马后炮化工技术论坛_中石化技术人员aspen培训课件

1、 Aspen Technology, Inc.1997 AspenTech. All rights reserved.PotentialReach YourTrueIntroduction to Aspen Plus2022/7/201Introduction to Aspen Plus课程安排-第一天1. 介绍 - 模拟概念2.用户界面 用户界面介绍3.基本输入 - 图形化的用户输入界面4.单元操作模型 常用的单元操作模块2022/7/202Introduction to Aspen Plus课程安排-第二天5.RadFrac 严格精馏塔模型6.反应器模型 各种不同的反应器模型2022/7/

2、203Introduction to Aspen Plus课程安排-第三天7.物性- 热力学模型, 物性分析和报告的概述 2022/7/204Introduction to Aspen Plus课程安排-第四天8.灵敏度分析 - 研究流程中变量之间的关系9.设计规定 - 满足工艺目标10.Fortran 块2022/7/205Introduction to Aspen Plus课程安排-第五天11.优化 - 优化一个流程12.Heater and HeatX - 换热器模块13.变压模块 - 泵,压缩机,管线和阀 2022/7/206Introduction to Aspen Plus 介绍目

3、的:介绍一般的流程模拟概念和Aspen Plus 功能 7Introduction to Aspen Plus介绍什么是流程模拟?使用计算机程序定量模拟一个化学过程的特性方程使用基本物性关系质量和能量平衡Equilibrium 关系速率系数预测物流流率, 组成和性质操作条件设备尺寸2022/7/208Introduction to Aspen Plus一般模拟问题物流PRODUCT 的 组成是什么? To solve this problem, we need: Material balances Energy balances REACTORFEEDRECYCLEREAC-OUTCOOLCO

4、OL-OUTSEPPRODUCT2022/7/209Introduction to Aspen Plus流程模拟的途径序贯模拟Aspen Plus 是一个序贯模块模拟程序。每个单元模块按一定的顺序求解。联立方程Aspen Custom Modeler (以前是 SPEEDUP) 是一个联立方程模拟程序。所有的方程均同时求解。组合方法Aspen Dynamics (以前是 DynaPLUS) 使用 Aspen Plus 序贯模块方法去初始化稳态模拟并使用 Aspen Custom Modeler (以前是 SPEEDUP) 联立方程法求解动态模拟。2022/7/2010Introduction

5、to Aspen PlusAspen Plus 的重要功能严格的电解质模拟固体处理石油处理数据回归数据拟合优化用户子程序2022/7/2011Introduction to Aspen Plus用户界面目的:用户舒适，并熟悉Aspen Plus 图形用户界面。Aspen Plus 参考: 用户指南, 第 1章, 用户界面 用户指南,第 2章, 建立一个模拟模型 用户指南, 第 4章, 定义工艺流程12Introduction to Aspen Plus用户界面参考: Aspen Plus 用户指南, 第1章, 用户界面Run IDTool BarTitle BarMenu BarSelect

6、ModebuttonModel LibraryModel MenuTabsProcessFlowsheetWindowNext ButtonStatus Area2022/7/2013Introduction to Aspen Plus用户界面（续）使用鼠标左按钮单击 选择对象/域单击右按钮 为选择的对象/域或入口/出口弹出菜单双击左按钮打开数据浏览器对象的页面 参考: Aspen Plus 用户指南, 第 1章, 用户界面2022/7/2014Introduction to Aspen Plus图形化流程操作在流程中放置一个单元模块:1.在模型库中单击一个模型类别标签2.选择一个单元操作模型

7、,单击下箭头选择一个模型图标3.在模块上单击并拖拉它到你期望放置的流程位置上,然后释放鼠标2022/7/2015Introduction to Aspen Plus图形化流程操作(续)在流程中放置一个物流:1.在模型库中的 STREAMS 图标上单击2.如果你想选择一个不同的物流类型 (物料,热或功), 单击靠近图标的下箭头,然后选择不同的类型 3.选择一个高亮显示的出口做连接4.重复第 3 步连接物流的另一端5.若把一个物流的末端作为工艺物流的进料,或者作为产品来放置,则单击工艺流程窗口的空白部分6.单击鼠标右按钮停止建立物流2022/7/2016Introduction to Aspen

