马后炮化工论坛-Aspen官方中文培训资料

AspenTechnology,Inc.BasedonAspenPlus®10May1998©1997AspenTech.Allrightsreserved.®PotentialReachYourTrueIntroductiontoAspenPlus®

2023/11/81IntroductiontoAspenPlus联系信息电话: 02-761-5800传真: 02-761-5803电子邮箱: atasupport@通讯地址: Room702SinsongBuilding

25-4Yoido-dong,

Youngdeungpo-ku,Seoul2023/11/82IntroductiontoAspenPlus课程安排--第一天1. 介绍-一般模拟概念2. 用户界面-图形化的流程定义3. 基本输入-图形化的用户界面入门4. 单元操作模型-可用的单元操作概述5. RadFrac-多级分离模型6. 反应器模型-可用的反应器类型概述7. 环己烷生产课程练习2023/11/83IntroductiontoAspenPlus课程安排-第二天8. 物理性质-热力学模型,基础性质分析和报告的概述

9. 存取变量-引用流程变量10. 灵敏度分析-工艺变量之间关系研究11. 设计规定-满足工艺目标12. Fortran块-内嵌

Fortran的使用13. Windows的交互操作性能-传递数据给其它的Windows程序及从其它Windows程序

中传递数据2023/11/84IntroductiontoAspenPlus课程安排-第三天14. HeaterandHeatX-加热器和热交换器15. 压力改变模块-泵,压缩机,管线和阀

16. 流程收敛-收敛模块,撕裂流和流程顺序

17. 整个装置模型课程练习-模拟一个甲醇装置2023/11/85IntroductiontoAspenPlus其它的课题18.维护

AspenPlus模拟-管理AspenPlus文件便于存储和检索数据

19. 定制你的工艺流程外观-建立工艺流程图19. 物性参数估计-性质估计概述

20. 电解质-电解质的使用介绍

21. 固体处理-固体功能概述22. 优化-优化一个流程2023/11/86IntroductiontoAspenPlus其它课题(续)23. RadFrac

收敛-困难塔的收敛技巧

24.外部

Fortran-使用外部子程序定制工艺流程25. 多变量控制器课程练习2023/11/87IntroductiontoAspenPlus附件A. 焓参考和反应热B. 课程练习指导C. 课程练习结果2023/11/88IntroductiontoAspenPlus

介绍目的:介绍一般的流程模拟概念和AspenPlus功能

9IntroductiontoAspenPlus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(反应和质量/热量传递)预测物流流率,

组成和性质操作条件设备尺寸2023/11/810IntroductiontoAspenPlus模拟的优越性减少装置设计时间允许设计者快速地测试各种装置的配置方案

帮助改进当前工艺回答“如果…那会怎样”问题在给定的限制内优化工艺条件辅助确定一个工艺的约束部位(消除瓶颈)2023/11/811IntroductiontoAspenPlus一般模拟问题物流PRODUCT

的组成是什么?

Tosolvethisproblem,weneed:MaterialbalancesEnergybalances

REACTORFEEDRECYCLEREAC-OUTCOOLCOOL-OUTSEPPRODUCT2023/11/812IntroductiontoAspenPlus流程模拟的途径序贯模拟AspenPlus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AspenCustomModeler(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AspenDynamics(以前是

DynaPLUS)使用

AspenPlus序贯模块方法去初始化稳态模拟并使用

AspenCustomModeler(以前是

SPEEDUP)

联立方程法求解动态模拟。2023/11/813IntroductiontoAspenPlus好的流程模拟实践

经验建立大流程时，一次建几个模块。如果出现错误，这有助于找出问题确保流程输入是合理的。检查结果是一致的、实际的。

2023/11/814IntroductiontoAspenPlusAspenPlus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2023/11/815IntroductiontoAspenPlus用户界面目的:用户舒适，并熟悉AspenPlus图形用户界面。AspenPlus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16IntroductiontoAspenPlus用户界面参考:AspenPlus用户指南,第1章,

