塔與填料塔的區(qū)別板式塔適合用于

1.液相負荷大，壓力較高的場合。

2.塔徑要求大(填料可能會引起液體分布不均勻)。

3.多股進料，多股采出的場合。

4.進料組成常變化的場合。

5.操作彈性較大。

6.金屬耗量相對小。板式塔與填料塔的區(qū)別(續(xù))填料塔適合用于

1.真空操作，要求塔板壓降低的場合。

2.塔徑小的場合。

3.易腐蝕的系統(tǒng)。

4.易起沫的系統(tǒng)。

5.持液量較小的場合。反應(yīng)器概述Reators(反應(yīng)器)以物料平衡為基礎(chǔ)Ryield(收率反應(yīng)器)Rstioc(化學(xué)計量反應(yīng)器)以反應(yīng)平衡為基礎(chǔ)REquil(平衡反應(yīng)器)RGibbs(吉布斯反應(yīng)器)以動力學(xué)為基礎(chǔ)RCSTR(連續(xù)攪拌釜式反應(yīng)器)RPlug(活塞流反應(yīng)器)RBatch(間歇反應(yīng)器)基于物料平衡反應(yīng)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(yīng)器(例如，模擬一個爐子)

70lb/hrH2O20lb/hrCO260lb/hrCO250lb/hrtar（焦油）600lb/hrchar（焦碳）1000lb/hrCoal（煤）INOUTRYield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2CO+O2-->2CO2C+O2-->CO22C+O2-->2COC,O2INOUTRStoicC,O2,CO,CO2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)定不同單個反應(yīng)能達到嚴格平衡以化學(xué)平衡為基礎(chǔ)的反應(yīng)器REquil通過求解反應(yīng)平衡方程而計算化學(xué)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(yīng)并且較少組分參加反應(yīng)的情況以化學(xué)平衡為基礎(chǔ)的反應(yīng)器(續(xù))RGibbs未知反應(yīng)

當發(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。固體平衡

RGibbs是唯一能處理固-液-汽相平衡的AspenPlus模塊動力學(xué)反應(yīng)器動力學(xué)反應(yīng)器有RCSTR,RPlug和RBatch。因為考慮了反應(yīng)動力學(xué),所以必須定義反應(yīng)動力學(xué)。動力學(xué)反應(yīng)器動力學(xué)可以用一個內(nèi)置模型定義,或用一個用戶子程序定義，現(xiàn)有的內(nèi)置模型是：冪律模型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。使用反應(yīng)ID反應(yīng)ID被設(shè)置成對象,獨立于反應(yīng)器,并且在反應(yīng)器中被引用。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。若建立一個反應(yīng)ID，請進入ReactionsReactions對象管理器頁面。冪律速率表達式示例:反應(yīng)動力學(xué)正反應(yīng):(假設(shè)反應(yīng)中A為2級)

系數(shù): A: B: C: D:

指數(shù): A: B: C: D:2 0 0 0-2 -3 1 2反應(yīng)動力學(xué)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 2 31 2 0 0反應(yīng)熱不需要為反應(yīng)提供反應(yīng)熱。反應(yīng)熱通常按反應(yīng)器入口和出口焓差計算(參見附錄A).反應(yīng)熱如果你有的反應(yīng)熱數(shù)值和AspenPlus計算出的反應(yīng)熱數(shù)值不相匹配，你可以調(diào)整一個或多個組分的生成熱(DHFORM)，使你的反應(yīng)熱數(shù)據(jù)和計算的反應(yīng)熱數(shù)據(jù)相匹配。在RStoic反應(yīng)器中，可以規(guī)定或計算參考溫度、壓力下的反應(yīng)熱。練習(xí)：反應(yīng)器

目的:用不同反應(yīng)器類型模擬一個反應(yīng)，比較各個反應(yīng)器類型的不同用法。練習(xí)：反應(yīng)器反應(yīng)器條件:

Temperature（溫度）=70C Pressure（壓力）=1atm

化學(xué)計量式:

Ethanol（乙醇）+AceticAcid（乙酸）<-->EthylAcetate（乙酸乙酯）+Water（水）練習(xí)：反應(yīng)器動力學(xué)參數(shù):