8、Plus异丙基苯流程定义RStoicModelHeaterModelFlash2ModelFilename: CUMENE.BKPREACTORFEEDRECYCLEREAC-OUTCOOLCOOL-OUTSEPPRODUCT2022/7/2017Introduction to Aspen Plus 苯流程定义课程练习目的: 建立一个图形化的流程选择相应的单元模块图标更改模块和物流的名称完成后用备份格式保存 (Run-ID.BKP).文件名: BENZENE.BKPFL1HeaterModelFlash2ModelFlash2ModelCOOLFEEDCOOLVAP1LIQ1FL2VAP2LI

9、Q22022/7/2018Introduction to Aspen Plus 基本输入目的:介绍Aspen Plus 模拟运行所要求的基本输入 Aspen Plus 参考:用户指南, 第3章，使用帮助用户指南, 第5章，计算的全局信息用户指南, 第6章，定义组分用户指南, 第7章，物性方法用户指南, 第9章，定义物流用户指南, 第10章，单元模型用户指南, 第11章，运行你的模拟19Introduction to Aspen Plus用户界面下拉式菜单用于定义程序选项和命令工具栏允许直接访问一些常用功能能够被移动、隐藏或展现数据浏览器用于操纵表页能够被移动、重设大小、最大化、最小化或关闭表页

10、用于输入数据和浏览模拟结果可以由多个页面构成2022/7/2020Introduction to Aspen Plus用户界面（续）对象管理器允许操纵离散对象的信息能够建立、编辑、改名、删除、隐含和展现对象（在10.1版中允许拷贝和粘贴)Next用于检查当前表格是否是完成，并且跳到下一个必需的输入表页2022/7/2021Introduction to Aspen Plus数据浏览器菜单树前一个表下一个表状态域父按钮Units向后向前注释Next说明域状态2022/7/2022Introduction to Aspen Plus帮助帮助专题内容- 适用于浏览整个文档。 用户指南和参考手册均包含

11、在帮助中。在用户指南中的所有信息在Using Aspen Plus 手册下均可以找到。索引 -使用索引项来寻找关于某个专题的帮助寻找 -用于查找关于含有任何字或词的专题的帮助“这是什么?” 帮助从帮助菜单中选择 “Whats This?”然后在任何区域上单击得到这一项目的帮助2022/7/2023Introduction to Aspen Plus基本输入对于运行模拟最小要求的输入是 (除图形流程外) ：Setup（设置）Components（组分）Properties（性质）Streams（物流）Blocks（模块）这些输入在Data Browser 中均可以找到2022/7/2024Int

12、roduction to Aspen Plus状态指示器2022/7/2025Introduction to Aspen Plus设置 大多数常用的设置信息是在Setup Specifications Global 表中输入:运行类型 输入和输出单位有效的相态 (例如:汽-液或汽-液-液)环境压力2022/7/2026Introduction to Aspen Plus设置规定表格2022/7/2027Introduction to Aspen Plus设置运行类型2022/7/2028Introduction to Aspen Plus设置单位在Aspen Plus的单位可以按 3 个不同的

13、级别定义:全局级 (在Setup Specifications Global 页面上的“输入数据”和“输出数据”域 )对象级 (在一个对象,诸如单元模块和物流的任意输入表页顶部的“Units” 域域级2022/7/2029Introduction to Aspen Plus组分使用 Components Specifications 表页来定义模拟所需的所有组分纯组分数据库包含诸如分子量、临界性质等参数。可以使用 Find按钮，根据组分名、分子式、组分类别、分子量、沸点、或CAS号查找组分。2022/7/2030Introduction to Aspen Plus组分定义表格2022/7/20

14、31Introduction to Aspen Plus输入组分组分 ID 是用于定义模拟输入和结果中的组分每个组分 标识通过下列途径与数据库与一个数据库相关联：分子式: 组分的化学式 例如： C6H6(注意当有异构体时要加后缀，例如 C2H6O-2)组分名: 组分的全名 例如： BENZENE通过使用Find按钮，可以找出数据库组分2022/7/2032Introduction to Aspen PlusFind2022/7/2033Introduction to Aspen Plus性质使用 Properties Specifications 表页定义在模拟中所使用的物性方法。性质方法是一

15、个模型和方法的集合，用于描述纯组分和混合物的行为。选择正确的物性对于获得合理模拟结果是至关重要的。2022/7/2034Introduction to Aspen Plus性质规定表2022/7/2035Introduction to Aspen Plus物流使用Stream Input 表页定义进料物流条件和组分。定义物流条件输入下列几项:温度压力汽化率定义物流组分输入下列两项之一:总物流流量和组分分率单个组分的流率2022/7/2036Introduction to Aspen Plus物流输入表2022/7/2037Introduction to Aspen Plus模块Block In

