Aspen 中文培訓(xùn)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(jí)分離模型 6.反應(yīng)器模型 - 可用的反應(yīng)器類型概述 7.環(huán)己烷生產(chǎn)課程練習(xí),2020/7/10,Slide 4,Introduction to Aspen Plus,課程安排-第二天,8.物理性質(zhì)- 熱力學(xué)模型, 基礎(chǔ)

3、性質(zhì)分析和報(bào)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(guān)系研究 11.設(shè)計(jì)規(guī)定- 滿足工藝目標(biāo) 12.Fortran 塊 - 內(nèi)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(jī),管線和閥 16.流程收斂 - 收斂模塊,撕裂流和流程順序 17.整個(gè)裝置模型課程練習(xí) - 模

4、擬一個(gè)甲醇裝置,2020/7/10,Slide 6,Introduction to Aspen Plus,其它的課題,18. 維護(hù) Aspen Plus 模擬 - 管理Aspen Plus 文件便于存儲(chǔ)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(jì) -性質(zhì)估計(jì)概述 20.電解質(zhì)- 電解質(zhì)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(gè)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(xí),2020/7/10,Slide 8,Introduction to Aspen Plus,附件,A.焓參考和反應(yīng)熱 B.課程練習(xí)指導(dǎo) C.課程練習(xí)結(jié)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(jì)算機(jī)程序定量模擬一個(gè)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) (反應(yīng)和質(zhì)量/熱量傳遞) 預(yù)測 物流流率,

6、組成和性質(zhì) 操作條件 設(shè)備尺寸,2020/7/10,Slide 11,Introduction to Aspen Plus,模擬的優(yōu)越性,減少裝置設(shè)計(jì)時(shí)間 允許設(shè)計(jì)者快速地測試各種裝置的配置方案 幫助改進(jìn)當(dāng)前工藝 回答 “如果那會(huì)怎樣” 問題 在給定的限制內(nèi)優(yōu)化工藝條件 輔助確定一個(gè)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?zāi)M Aspen Plus 是一個(gè)序貫?zāi)K模擬程序。 每個(gè)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(gè)聯(lián)立方程模擬程序。 所有的方程均同時(shí)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(dòng)態(tài)模擬。,2020/7/10,Slide 14,Introdu

8、ction to Aspen Plus,好的流程模擬實(shí)踐 經(jīng)驗(yàn),建立大流程時(shí)，一次建幾個(gè)模塊。 如果出現(xiàn)錯(cuò)誤，這有助于找出問題 確保流程輸入是合理的。 檢查結(jié)果是一致的、實(shí)際的。,2020/7/10,Slide 15,Introduction to Aspen Plus,Aspen 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,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(gè)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(biāo) 左按鈕單擊 選擇對(duì)象/域 單擊右按鈕 為選擇的對(duì)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(duì)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(gè)單元模塊: 1.在模型庫中單擊一個(gè)模型類別標(biāo)簽 2.選擇一個(gè)單元操作模型,單擊下箭頭選擇一個(gè)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),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(gè)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(gè)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(gè)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(gè)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,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(gè)物流或單元模塊顯示的輸入表: 1.在該對(duì)象上雙擊鼠標(biāo)左鍵 若對(duì)單元模塊和物流改名,刪除,改變圖標(biāo),提供輸入數(shù)據(jù)或

12、瀏覽結(jié)果: 1.通過在模塊或物流上單擊鼠標(biāo)左鍵,選擇對(duì)象 2.當(dāng)鼠標(biāo)指針在所選擇的對(duì)象圖標(biāo)之上時(shí),單擊鼠標(biāo)右鍵,彈出該對(duì)象的菜單 3.選擇相應(yīng)的菜單項(xiàng)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(xí),目的: 建立一個(gè)圖形化的流程 選擇相應(yīng)的單

13、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.BKP,FL1,24,Introduction 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(jì)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,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(xiàng)和命令 工具欄 允許直接訪問一些常用功能 能夠被移動(dòng)、隱藏或展現(xiàn) 數(shù)據(jù)瀏覽器 用于操縱表頁 能夠被移動(dòng)、重設(shè)大小、最大化、最小化或關(guān)閉 表頁 用于輸入數(shù)據(jù)和瀏覽模擬結(jié)果 可以由多個(gè)頁面構(gòu)成,2020/7/10,Slide 26,Introduction to Aspen Plus,用戶界面（續(xù)）,對(duì)象管理器 允許操縱離散對(duì)象的信息 能夠建立、編輯、改名、刪除、隱含和展現(xiàn)對(duì)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(gè)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(gè)表,下一個(gè)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(nèi)容- 適用于瀏覽整個(gè)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(xiàng)來尋找關(guān)于某個(gè)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,2020/7/10,Slide