用户界面RunIDToolBarTitleBarMenuBarSelectModebuttonModelLibraryModelMenuTabsProcessFlowsheetWindowNextButtonStatusArea2023/11/817IntroductiontoAspenPlus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:AspenPlus用户指南,第1章,

用户界面2023/11/818IntroductiontoAspenPlus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,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2023/11/819IntroductiontoAspenPlus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2023/11/820IntroductiontoAspenPlus图形化流程操作(续)若要在数据浏览器中显示一个物流或单元模块显示的输入表:1. 在该对象上双击鼠标左键若对单元模块和物流改名,删除,改变图标,提供输入数据或浏览结果:1. 通过在模块或物流上单击鼠标左键,选择对象2. 当鼠标指针在所选择的对象图标之上时,单击鼠标右键,弹出该对象的菜单3. 选择相应的菜单项目参考:AspenPlus用户指南,第4章,

定义流程2023/11/821IntroductiontoAspenPlus异丙基苯流程定义RStoicModelHeaterModelFlash2ModelFilename:CUMENE.BKPREACTORFEEDRECYCLEREAC-OUTCOOLCOOL-OUTSEPPRODUCT2023/11/822IntroductiontoAspenPlus

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.BKPFL1HeaterModelFlash2ModelFlash2ModelCOOLFEEDCOOLVAP1LIQ1FL2VAP2LIQ22023/11/823IntroductiontoAspenPlus

基本输入目的:介绍AspenPlus模拟运行所要求的基本输入

AspenPlus

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24IntroductiontoAspenPlus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、最小化或关闭表页用于输入数据和浏览模拟结果可以由多个页面构成2023/11/825IntroductiontoAspenPlus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2023/11/826IntroductiontoAspenPlus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2023/11/827IntroductiontoAspenPlus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在帮助中。在用户指南中的所有信息在UsingAspenPlus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“What’sThis?”然后在任何区域上单击得到这一项目的帮助2023/11/828IntroductiontoAspenPlus表页的功能当你选择了表页上的一个域(在域中单击鼠标左键),窗口底部的提示区域给你有关该域的信息

在域中的下箭头上单击，产生该域可能输入值的列表输入一个字母将在列表上产生以该字母开始的下一个选择Tab键将带你到表页的下一个域2023/11/829IntroductiontoAspenPlus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DataBrowser

中均可以找到用数据菜单或工具栏上的数据浏览器按钮能够快速找到这些输入的文件夹2023/11/830IntroductiontoAspenPlus状态指示器2023/11/831IntroductiontoAspenPlus设置大多数常用的设置信息是在SetupSpecifications

Global

表中输入:在报告上使用的流程标题运行类型

输入和输出单位有效的相态(例如:汽-液或汽-液-液)环境压力物流报告选项包含在

SetupReportOptionsStream

表页上.2023/11/832IntroductiontoAspenPlus设置规定表格2023/11/833IntroductiontoAspenPlus设置运行类型2023/11/834IntroductiontoAspenPlus设置单位在AspenPlus的单位可以按3

个不同的级别定义:1. 全局级(在SetupSpecificationsGlobal页面上的“输入数据”和“输出数据”域

)2. 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3. 域级使用Setup

UnitsSets对象管理器,用户可以建立自己的单位集。单位可以从一个现存单位集拷贝,然后修改。2023/11/835IntroductiontoAspenPlus组分使用

ComponentsSpecifications

表页来定义模拟所需的所有组分如果可用的话,每个组分的物性参数是从数据库中检索的纯组分数据库包含诸如分子量、临界性质等参数。数据库查找的顺序是在数据库页面中定义。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。可以使用ElectrolyteWizard设置一个电解质模拟。2023/11/836IntroductiontoAspenPlus组分定义表格2023/11/837IntroductiontoAspenPlus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使用组分名、分子式、组分类别、分子量、沸点或CAS数所有包含指定项目的组分都将被列出2023/11/838IntroductiontoAspenPlusFind2023/11/839IntroductiontoAspenPlus组分数据库第一个所选数据库缺少的参数可以查找以后所选的数据库。2023/11/840IntroductiontoAspenPlus性质使用