16、put 表页或Block Setup表页都指定了单元操作模型的操作条件和设备规定所有单元操作模型都有可选的信息表页(例如, BlockOptions表页) 2022/7/2038Introduction to Aspen Plus模块表2022/7/2039Introduction to Aspen Plus运行从 View 菜单中选择Control Panel 或按 Next 按钮.当所要求的表页全部填完时执行模拟过程.按钮Next 将使你进入没有填完的表页中.2022/7/2040Introduction to Aspen Plus控制面板 控制面板含有:一个信息窗口,通过显示来自计算的最

17、新信息而显示模拟的进展过程一个状态区域,显示所执行的模拟模块和收敛回路的层次和顺序一个工具栏,能够用来控制模拟2022/7/2041Introduction to Aspen Plus结果查看历史文件或控制面板信息包括任何生成的错误信息和警告物流结果包括物流条件和组成对于所有物流 (/Data/Results Summary/Streams)对于单个物流(在Data Browser中打开物流文件夹选择Results 表)模块结果包括计算出的模块操作条件 (在Data Browser中打开模块文件夹并选择Results 表)2022/7/2042Introduction to Aspen Plu

18、s单元操作模型目的:熟悉单元操作模型的主要类型Aspen Plus 参考资料: 用户指导,第十章,单元操作模型 参考手册,第一卷,单元操作模型43Introduction to Aspen Plus单元操作模型类型混合器/分流器分离器换热器塔反应器压力变换器操作器固体用户模型参考:在线帮助和文档中，对具体模型的使用予以很好的介绍。 Aspen Plus 参考手册,第1卷,单元操作模型2022/7/2044Introduction to Aspen Plus混合器/分流器2022/7/2045Introduction to Aspen Plus分离器2022/7/2046Introduction

19、 to Aspen Plus换热器* Requires separate license2022/7/2047Introduction to Aspen Plus简捷塔 2022/7/2048Introduction to Aspen Plus严格塔2022/7/2049Introduction to Aspen Plus反应器2022/7/2050Introduction to Aspen Plus压力变化器2022/7/2051Introduction to Aspen Plus操作器2022/7/2052Introduction to Aspen PlusRadFrac目的:论述 Rad

20、Frac 分馏模型Aspen Plus 参考资料: 参考手册, 第1卷, 单元操作模型, 第4章53Introduction to Aspen PlusRadFrac: 严格多级分离可对下述过程做两相或三相模拟:普通蒸馏恒沸蒸馏反应蒸馏结构选项:任何数量的进料任何数量的侧线采出采出和循环回流任何数量的换热器2022/7/2054Introduction to Aspen PlusRadFrac 流程连接气体蒸馏物 (DV)1 顶级或冷凝器热负荷热 (可选)(Q1) 液体蒸馏物 (DL)水 (DW) (可选)物料回流（任何数量) L1 + LW产品 (任何数量)热循环回流倾析器热产品热返回(任何

21、数量) 上升蒸汽(VN) N级底级或再沸器热负荷热 (可选)(QN) 塔底 (B)2022/7/2055Introduction to Aspen Plus规定:理论板数冷却器和再沸器结构有效相态收敛RadFrac结构设置2022/7/2056Introduction to Aspen PlusRadFrac 物流设置规定:进料板位置2022/7/2057Introduction to Aspen PlusRadFrac 压力设置规定下列项之一:塔压力分布塔顶/塔底压力2022/7/2058Introduction to Aspen Plus绘图向导用 绘图向导 (在 Plot 菜单上) 能立

22、即生成模拟结果的曲线图，你能用绘图向导显示如下操作的结果:物性分析数据回归分析RadFrac、 MultiFrac和 RateFrac的数据分布点击数据窗口中的对象生成该对象的曲线图.2022/7/2059Introduction to Aspen Plus绘图向导示范用绘图向导创建整个塔的气相组成曲线.2022/7/2060Introduction to Aspen PlusRadFrac 的DesignSpecs 和 Vary 用DesignSpecs 和 Vary 表页可以在RadFrac 模型内部规定并执行设计规定。可以调整一个或多个RadFrac 输入，来满足对一个或多个 RadFr