正反應(yīng):Pre-exp.Factor（指前因子）=1.9x108Act.Energy（活化能）=5.95x107J/kmol

逆反應(yīng):Pre-exp.Factor（指前因子）=5.0x107Act.Energy（活化能）=5.95x107J/kmol

練習(xí)：反應(yīng)器反應(yīng)中每個反應(yīng)物的反應(yīng)都是1級(反應(yīng)級數(shù)2級)。反應(yīng)發(fā)生在液相中。提示:核對每個反應(yīng)器是否把汽相和液相都考慮成有效相態(tài)。練習(xí)：反應(yīng)器(續(xù))Temp=70CPress=1atm進料:水:8.892kmol/hr乙醇:186.59kmol/hr乙酸:192.6kmol/hrLength=2metersDiameter=0.3metersVolume=0.14Cu.M.乙醇轉(zhuǎn)化率70%完成后另存為：文件名:REACTORS.BKP用NRTL-RK

物性方法RSTOICF-STOICP-STOICRGIBBSF-GIBBSP-GIBBSRPLUGF-PLUGP-PLUGDUPLFEEDF-CSTRRCSTRP-CSTRHeaterHeater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模擬:Heaters（加熱器）Coolers（冷卻器）Valves（閥門）Pumps（泵）和Compressors（壓縮機）(無論何時都不需要與功有關(guān)的結(jié)果。)HeatXHeatX能模擬如下管殼換熱器類型:逆流和并流弓形隔板TEMAE,F,G,H,J和X殼圓形隔板TEMAE和F殼裸管和翅片管HeatX（續(xù)）HeatX執(zhí)行:全區(qū)域分析傳熱和壓降計算顯熱、氣泡狀汽化、凝結(jié)膜系數(shù)計算內(nèi)置的或用戶定義的關(guān)聯(lián)式HeatX（續(xù)）HeatX不能:進行設(shè)計計算進行機械震動分析估算污垢系數(shù)Pump泵

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泵性能曲線通過規(guī)定標量參數(shù)或泵性能曲線能進行核算。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壓縮機Compr模塊能模擬:多變離心壓縮機多變正位移壓縮機等熵壓縮機等熵透平Compr壓縮機計算或輸入功率Heater模型只能用于壓力計算Pump設(shè)計成處理單相或多相Compr能計算壓縮機軸速率壓縮機性能曲線通過規(guī)定壓縮機性能曲線進行核算。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Valve閥閥模塊可用來模擬:控制閥壓力變送器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。Valve閥（續(xù)）可以計入由管線接頭造成的壓頭損失的影響。有下列三種計算類型:規(guī)定了出口壓力的絕熱閃蒸（壓力變化器）計算在規(guī)定出口壓力下的閥流量（設(shè)計）計算所規(guī)定閥的出口壓力（核算）Valve閥（續(xù)）閥模型可以檢查被阻塞的流量?？捎嬎銡馕g指數(shù)。Pipe管線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。不模擬入口效應(yīng)。Pipe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。如果出口壓力已知，Pipe可計算出入口壓力并可更新入口物流的狀態(tài)變量。PFD方式應(yīng)用在模擬流程中，可能有必要使用多個單元操作模塊來模擬裝置中的一個單一設(shè)備。例如，一個有液相產(chǎn)品和氣相排出的反應(yīng)器可能需要用一個RStoic反應(yīng)器和一個Flash2模塊來模擬。但是在報告中，只需要用一個單元操作圖標來表示裝置中的該單元。PFD方式應(yīng)用從另一方面來說，有些設(shè)備可能不需要在模擬流程中明確地被模擬。例如，泵在模擬流程中就經(jīng)常不被模擬；其壓力變化可以被忽略或者計入另一個單元操作模塊。使用PFD方式在這種方式下，你可以只為繪圖的目的而添加或刪除單元操作圖標。使用PFD方式意味著你可以改變流程的連接，使之與你的裝置相符。PFD-風(fēng)格的圖畫與圖形化的模擬流程是完全分開的。如果你想對實際的模擬流程進行修改，必須返回到模擬方式下。PFD方式用流程周圍加上淺綠色的邊框來表明。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。靈敏度分析在靈敏度模塊中對流程輸入量所做的改變不會影響模擬，靈敏度研究獨立于基礎(chǔ)工況模擬而運行靈敏度分析研究輸入變量的變化對過程（模型）的影響用圖表表示輸入變量的影響核實設(shè)計規(guī)定的解是否可行初步優(yōu)化用準穩(wěn)態(tài)方法研究時間變化變量靈敏度分析應(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，(SensitivityInputDefine

頁)。2. 定義被操作(改變的)變量它們是要改變的流程變量(SensitivityInputVary

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)等距點或變量值列表來規(guī)定。(SensitivityInputVary

頁)4. 規(guī)定要計算的或要制成表的參量。制表參量可以是任何合法的Fortran表達式，表達式含有步驟1中定義的變量(SensitivityInputTabulate