PropertiesSpecifications

表页定义在模拟中所使用的物性方法。性质方法是一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。选择一个ProcessType将

缩小可用方法的个数。2023/11/841IntroductiontoAspenPlus性质规定表2023/11/842IntroductiontoAspenPlus物流使用StreamInput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对于不是流程进料的物流。其规定被用作估值。2023/11/843IntroductiontoAspenPlus物流输入表2023/11/844IntroductiontoAspenPlus模块BlockInput表页或BlockSetup表页都指定了单元操作模型的操作条件和设备规定.一些单元操作模型要求附加规定表页所有单元操作模型都有可选的信息表页(例如,BlockOptions表页)

2023/11/845IntroductiontoAspenPlus模块表2023/11/846IntroductiontoAspenPlus启动运行从View

菜单中选择ControlPanel

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.2023/11/847IntroductiontoAspenPlus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2023/11/848IntroductiontoAspenPlus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在View

菜单下选择

History或ControlPanel,显示历史文件和控制面板物流结果包括物流条件和组成对于所有物流

(/Data/ResultsSummary/Streams)对于单个物流(在DataBrowser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DataBrowser中打开模块文件夹并选择Results表)2023/11/849IntroductiontoAspenPlus异丙基苯生产条件Q=0Btu/hrPdrop=0psiC6H6+C3H6=C9H12苯丙烯异丙基苯丙烯转化率为90%T=130FPdrop=0.1psiP=1atmQ=0Btu/hr苯:40lbmol/hr丙烯:40lbmol/hrT=220FP=36psi使用

RK-SOAVE物性方法文件名:

CUMENE.BKPREACTORFEEDRECYCLEREAC-OUTCOOLCOOL-OUTSEPPRODUCT2023/11/850IntroductiontoAspenPlus练习：苯流程操作条件目的:添加流程的工艺条件和进料物流条件.由苯流程练习中创建的流程开始(另存为

BENZENE.BKP),按下页所示添加工艺条件和进料物流条件.问题: 1.模块“COOL”的热负荷是多少?_________ 2.第二闪蒸模块“FL2”的温度是多少?_________注意:

该练习的所有答案都在附录C中课程笔记的后面2023/11/851IntroductiontoAspenPlus练习：苯流程操作条件FeedT=1000FP=550psi氢气:405lbmol/hr甲烷:95lbmol/hr苯:95lbmol/hr甲苯:5lbmol/hrT=200FPdrop=0T=100FP=500psiP=1atmQ=0使用

PENG-ROB物性方法完成时另存为:文件名:

BENZENE.BKPFL1COOLFEEDCOOLVAP1LIQ1FL2VAP2LIQ22023/11/852IntroductiontoAspenPlus单元操作模型目的:熟悉单元操作模型的主要类型AspenPlus

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53IntroductiontoAspenPlus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。

AspenPlus

参考手册,第1卷,单元操作模型2023/11/854IntroductiontoAspenPlus混合器/分流器2023/11/855IntroductiontoAspenPlus分离器2023/11/856IntroductiontoAspenPlus换热器*Requiresseparatelicense2023/11/857IntroductiontoAspenPlus简捷塔

2023/11/858IntroductiontoAspenPlus严格塔*要求单独许可+输入语言只在10.0版中2023/11/859IntroductiontoAspenPlus反应器2023/11/860IntroductiontoAspenPlus压力变化器2023/11/861IntroductiontoAspenPlus操作器2023/11/862IntroductiontoAspenPlus固体2023/11/863IntroductiontoAspenPlus

RadFrac

目的:论述

RadFrac分馏模型最少输入条件,

并讨论设计规定与板效率的用法AspenPlus

参考资料:

参考手册,

第1卷,

单元操作模型,第4章64IntroductiontoAspenPlusRadFrac:严格多级分离可对下述过程做两相或三相模拟:普通蒸馏吸收,

再沸吸收汽提,

再沸汽提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总液体采出和循环回流任何数量的换热器任何数量的倾析器2023/11/865IntroductiontoAspenPlusRadFrac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)D=DL+DVDV:D=DV/D物料回流RR=L1/DRW=LW/DW（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)BR=VN/B2023/11/866IntroductiontoAspenPlus规定:理论板数冷却器和再沸器结构两塔操作规定有效相态收敛RadFrac结构设置2023/11/867IntroductiontoAspenPlusRadFrac物流设置规定:进料板位置进料物流规则(见帮助)

ABOVE-STAGE:

从进料物流来的气体进入进料板上一层塔板

液体进入进料板位置

ON-STAGE:

来自进料的气体和液体都进入进料板位置2023/11/868IntroductiontoAspenPlusRadFrac压力设置规定下列项之一:塔压力分布塔顶/塔底压力塔段压降2023/11/869IntroductiontoAspenPlus釜式再沸器

T=65CP=1bar水:100lbmol/hr甲醇:100lbmol/hr9个理论级回流比=1蒸馏物对进料的比=0.5塔压力=1bar进料级=6RadFrac规定文件名:

RAD-EX.BKP甲醇-水严格精馏塔用NRTL-RK物性方法COLUMNFEEDOVHDBTMS全凝器

2023/11/870IntroductiontoAspenPlus2023/11/871IntroductiontoAspenPlusRadFrac选项若设置一个不带冷凝器或再沸器的吸收塔,则在RadFracSetupConfiguration

页面上设置冷凝器和再沸器为none在RadFracEfficiencies

表页上能够规定按一个理论级基准或组分基准的汽化效率或Murphree

效率.能够进行板式塔或填料塔的设计和核算.如果用户选择汽-液-液作为有效相，也可以模拟第二液相.能够生成再沸器和冷凝器的热曲线.2023/11/872IntroductiontoAspenPlus绘图向导

Plot——PlotWizard用绘图向导(在Plot菜单上)

能立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所有分离模型RadFrac、MultiFrac、PetroFrac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.向导引导你执行生成图表的基本操作.在Next按钮上点击继续.

点击

Finish按钮按缺省设置生成图.2023/11/873IntroductiontoAspenPlus绘图向导示范用绘图向导创建整个塔的气相组成曲线.2023/11/874IntroductiontoAspenPlusRadFrac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

RadFrac

性能参数的规定要求。一般情况下，“规定”的个数应与“变化”的个数相等.RadFrac

中的“设计规定”和“改变”

是在“中间回路”中求解的，如果你得到一个中间回路没收敛的错误信息，检查你输入的“设计规定”和“改变”

2023/11/875IntroductiontoAspenPlusRadFrac的收敛问题如果

RadFrac没收敛,

做以下工作会有帮助:

1. 检查正确地规定了有关物性方面的问题(物性方法的选择、参数可用性.)。

2.

确保塔操作条件是可行的。3. 如果塔的

err/tol是一直减少的,在RadFracConvergenceBasic

页上增加最大迭代次数。2023/11/876IntroductiontoAspenPlusRadFrac的收敛问题

(续)4. 在RadFracEstimatesTemperature

页上提供塔中一些塔板的温度估值(对吸收塔来说是有用的).5. 在RadFracEstimatesLiquidCompositionandVaporComposition

页上提供塔中一些塔板的组成估值(对于高度非理想系统是有用的).6. 在RadFracSetupConfiguration

页上尝试不同的收敛方法

>>

当一个塔不收敛时,

做了改变后重新初始化通常是有好处的。2023/11/877IntroductiontoAspenPlus练习：严格多级精馏部分

A:用如下数据完成甲醇塔核算:塔进料:

63.2wt%水 36.8wt%甲醇

总流量120,000lb/hr

压力

20psia,饱和液体塔规定:

38

块塔板(40块理论级)

进料板=23(第24理论级)