23、ac 性能参数的规定要求。2022/7/2061Introduction to Aspen Plus反应器模型目的:介绍各种类型的反应器模型, 每类中至少详细考察一个反应器。Aspen Plus 参考资料: 参考手册, 第1卷, 单元操作模型, 第7章62Introduction to Aspen Plus反应器概述Reators(反应器)以物料平衡为基础RyieldRstioc以反应平衡为基础REquilRGibbs以动力学为基础RCSTRRPlugRBatch2022/7/2063Introduction to Aspen Plus基于物料平衡反应器RYield只要求物料平衡, 不要求原子

24、平衡 用来模拟入口物流不知道，但出口物流已知的反应器(例如，模拟一个炉子)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基于物料平衡反应器 (续)RStoic要求原子平衡和质量平衡用于化学平衡数据和动力学数据不知道或不重要的反应器可以规定或计算在参考温度和压力下的反应热2 CO + O2 - 2 CO2C + O2 - CO22 C + O2 - 2 COC, O2INO

25、UTRStoicC, O2, CO, CO22022/7/2065Introduction to Aspen Plus以化学平衡为基础的反应器概述不考虑反应动力学各个模块能解算相似的问题，但问题规定不同REquil通过求解反应平衡方程而计算化学平衡和相平衡可用在有许多组分、已知一些反应并且较少组分参加反应的情况 2022/7/2066Introduction to Aspen Plus以化学平衡为基础的反应器(续)RGibbs未知反应当发生的反应未知，或由于有许多组分参与反应，致使反应数量很多时，该功能十分有用。吉布斯能最小通过吉布斯自由能最小化来确定在产品吉布斯自由能最小时的产品组成。202

26、2/7/2067Introduction to Aspen Plus动力学反应器动力学反应器有 RCSTR, RPlug 和RBatch。因为考虑了反应动力学, 所以必须定义反应动力学。动力学可以用一个内置模型定义：Power-Law模型Langmuir-Hinshelwood-Hougen-Watson (LHHW)反应的催化剂的反应系数可以为零。反应是用反应 ID 指定。 2022/7/2068Introduction to Aspen Plus使用反应 ID单个反应ID可以在任意个数动力学反应器(RCSTR, RPlug 和 RBatch)中引用 。2022/7/2069Introduc

27、tion to Aspen PlusPower Law表达式示例: 正反应: (假设反应中A为2级，B为3级) 系数:A: B: C: D: 指数:A: B: C: D: -2-312 2 300逆反应: (假设反应中C为1级，D为2级)系数:C: D: A: B: 指数:C: D: A: B: -1-2 23 1 2 002022/7/2070Introduction to Aspen Plus物性目的:介绍物性方法和物性参数的概念明确有关物性方法选择方面的问题介绍使用物性分析来报告物性Aspen Plus 参考资料: 用户指南, 第 7 章, 物性方法用户指南, 第 8 章, 物性参数和数

28、据用户指南, 第 29 章, 性质分析71Introduction to Aspen Plus 工况研究- 丙酮回收 要获得精确的模拟结果，选择正确的物性方法和精确的物性参数是很重要的FEEDOVHDBTMSCOLUMN5000 lbmol/hr丙酮：10 mole %水：90 mole %规定: 丙酮回收率为99.5 mole %2022/7/2072Introduction to Aspen Plus如何建立物性选择一个物性方法检查参数/获得其它参数确认结果创建流程2022/7/2073Introduction to Aspen Plus物性方法一个物性方法是用于计算物性的模型和方法的集合

29、Aspen Plus提供了含有常用的热力学模型的物性方法。用户可以修改现有的物性方法或建立新的物性方法。 2022/7/2074Introduction to Aspen Plus描述组分物性的方法 物性模型 理想状态方程活度系数特殊(EOS)模型模型模型物性模型2022/7/2075Introduction to Aspen Plus理想状态与非理想状态的对比我们所定义的理想行为应该是什么样?符合理想气体定律和拉乌尔定律理想系统应该是什么样?大小和形状相似的非极性组分什么决定非理想状态程度?分子相互作用例如，分子的大小、形状和极性我们如何研究一个系统的非理想程度?性质图 (例如 TXY &