頁)。Notes1.只有被輸入到流程中的參量才可以被改變或操作。2.可以改變多個輸入。3.對于每一個被操作(改變的)變量的組合都運行一次模擬。設(shè)計規(guī)定（流程）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到目的沒有結(jié)果直接和設(shè)計規(guī)定相關(guān)設(shè)計規(guī)定應(yīng)用步驟標識被測量（采集）變量它們是流程參量，通常是計算出的參量，

用于目標函數(shù)中(DesignSpecDefine

頁)。規(guī)定目標函數(shù)(Spec)和目標(Target)它是規(guī)定要滿足的等式(DesignSpecSpec

頁)設(shè)置目標函數(shù)允差如果在該允差范圍內(nèi)滿足目標函數(shù)等式，規(guī)定就收斂了(DesignSpecSpec

頁)。設(shè)計規(guī)定應(yīng)用步驟定義被操作變量調(diào)整其以滿足目標函數(shù)方程(DesignSpecVary

頁)。定義被操作變量范圍調(diào)整范圍注意只有被輸入到流程中的參量才能被改變設(shè)計規(guī)定迭代執(zhí)行計算。提供一個好的估值將有利于設(shè)計規(guī)定收斂，這對于帶有幾個相互關(guān)聯(lián)的規(guī)定的大流程尤其重要。設(shè)計規(guī)定結(jié)果

Data/Convergence/Convergence

下面找到。注意

(續(xù))如果設(shè)計規(guī)定不收斂:檢查被操作變量是否在它的上限或下限上。核實在指定的被操作變量范圍內(nèi)是否存在解，可以通過執(zhí)行靈敏度分析來完成。檢查被操作變量是否真正影響被采集變量。對被操作變量提供一個更好的初值。注意

(續(xù))嘗試改變與設(shè)計規(guī)定相關(guān)的收斂模塊特性(迭代數(shù)和步長,運算法則等)

嘗試把被操作變量范圍變小，或放寬目標函數(shù)允差以有利于收斂。確保目標函數(shù)在被操作變量變化范圍內(nèi)有平直曲線區(qū)間。優(yōu)化用于最大化/最小化目標函數(shù)目標函數(shù)是用流程變量和內(nèi)嵌的Fortran表示的。優(yōu)化可以有零個或多個約束條件。約束條件可以是等式或不等式。優(yōu)化的使用步驟

確定實測（采集）變量它們是用來計算目標函數(shù)的流程變量(在OptimizationDefine

頁上)。規(guī)定目標函數(shù)(表達式).這是一個將被最大化或最小化的Fortran表達式(在OptimizationObjective&Constraints頁上)。規(guī)定目標函數(shù)的最大化或最小化(在OptimizationObjective&Constraints頁上)。優(yōu)化的使用步驟

（續(xù)）規(guī)定約束條件(可選的)。它們是在優(yōu)化期間所用的約束條件(在OptimizationObjective&Constraints

頁上)。規(guī)定操作（可變）變量它們是優(yōu)化模塊為了實現(xiàn)目標函數(shù)的最大化/最小化而要改變的變量(在OptimizationVary

頁上)。規(guī)定操作（可變）變量的范圍。它們是操作變量變化的下限和上限(在OptimizationVary

頁上)。計算器用戶可以寫AspenPlus執(zhí)行Fortran模塊。AspenPlus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，在運行AspenPlus引擎的機器上必須有Fortran編譯器。必須通過直接檢查由Fortran模塊修改的變量值來查看一個Fortran模塊的執(zhí)行結(jié)果。計算器的用法前饋控制(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計算器模塊應(yīng)用步驟1. 訪問在Fortran內(nèi)使用的流程變量必須標識所有讀取或?qū)懭氲牧鞒套兞?FortranInputDefine

頁)。2. 編寫Fortran為達到預(yù)期結(jié)果，要編寫非執(zhí)行(COMMON,EQUIVALENCE,等)Fortran(FortranInputDeclarations

頁)和可執(zhí)行Fortran(FortranInputFortran

頁)。3. 規(guī)定Fortran模塊在執(zhí)行順序中的位置(FortranInputSequence

頁)直接規(guī)定，或用讀寫變量規(guī)定注意1. 只有輸入到流程中的參量才可改寫。2. 書寫內(nèi)嵌Fortran規(guī)則如下:a. Fortran代碼必須從第七列以后開始寫。b. 注釋行必須在第一列中用“C”或“;”。c. 第二列是空的3. 變量名不能以lZ或ZZ開頭。注意