16、 29,Introduction to Aspen Plus,表頁的功能,當(dāng)你選擇了表頁上的一個(gè)域(在域中單擊鼠標(biāo)左鍵),窗口底部的提示區(qū)域給你有關(guān)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(gè)字母將在列表上產(chǎn)生以該字母開始的下一個(gè)選擇 Tab 鍵將帶你到表頁的下一個(gè)域,2020/7/10,Slide 30,Introduction to Aspen Plus,基本輸入,對(duì)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 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(shè)置,大多數(shù)常用的設(shè)置信息是在Setup Specifications Global 表中輸入: 在報(bào)告上使用的流程標(biāo)題 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 物流報(bào)告選項(xiàng)包含在 Setup Report Options Stream 表頁上.,2020/7/10,Slid

18、e 33,Introduction to Aspen Plus,設(shè)置規(guī)定表格,2020/7/10,Slide 34,Introduction to Aspen Plus,設(shè)置運(yùn)行類型,2020/7/10,Slide 35,Introduction to Aspen Plus,設(shè)置單位,在Aspen Plus的單位可以按 3 個(gè)不同的級(jí)別定義: 1.全局級(jí) (在Setup Specifications Global 頁面上的“輸入數(shù)據(jù)”和“輸出數(shù)據(jù)”域 ) 2.對(duì)象級(jí) (在一個(gè)對(duì)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(jí) 使用Setup Units Sets對(duì)象管理器

19、,用戶可以建立自己的單位集。單位可以從一個(gè)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(gè)組分的物性參數(shù)是從數(shù)據(jù)庫中檢索的 純組分?jǐn)?shù)據(jù)庫包含諸如分子量、臨界性質(zhì)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(diǎn)、或CAS號(hào)查找組分。 可以使用Electrolyte Wizard 設(shè)置一個(gè)電解質(zhì)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(jié)果中的組分 每個(gè)組分 標(biāo)識(shí)通過下列途徑與數(shù)據(jù)庫與一個(gè)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(shí)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(diǎn)或CAS 數(shù) 所有包含指定項(xiàng)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?jǐn)?shù)據(jù)庫,第一個(gè)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(zhì),使用 Properties Specifications 表頁定義在模擬中所使用的物性方法。 性質(zhì)方法是一個(gè)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(duì)于獲得合理模擬結(jié)果是至關(guān)重要的。 選擇一個(gè)Process Type 將 縮小可用方法的個(gè)數(shù)。,2020/7/10,Slide 42,Int

22、roduction to Aspen Plus,性質(zhì)規(guī)定表,2020/7/10,Slide 43,Introduction 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(gè)組分的流率 對(duì)于不是流程進(jìn)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(shè)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(dòng)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(shí)執(zhí)行模擬過程. 按鈕Next 將使你進(jìn)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(gè)信息窗口,通過顯示來自計(jì)算的最新信息而顯示模擬的進(jìn)展過程 一個(gè)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(gè)工具欄,能夠用來控制模擬,2020/7/10,Slide 49,Introduction 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(cuò)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(jié)果 包括物流條件和組成 對(duì)于所有物流 (/Data/Results Summary/Streams) 對(duì)于單個(gè)物流(在

25、Data Browser中打開物流文件夾選擇Results 表) 模塊結(jié)果 包括計(jì)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(xí)：苯流程操作條件,目的:添加流程的工藝條件和進(jìn)料物流條件.,由苯流程練習(xí)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(jìn)料物流條件. 問題:1. 模塊 “COOL” 的熱負(fù)荷是多少? _ 2. 第二閃蒸模塊“FL2” 的溫度是多少? _ 注意:該練習(xí)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(xí)：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(shí)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(dǎo),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(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(duì)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(yán)格塔,* 要求單獨(dú)許可 + 輸入語言只在 10.0 版中,2020/7/10,Slide 60,Introduction to Aspen Plus,反應(yīng)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(shè)計(jì)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(yán)格多級(jí)分離,可對(duì)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(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 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(jí)或冷凝器熱負(fù)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(jí),底級(jí)或再沸器熱負(fù)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(jié)構(gòu) 兩塔操作規(guī)定 有效相態(tài) 收斂,RadFrac結(jié)構(gòu)設(shè)置,2020/7/10,Slide 68,Introduction to Aspen Plus,RadFrac 物流設(shè)置,規(guī)定: 進(jìn)料板位置 進(jìn)料物流規(guī)則 (見幫助)ABOVE-STAGE:從進(jìn)料物流來的氣體進(jìn)入進(jìn)料板上一層塔板 液體進(jìn)入進(jìn)料板位置 ON-STAGE:來自進(jìn)料的氣體和液體都進(jìn)入進(jìn)料板位置,2020/7/10,Slide 69,Introduction to Aspen Plus,RadFrac 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 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(gè)理論級(jí),回流比 = 1,蒸餾物對(duì)進(jìn)料的比 = 0.5,塔壓力 = 1 bar,進(jìn)料級(jí) = 6,RadFrac 規(guī)定,文件名: RAD-EX.BKP,甲醇-水嚴(yán)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(xiàng),若設(shè)置一個(gè)不帶冷凝器或再沸器的吸收塔,則在 RadFrac Setup Configuration 頁面上設(shè)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(gè)理論級(jí)基準(zhǔn)或組分基準(zhǔn)的汽化效率或Murphree 效率. 能夠進(jìn)行板式塔或填料塔的設(shè)計(jì)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?qū)?用 繪圖向?qū)?(在 Plot 菜單上) 能立即生成模擬結(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 所有分離模型RadFrac、 MultiFrac、PetroFrac和 RateFrac的數(shù)據(jù)分布 點(diǎn)擊數(shù)