30、XY)xyxyxy2022/7/2076Introduction to Aspen Plus状态方程和活度模型比较 2022/7/2077Introduction to Aspen Plus常用选项集状态方程物性方法 PENG-ROB RK-SOAVE活度系数物性方法 NRTL UNIFAC UNIQUAC WILSON 2022/7/2078Introduction to Aspen Plus亨利定律亨利定律只和理想与活度系数模型一起使用。它用于确定液相中的轻气体和超临界组分的量。任何超临界组分和轻气体 (CO2、N2、等。) 都应该说明为亨利组分 (Components Henry Com

31、ps Selection 页面)。亨利组分列表 ID 应该在 Properties Specifications Global 页 中的 Henry Components 域中输入。2022/7/2079Introduction to Aspen Plus选择物性方法 - 复习你的系统中有无极性组分?操作条件是否在混合物临界区域附近?你的系统中是否有轻气体或超临界组分?用带有亨利定律的活度系数模型用活度系数模型用状态方程模型否否否是是是参考: Aspen Plus 用户指南, 第 7章, 物性方法, 给出了关于物性方法选择方面的类似的、更详细的信息。2022/7/2080Introductio

32、n to Aspen Plus如何建立物性方法选择物性方法检查参数/获得其它参数确认结果创建流程2022/7/2081Introduction to Aspen Plus纯组分参数描述一单个组分的属性在 Properties Parameters Pure Component 文件夹中输入2022/7/2082Introduction to Aspen Plus二元参数用来描述两个组分之间的相互作用在 Properties Parameters Binary Interaction 文件夹中输入来自数据库的参数值能够在图形用户界面中的输入表中查看。在完成流程之前必须要查看含有来自数据库的数据的

33、参数表。2022/7/2083Introduction to Aspen Plus如何建立物性选择物性方法检查参数/获得附加参数确认结果创建流程2022/7/2084Introduction to Aspen Plus物性分析用来生成简单的物性图表， 验证物性模型和数据。图表类型:纯组分, 例如 蒸汽力相对温度二元, 例如 TXY, PXY三元相图。在含有原始数据的结果表上，按Plot Wizard 按钮可得到其它二元曲线图。为便于以后参考和使用，物性分析输入和结果可以另存成一个表。2022/7/2085Introduction to Aspen Plus物性分析 - 图表理想 XY 图: 恒

34、沸物 XY 图 : 2液相XY 图: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如何建立物性选择一个物性方法检查参数/获得附加参数确认结果创建流程2022/7/2087Introduction to Aspen Plus建立物性 - 复习1.选择物性方法 -根据下列条件选择一个物性方法：模拟中存在的组分模拟的操作条件2.检查参数 - 确定在Aspen Plus 数据库中可用的参数3.获得附加参数

36、 (必要时) - 所需的参数可以通过下列途径获得查找文献实验数据回归 (数据回归)物性常数估算 (物性估算)4.确认结果 - 通过下列方法来检验对物性方法和所用物性数据的选择是否正确物性分析2022/7/2088Introduction to Aspen Plus物性集物性集 (Prop-Set) 是一个把物性集或集合作为一个用户给定名的对象来访问的一种方法。当在一个应用中使用物性时只引用物性集名。用物性集可以报告热力学性质、传递性质和其它性质值。目前的物性集应用包括:设计规定、Fortran 模块、灵敏度物流报告物性表 (Property Analysis)塔盘性质 (RadFrac, Mu

37、ltiFrac, 等.)加热/冷却曲线 (Flash2, MHeatX, 等.)2022/7/2089Introduction to Aspen Plus预先定义的物性集一些模拟模板包括预先定义的物性集下表列出了 General 模板中包括的预先定义的物性集和物性类型:2022/7/2090Introduction to Aspen Plus物流结果选项在 Setup Report Options Stream 页上，用: Flow Basis 和 Fraction Basis 复选框定义如何报告物流组成Property Sets 按钮指定物性集名，该物性集含有对每一个物流都要报告的附加性质2

38、022/7/2091Introduction to Aspen Plus灵敏度分析目的:介绍灵敏度分析的用法，研究过程变量之间的关系。Aspen Plus 参考资料: 用户指南, 第 20 章, 灵敏度分析相关标题: 用户指南, 第 18 章, 访问流程变量用户指南, 第 19 章, Fortran 模块和内嵌 Fortran92Introduction to Aspen Plus灵敏度分析可使用户研究输入变量的变化对过程输出的影响。在灵敏度模块文件夹的 Results 表上能够查看结果。可以把结果绘制成曲线，使不同变量之间的关系更加形象化。位于 /Data/Model Analysis To