(續(xù))4. 在FortranInputSequence頁上，規(guī)定Fortran模塊在哪執(zhí)行的首選方法是列出讀寫變量。5. 當使用FortranWRITE語句時，你可以用預(yù)先定義的單元號NTERM向控制面板寫入。例如：

write(NTERM,*)‘FeedFlowrate=‘,flow注釋

優(yōu)化的收斂對操作變量的初始值可以很敏感。目標、約束條件以及操作參數(shù)在1到100的范圍內(nèi)最好。這可通過簡單地乘以或除以該函數(shù)來實現(xiàn)。優(yōu)化算法只能找出目標函數(shù)中的局部最大值和最小值。在有些工況中，從求解區(qū)間中的不同點開始計算在理論上可能得到目標函數(shù)的不同最大值/最小值。注釋

（續(xù)）優(yōu)化范圍內(nèi)的等式約束條件與設(shè)計規(guī)定類似。如果優(yōu)化不收斂，可用與優(yōu)化相同的操作變量運行靈敏度研究，以確保目標函數(shù)相對于任何操作變量都不是間斷的優(yōu)化模塊也有與它們關(guān)聯(lián)的收斂模塊。如果優(yōu)化不收斂，可以使用任何用于收斂模塊的通用技術(shù)。訪問變量一個被訪問的變量是對具體流程量的引用，例如一個模塊的負荷或物流溫度。訪問的變量能夠讀取、寫入，或讀寫。流程結(jié)果變量(計算的量)不應(yīng)覆蓋或更改。訪問變量概念用在靈敏度分析、設(shè)計規(guī)定、內(nèi)嵌Fortran、優(yōu)化等。變量種類注釋1.如果訪問一個物流的組分的Mass-Frac、Mole-Frac或StdVol-Frac，它不應(yīng)被修改。要修改物流的組成，則訪問和修改該組分的Mass-Flow,Mole-Flow或StdVol-Flow。2. 如果指定了一個模塊的負荷，可以用該模塊的DUTY變量讀和寫熱負荷。如果該模塊的負荷是在模擬中計算的，應(yīng)該用變量QCALC讀取熱負荷。3.PRES是指定的壓力或壓降，PDROP是用來計算加熱或冷卻曲線的壓力分布數(shù)據(jù)所用的壓降。4. 只有流程中的進料物流可以直接修改和改變。

流程收斂目的:介紹收斂模塊、撕裂流以及流程順序的概念收斂模塊每個設(shè)計規(guī)定和撕裂流都有一個相關(guān)聯(lián)的收斂模塊。收斂模塊確定撕裂流或設(shè)計規(guī)定的操作變量的推測值在迭代過程中的更新方法。AspenPlus定義的收斂模塊的名字以字符“$.”開頭。用戶定義的收斂模塊的名字一定不要用字符“$.”開頭。要確定由AspenPlus定義的收斂模塊，請看ControlPanel（控制面板）信息中的“FlowsheetAnalysis（流程分析）”部分。用戶收斂模塊可在/數(shù)據(jù)/收斂/收斂…下進行規(guī)定。收斂模塊的類型不同類型的收斂模塊是用于下列不同用途的：要收斂撕裂流，請用:WEGSTEINDIRECTBROYDENNEWTON要收斂設(shè)計規(guī)定，請用:SECANTBROYDENNEWTON要收斂設(shè)計規(guī)定和撕裂流，請用:BROYDENNEWTON對于優(yōu)化，請用:SQPCOMPLEX流程順序要確定AspenPlus進行流程計算的流程順序，請看ControlPanel（控制面板）中或者ControlPanel（控制面板）左窗格中的“COMPUTATIONORDERFORTHEFLOWSHEET”部分。用戶確定的順序可在ConvergenceSequence窗體上進行規(guī)定。用戶規(guī)定的順序即可以是全部的計算順序也可以是局部的順序。撕裂流哪個是循環(huán)物流?哪個可能是撕裂流?撕裂流是AspenPlus給出其初始估值的一股物流，并且該估值在迭代過程中逐次更新，直到連續(xù)的兩個估值在規(guī)定的容差范圍內(nèi)為止。撕裂流與循環(huán)物流是相關(guān)的，但又與循環(huán)物流不一樣。S1S2S3S6S4S7S5MIXERB1MIXERB2FSPLITB3FSPLITB4撕裂流（續(xù)）要確定由AspenPlus選擇的撕裂流，請看ControlPanel（控制面板）中的“FlowsheetAnalysis（流程分析）”部分。用戶確定的撕裂流可在Convergence