35、據(jù)窗口中的對(duì)象生成該對(duì)象的曲線圖. 向?qū)б龑?dǎo)你執(zhí)行生成圖表的基本操作. 在 Next 按鈕上點(diǎn)擊繼續(xù). 點(diǎn)擊 Finish 按鈕按缺省設(shè)置生成圖.,2020/7/10,Slide 73,Introduction to Aspen Plus,繪圖向?qū)痉?用繪圖向?qū)?chuàng)建整個(gè)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(nèi)部規(guī)定并執(zhí)行設(shè)計(jì)規(guī)定。 可以調(diào)整一個(gè)或多個(gè)RadFrac 輸入，來滿足對(duì)一個(gè)或多個(gè) Ra

36、dFrac 性能參數(shù)的規(guī)定要求。 一般情況下，“規(guī)定”的個(gè)數(shù)應(yīng)與“變化”的個(gè)數(shù)相等. RadFrac 中的“設(shè)計(jì)規(guī)定”和“改變” 是在 “中間回路”中求解的，如果你得到一個(gè)中間回路沒收斂的錯(cuò)誤信息，檢查你輸入的“設(shè)計(jì)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(huì)有幫助: 1.檢查正確地規(guī)定了有關(guān)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(duì)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(duì)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(dāng)一個(gè)塔不收斂時(shí), 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(xí)：嚴(yán)格多級(jí)精餾,部分 A: 用如下數(shù)據(jù)完成甲烷塔核算: 塔進(jìn)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(jí)) 進(jìn)料板 = 23 (第24理論級(jí)) 全凝器 頂部壓力 = 16.1 psia 每理論級(jí)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(xí)：嚴(yán)格多級(jí)精餾 (續(xù)),部分 B: 建立塔內(nèi)的設(shè)計(jì)規(guī)定達(dá)到如下兩個(gè)目標(biāo): 塔頂餾出物中甲醇含量99.95 wt% 塔底水含量99.90 wt% 要達(dá)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(yùn)行該題之前確保物流組成是按質(zhì)量分率報(bào)告。記錄冷凝器和再沸器的負(fù)荷: 冷凝器負(fù)荷:_ 再沸器負(fù)荷:_,2020/7/10,Slide 79,Introduction to Aspen Plus,練習(xí)：嚴(yán)格多級(jí)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(gè)設(shè)計(jì)計(jì)算。假設(shè)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(fù)荷的? 部分 D: 完成整個(gè)塔的設(shè)計(jì)計(jì)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(yīng)器模型,目的: 介紹各種類型的、可用的反應(yīng)器模型, 每類中至少詳細(xì)考察一個(gè)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,2020/7/10,Slide 81,Introduction to Aspen Plus,反應(yīng)器概述,Reators (反應(yīng)器),以物料平衡為基礎(chǔ) Ryield