39、ols/Sensitivity 下2022/7/2093Introduction to Aspen Plus灵敏度分析举例冷却器出口温度怎样影响产品物流纯度的?被调节(被改变)变量是什么?被测量(采集)变量是什么?文件名: CUMENE-S.BKP冷却器出口温度产品物流中异丙基苯纯度 (摩尔分率)REACTORFEEDRECYCLEREAC-OUTCOOLCOOL-OUTSEPPRODUCT2022/7/2094Introduction to Aspen Plus灵敏度分析结果 2022/7/2095Introduction to Aspen Plus灵敏度分析的用法研究输入变量的变化对过程（

40、模型）的影响用图表表示输入变量的影响核实设计规定的解是否可行2022/7/2096Introduction to Aspen Plus灵敏度分析应用步骤1.定义被测量(采集)变量它们是在模拟中计算的参量，在第4步将要用到 (Sensitivity Input Define 页)。2.定义被操作(改变的)变量它们是要改变的流程变量 (Sensitivity Input Vary 页)。3.定义被操作(改变的)变量范围被操作变量的变化可以按在一个间隔内等距点或变量值列表来规定。 (Sensitivity Input Vary 页)4.规定要计算的或要制成表的变量。制表变量可以是任何合法的Fortr

41、an 表达式，表达式含有步骤1中定义的变量 (Sensitivity Input Tabulate 页)。2022/7/2097Introduction to Aspen Plus绘图 1. 选择包括 X 轴变量的列， 然后选择从 Plot 菜单下选择 X-Axis 变量 。2.选择包括 Y 轴变量的列， 然后选择从 Plot 菜单下选择 Y-Axis 变量 。3. (可选的) 选择含有参数变量的列，然后从 Plot 菜单下选择 参数变量。4.从 Plot 菜单下选择 Display Plot 。要选择一列， 用鼠标左键点击列标题。2022/7/2098Introduction to Aspe

42、n Plus设计规定目的:介绍使用设计规定来满足设计要求。Aspen Plus 参考资料:用户指南, 第 21 章, 设计规定相关标题:用户指南, 第 18 章, 访问流程变量用户指南, 第 19 章, Fortran 模块和内嵌 Fortran用户指南, 第 17 章, 收敛性99Introduction to Aspen Plus设计规定类似于反馈控制器用户可把被计算的流程参量值设置成一具体值通过改变一个指定的变量达到目的位于 /Data/Flowsheeting Options/Design Specs 下2022/7/20100Introduction to Aspen Plus设计规

43、定举例冷却器出口温度是多少才能使异丙基苯产品纯度达到98%（摩尔百分数）? 被操作（改变的）变量是什么? 被测量（采集）变量是什么? 要达到的规定（目标）是什么?文件名: CUMENE-D.BKP冷却器出口温度物流 PRODUCT中的异丙基苯摩尔分率物流 PRODUCT中的异丙基苯摩尔分率= 0.98REACTORFEEDRECYCLEREAC-OUTCOOLCOOL-OUTSEPPRODUCT2022/7/20101Introduction to Aspen Plus设计规定应用步骤1.定义被测量（采集）变量它们是流程参量，通常是计算出的参量， 用于目标函数中 (Design Spec De

44、fine 页)。2.规定目标函数 (Spec) 和目标 (Target)它是规定要满足的等式 (Design Spec Spec 页)。3.设置目标函数允差如果在该允差范围内满足目标函数等式，规定就收敛了 (Design Spec Spec 页)。2022/7/20102Introduction to Aspen Plus设计规定应用步骤 (续)4. 定义被操作（改变的）变量它是一个变量，设计规定改变它的值以满足目标函数方程 (Design Spec Vary 页)。5.定义被操作（改变的）变量范围这是范围的上限和下限，在该范围内 Aspen Plus 改变被操作变量 (Design Spec

45、 Vary 页)。 2022/7/20103Introduction to Aspen PlusFortran 模块目的:介绍 Aspen Plus 中 Fortran 模块的用法。Aspen Plus 参考资料:用户指南, 第 19 章, Fortran 模块和内嵌 Fortran相关标题:用户指南, 第 20 章, 灵敏度分析用户指南, 第 21 章, 设计规定用户指南, 第 18 章, 访问流程变量用户指南, 第 22 章, 优化104Introduction to Aspen PlusFortran 模块用户可以写Aspen Plus 执行Fortran 模块。 Aspen Plus