Tear窗體上進行規(guī)定。為撕裂流提供估計值可以促進或者加快流程收斂（極力推薦，否則缺省值為零）。如果你輸入了“回路”中的某個物流的信息，AspenPlus會自動設(shè)法把該物流選為撕裂流。練習(xí)：收斂目的:收斂這個流程。LIQVAPORFEED-HTFEEDBOTDISTBOT-COOLGLYCOL塔預(yù)熱器預(yù)閃蒸器T=165FP=15psia100lbmol/hrXH20=0.4XMethanol=0.3XEthanol=0.3Area=65sqftDP=0Q=0NSTAGES=10Mole-RR=5D:F=0.2FEEDSONSTAGE5P=1atmDV:D=0使用NRTL-RK物性方法T=70FP=35psia50lbmol/hrEthyleneGlycol完成后，保存為:CONVERGE.BKP練習(xí)：收斂（續(xù)）關(guān)于收斂練習(xí)的提示:需要自己回答的問題:在控制面板上顯示哪些信息?為什么有些模塊顯示出的流量為零?AspenPlus生成的流程執(zhí)行順序是什么?AspenPlus選擇哪股物流做撕裂流?還有哪些其它的可能撕裂流?建議:給出撕裂流的初始估值。你可以選擇的三種可能的撕裂流中，你最了解哪一種？（注釋：如果你輸入了“回路”中的某個物流的信息，AspenPlus會自動選擇該物流為撕裂流，并為之建立收斂模塊。）練習(xí)：收斂（續(xù)）需要自己回答的問題:輸入撕裂流的初始估值后，流程會收斂嗎?如果沒收斂，為什么?（參見控制面板）誤差/容差值是如何起作用的？在運行結(jié)束時其值是多少?增加收斂迭代次數(shù)有幫助嗎?還有其它方法可以改進這個收斂嗎?建議:試一下不同的收斂算法（

例如：Direct,Broyden,或Newton）。注釋:你可以手動創(chuàng)建一個收斂模塊來收斂你所選擇的撕裂流，也可以在ConvergenceConvOptionsDefaultsDefaultMethods頁上改變所有撕裂流的缺省收斂方法。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。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。

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 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狀態(tài)方程和活度模型比較

狀態(tài)方程物性方法

PENG-ROBRK-SOAVE活度系數(shù)物性方法

NRTLUNIFACUNIQUACWILSON

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)。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)境條件下選擇適當物性方法：建立物性-復(fù)習(xí)1. 選擇物性方法的條件：組分操作條件可用的參數(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二元參數(shù)用來描述兩個組分之間的相互作用保存在二元數(shù)據(jù)庫中，例如VLE-IG,LLE-ASPEN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.)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)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:純組分參數(shù)描述一單個組分的屬性保存在數(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。物性分析-理想XY圖

LIQUIDMOLEFRACTOLUENEy-xdiagramforMETHANOL/PROPANOLLIQUIDMOLEFRACMETHANOL00.20.40.60.810.20.40.60.81VAPORMOLEFRACMETHANOL(PRES=14.69595PSI)物性分析-恒沸物XY圖y-xdiagramforETHANOL/TOLUENELIQUIDMOLEFRACETHANOL00.20.40.60.810.20.40.60.81VAPORMOLEFRACETHANOL(PRES=14.69595PSI)物性分析-2液相XY圖:

00.20.40.60.810.20.40.60.81VAPORMOLEFRACTOLUENE(PRES=14.69595PSI)y-xdiagramforTOLUENE/WATER物性估算

目的:概括介紹在AspenPlus中估算物性參數(shù)的方法什么是物性估算？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。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。使用物性估算的步驟1. 定義組分2.在PropertiesMolecularStructure窗口上定義分子結(jié)構(gòu)。3. 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)。4. 在PropertiesEstimationInput窗口上激活PropertyEstimation并選擇物性估算選項。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)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)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。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。物性估算要打開PropertyEstimation（物性估算），

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?shù)母郊禹撋希┻x擇的參數(shù)類型獲得正確模擬結(jié)果需要5個方面的保證

選擇適當?shù)奈镄?；確認物性（是否有參數(shù)）；描述非數(shù)據(jù)庫組分，補充缺失的物性數(shù)據(jù)；獲得可用的物性數(shù)據(jù)（實驗、查文獻、購買）；預(yù)估丟失的物性數(shù)據(jù)；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)xyyxxy物性

用于熱力學(xué)性質(zhì)計算的數(shù)學(xué)模型有兩大類，一類是狀態(tài)方程(EOS)模型，另一類是活度系數(shù)(gamma)模型，選擇的依據(jù)是物系偏離理想系統(tǒng)的程度和過程的操作條件。有關(guān)計算公式

理想物系：氣相：Pa=ya*P

液相：Pa=P*a*X