41、(收率反應(yīng)器) Rstioc (化學(xué)計(jì)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(dòng)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),2020/7/10,Slide 82,Introduction 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(gè)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(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(dòng)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(jì)算在參考溫度和壓力下的反應(yīng)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(xué)平衡為基礎(chǔ)的反應(yīng)器,概述 不考慮反應(yīng)動(dòng)力學(xué) 各個(gè)模塊能解算相似的問題，但問題規(guī)定不同 單個(gè)反應(yīng)能達(dá)到嚴(yán)格平衡 REquil 通過求解反應(yīng)平衡方程而計(jì)算化學(xué)平衡和相平衡 不能進(jìn)行3相閃蒸計(jì)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,2020/7/10,Slide 85,Introduction 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(shí)，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(shí)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(dòng)力學(xué)反應(yīng)器,動(dòng)力學(xué)反應(yīng)器有 RCSTR, RPlug 和RBatch。 因?yàn)榭紤]了反應(yīng)動(dòng)力學(xué), 所以必須定義反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。 動(dòng)力學(xué)可以用一個(gè)內(nèi)置模型定義, 或用一個(gè)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。,2020/7/10,Slide 87,Introduction to Aspen Plus,使用反應(yīng) ID,反應(yīng) ID

45、被設(shè)置成對(duì)象, 獨(dú)立于反應(yīng)器, 并且在反應(yīng)器中被引用。 單個(gè)反應(yīng)ID可以在任意個(gè)數(shù)動(dòng)力學(xué)反應(yīng)器(RCSTR, RPlug 和 RBatch.)中引用 。 若建立一個(gè)反應(yīng)ID，請進(jìn)入 Reactions Reactions 對(duì)象管理器頁面。,2020/7/10,Slide 88,Introduction to Aspen Plus,冪律速率表達(dá)式,示例:,正反應(yīng): (假設(shè)反應(yīng)中A為2級(jí)，B為3級(jí)) 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(jí)，D為2級(jí)) 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(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(jì)算 (參見附錄 A). 如果你有的反應(yīng)熱數(shù)值和Aspen Plus 計(jì)算出的反應(yīng)熱數(shù)值不相匹配，你可以調(diào)整一個(gè)或多個(gè)組分的生成熱 (DHFORM)， 使你的反應(yīng)熱數(shù)據(jù)和計(jì)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(jì)算參考溫度、壓力下的反應(yīng)熱。,2020/7/10,Slide 90,Introduction to Aspen Plus,練習(xí)：反應(yīng)器,目的: 用不同反應(yīng)器類型模擬一個(gè)反應(yīng)，比較各個(gè)反應(yīng)器

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

48、 (總共為2級(jí))。 反應(yīng)發(fā)生在液相中。 提示: 核對(duì)每個(gè)反應(yīng)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(xí)：反應(yīng)器 (續(xù)),Length = 2 meters,Diameter = 0.3 meters,Volume = 0.14 Cu. 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,92,Introduction to Aspen Plus,練習(xí)：環(huán)己烷生產(chǎn)過程,2020/7/10,Slide 93,Introduction to Aspen

49、Plus,練習(xí)：環(huán)己烷生產(chǎn)過程,目的:創(chuàng)建一個(gè)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(yīng)得到，反應(yīng)如下: C6H6+3 H2 = C6H12苯 氫氣環(huán)己烷 在進(jìn)入固定床接觸反應(yīng)器之前，苯和氫氣進(jìn)料與循環(huán)氫氣和環(huán)己烷混合。 假設(shè)苯轉(zhuǎn)化率為 99.8%。 反應(yīng)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(yīng)器。 從分離器出來的液體產(chǎn)品物流進(jìn)入蒸餾塔進(jìn)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(jìn)入反應(yīng)器，輔助控制溫度。,2020/7/10,Slide 94,Introduction to Aspen Plus,練習(xí)：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(guān)物性方法選擇方面的問題 介紹使用物性分析來報(bào)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(zhì)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(jié)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(gè)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,2020/7/10,Slide 98,Introduction to Aspen Plus,物性方法,一個(gè)物性方法是用于計(jì)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(xué)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(duì)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€(gè)系統(tǒng)的非理想程度

54、? 性質(zhì)圖 (例如 TXY 然而它有許多優(yōu)點(diǎn):,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(rèn)結(jié)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(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(duì)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。 當(dāng)用二元分析來檢查液-液相分離時(shí)，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(jié)果可以另存成一個(gè)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(gè)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,2020/7/10,Slide 115,Introduction to Aspen

56、 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(gè)物性方法： 模擬中存在的組分 模擬的操作條件 對(duì)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(shí)) - 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(duì)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(gè)把物性集或集合作為一個(gè)用戶給定名

57、的對(duì)象來訪問的一種方法。當(dāng)在一個(gè)應(yīng)用中使用物性時(shí)只引用物性集名。 用物性集可以報(bào)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(jì)規(guī)定、Fortran 模塊、靈敏度 物流報(bào)告 物性表 (Property Analysis) 塔盤性質(zhì) (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(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(gè)物性設(shè)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(gè)物性集中的物性 用 Search 按鈕可以查找一個(gè)物性 將所有所指定的限定符都應(yīng)用于每一個(gè)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