46、能够解释简单的 Fortran ，并且不需要编译。若编译较复杂Fortran代码，在运行Aspen Plus 引擎的机器上必须有Fortran编译器。位于 /Data/Flowsheeting Options/Fortran 下。2022/7/20105Introduction to Aspen PlusFortran 模块举例用 Fortran 模块设置 Heater 模块压降换热器压降与换热器体积流量的平方成正比。Fortran BlockDELTA-P = -10-9 * V2V文件名: CUMENE-F.BKPDELTA-PREACTORFEEDRECYCLEREAC-OUTCOOLC

47、OOL-OUTSEPPRODUCT2022/7/20106Introduction to Aspen PlusFortran 模块举例 (续)访问那一个流程变量?什么时候执行 Fortran 模块?要读取那一个变量，写入那一个变量?物流 REAC-OUT 的体积流量它能用两个不同方式访问:1. 物流 REAC-OUT 的质量流量和质量密度2.包含混合物的体积流量的物性集经过模块 COOL 的压降在 COOL 模块之前读取体积流量写入压降2022/7/20107Introduction to Aspen PlusFortran 模块的用法前馈控制 (根据上游物流计算的值设置流程输入)调用外部子程

48、序从外部文件输入或输出到外部文件写到控制面板, 历史文件, 或报告文件上定制报告2022/7/20108Introduction to Aspen PlusFortran 模块应用步骤 1.访问在 Fortran 内使用的流程变量必须标识所有读取或写入的流程变量 (Fortran Input Define 页)。2.编写 Fortran为达到预期结果，要编写非执行 (COMMON, EQUIVALENCE, 等) Fortran (Fortran Input Declarations 页) 和可执行 Fortran (Fortran Input Fortran 页) 。3.规定 Fortran

49、 模块在执行顺序中的位置 (Fortran Input Sequence 页)直接规定，或用读写变量规定2022/7/20109Introduction to Aspen PlusHeater 和 HeatX目的:介绍 Heater 和 HeatX 单元操作模型的用法Aspen Plus 参考资料: 用户指南, 第 12 章, 单元操作模型110Introduction to Aspen Plus操作 HeaterHeater 模块在规定热力学状态下把多股入口物流混合生成单股出口物流。你能用 Heater 表示:Heaters（加热器）Coolers（冷却器）Valves（阀门）Pumps （

50、泵）和 Compressors （压缩机）(无论何时都不需要与功有关的结果。)2022/7/20111Introduction to Aspen PlusHeater 输入规定允许组合:压力 (或压降) 和下列之一:出口温度热负荷或入口热流股汽化分率温度变化出口温度或温度变化 和下列之一:压力热负荷汽化分率2022/7/20112Introduction to Aspen PlusHeater 输入规定 (续)对于单相用压力（压降）和下列之一:出口温度热负荷或入口热流股温度变化2022/7/20113Introduction to Aspen Plus操作 HeatXHeatX 能模拟如下管壳

51、换热器类型:逆流和并流TEMA E, F, G, H, J 和 X 壳 TEMA E 和 F 壳裸管和翅片管HeatX 执行:全区域分析传热和压降计算2022/7/20114Introduction to Aspen Plus操作 HeatX (续)当规定 HeatX时，要考虑:严格/详细计算或 简化/简捷法怎样计算对数平均温差传热系数压降2022/7/20115Introduction to Aspen PlusHeatX 输入规定选择如下规定之一:传热面积和几何尺寸换热负荷热端或冷端出口物流:温度温度变化 汽化分率2022/7/20116Introduction to Aspen Plus

52、HeatX 与 Heater 为避免由 HeatX 导致的流程复杂用两个换热器Use two heaters (与热流股、Fortran 模块或设计规定相匹配) 。2022/7/20117Introduction to Aspen Plus两个 Heaters 与一个 HeatX 相对2022/7/20118Introduction to Aspen Plus热曲线HeatX 和 Heater 能计算热曲线 (Hcurves)。 对于 Aspen Plus 能生成的任何性质的各种独立变量(通常负荷和温度)能够创建表格 。 这些表格能打印、绘制曲线或输出与其它换热器设计软件一起使用。2022/7

53、/20119Introduction to Aspen Plus热曲线制表结果2022/7/20120Introduction to Aspen Plus热曲线绘制2022/7/20121Introduction to Aspen Plus压力变化模块目的:介绍变化压力的所有单元操作模型: Pump（泵）、Compressor(压缩机)和 计算通过管或阀的压力变化的模型Aspen Plus 参考资料: 用户指南, 第 12 章, 单元操作模型122Introduction to Aspen Plus操作 Pump 模型Pump 模块能模拟: 泵水力透平计算或输入功率Heater 模型只能用于压

54、力计算Pump 设计成处理单液相能规定气-液或气-液-液计算以确定出口物流条件。2022/7/20123Introduction to Aspen Plus泵性能曲线通过规定标量参数或泵性能曲线能进行核算。规定:有量纲曲线压头对流量功率对流量无量纲曲线:压头系数对流量系数2022/7/20124Introduction to Aspen Plus操作 Compr 模型Compr 模块能模拟:多变离心压缩机多变正位移压缩机等熵压缩机等熵透平计算或输入功率Heater 模型只能用于压力计算Pump 设计成处理单相或多相Compr 能计算压缩机轴速率2022/7/20125Introduction

55、to Aspen Plus压缩机性能曲线通过规定压缩机性能曲线进行核算。规定:有量纲曲线压头对流量功率对流量无量纲曲线:压头系数对流量系数Compr 不能处理透平性能曲线2022/7/20126Introduction to Aspen Plus功流股对于泵和压缩机能规定任何数量的功流股对于来自泵或压缩机的净功负荷，能通过规定一个出口功流股来计算。2022/7/20127Introduction to Aspen Plus操作阀模型阀模型可建立通过阀的压降与阀流量系数的关系。阀模型假定流量是绝热的。阀模型可确定出口物流的热状态和相态。阀模型能执行单相计算或多相计算。2022/7/20128In

56、troduction to Aspen Plus操作管线模型Pipe模块计算单管段中的压降和传热。Pipeline模块可用于多管段的管线。Pipe可执行单相计算或多相计算。如果入口压力已知， Pipe可计算出出口压力。2022/7/20129Introduction to Aspen Plus物性估算 目的:概括介绍在Aspen Plus中估算物性参数的方法Aspen Plus 参考书目: 用户指南, 第 30 章, 物性参数的估算参考手册, 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参数的一个系

57、统。它可以用来估算：纯组分的物性常数与温度相关的模型参数Wilson、 NRTL 和 UNIQUAC 方法的二元交互作用参数UNIFAC方法的基团参数可以把实验数据引入估算中。2022/7/20131Introduction to Aspen Plus物性估算的使用物性估算可以按两种方式使用:独立应用: Property Estimation Run Type(物性估算运行类型)在另一种Run Type中使用: Flowsheet, Property Analysis, Data Regression, PROPERTIES PLUS 或 Assay Data Analysis不管数据库组分还

58、是非数据库组分你都可以用Property Estimation(物性估算)来估算。Property Estimation 信息可在 Properties Estimation 文件夹中访问。2022/7/20132Introduction to Aspen Plus使用物性估算的步骤1.在Properties Molecular Structure窗口上定义分子结构。2.利用Parameters或Data窗体输入实验数据。实验数据如标准沸点(TB)对于许多估算方法都是非常重要的。因此只要有可能就应该输入实验数据。3.在Properties Estimation Input窗口上激活Proper

59、ty Estimation并选择物性估算选项。2022/7/20133Introduction to Aspen Plus定义分子结构分子结构对于Property Estimation(物性估算)中所使用的所有基团贡献法都是必需的。你可以以下列方式来定义它：以通用格式定义分子结构并允许Aspen Plus来确定官能团，或者对于特殊方法以官能团为单位定义分子结构参考书目: 有关基团贡献法可用到的官能团的列表的详细信息，参见参考手册, 第 3 卷, 物性数据, 第 3 章。2022/7/20134Introduction to Aspen Plus定义通用结构的步骤1.在纸上勾画出分子的结构。2.

60、给每个原子编号，忽略氢原子。（编号必须是从1开始的连续数字。）3.转到Properties Molecular Structure对象管理器中，选定组分，然后选择Edit命令。4.在Molecular Structure General 页上，按照其连接顺序定义分子。 一次描述两个原子：指定原子类型 (C, O, S, ) 指定连接这两个原子的键的类型 (单键、双键 ) 2022/7/20135Introduction to Aspen Plus定义分子结构的示例用通用法定义异丁醇的分子结构勾画出该分子的结构，然后给每个原子编号，忽略氢原子。C2C1C4C3O52022/7/20136Intr