全凝器

顶部压力=16.1psia(绝对压力）

每理论级压力降=0.1psiDistillateflowrate

蒸馏流率=1245lbmol/hr

摩尔回流比=1.3用NRTL-RK物性方法到此10、20

2023/11/878IntroductiontoAspenPlus练习：严格多级精馏(续)部分

B:建立塔内的设计规定达到如下两个目标:塔顶馏出物中甲醇含量99.95wt%塔底水含量99.90wt%要达到这些规定,

你可以改变塔顶馏出物流率(800-1700lbmol/hr)和回流比(0.8-2).在运行该题之前确保物流组成是按质量分率报告。记录冷凝器和再沸器的负荷:

冷凝器负荷 :_________

再沸器负荷 :_________2023/11/879IntroductiontoAspenPlus练习：严格多级精馏(续)部分

C:规定每块板效率为65%Murphree效率后

执行同一个设计计算。假设冷凝器和再沸器的板效率为90%。这些效率是如何影响塔的冷凝器和再沸器负荷的?部分

D:完成整个塔的设计计算，假定使用泡罩塔盘塔

(完成后,

另存为文件名:

RADFRAC.BKP)2023/11/880IntroductiontoAspenPlus反应器模型目的:

介绍各种类型的、可用的反应器模型,

每类中至少详细考察一个反应器。AspenPlus

参考资料:

参考手册,

第1卷,

单元操作模型,

第7章81IntroductiontoAspenPlus反应器概述Reators(反应器)以物料平衡为基础Ryield(收率反应器)Rstioc(化学计量反应器)以反应平衡为基础REquil(平衡反应器)RGibbs(吉布斯反应器)以动力学为基础RCSTR(连续搅拌釜式反应器)RPlug(活塞流反应器)RBatch(间歇反应器)2023/11/882IntroductiontoAspenPlus基于物料平衡反应器RYield只要求物料平衡,

不要求原子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)

70lb/hrH2O20lb/hrCO260lb/hrCO250lb/hrtar（焦油）600lb/hrchar（焦碳）1000lb/hrCoal（煤）INOUTRYield2023/11/883IntroductiontoAspenPlus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2CO+O2-->2CO2C+O2-->CO22C+O2-->2COC,O2INOUTRStoicC,O2,CO,CO22023/11/884IntroductiontoAspenPlus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，但问题规定不同单个反应能达到严格平衡REquil通过求解反应平衡方程而计算化学平衡和相平衡不能进行3相闪蒸计算可用在有许多组分、已知一些反应并且较少组分参加反应的情况2023/11/885IntroductiontoAspenPlus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。固体平衡

RGibbs

是唯一能处理固-液-汽相平衡的AspenPlus模块2023/11/886IntroductiontoAspenPlus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,或用一个用户子程序定义，现有的内置模型是：幂律模型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。

2023/11/887IntroductiontoAspenPlus使用反应

ID反应

ID被设置成对象,

独立于反应器,

并且在反应器中被引用。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。若建立一个反应ID，请进入

ReactionsReactions对象管理器页面。

2023/11/888IntroductiontoAspenPlus幂律速率表达式示例:

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 -3 1 22 3 0 0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 2 31 2 0 02023/11/889IntroductiontoAspenPlus反应热不需要为反应提供反应热。反应热通常按反应器入口和出口焓差计算(参见附录

A).如果你有的反应热数值和AspenPlus

计算出的反应热数值不相匹配，你可以调整一个或多个组分的生成热(DHFORM)，使你的反应热数据和计算的反应热数据相匹配。在RStoic

反应器中，可以规定或计算参考温度、压力下的反应热。2023/11/890IntroductiontoAspenPlus练习：反应器

目的:

用不同反应器类型模拟一个反应，比较各个反应器类型的不同用法。反应器条件:

Temperature（温度）=70C Pressure（压力）=1atm

化学计量式:

Ethanol（乙醇）+

AceticAcid（乙酸）<-->

EthylAcetate（乙酸乙酯）+

Water（水）动力学参数:

正反应:

Pre-exp.Factor（指前因子）=1.9x108,Act.Energy（活化能）=5.95x107J/kmol

逆反应:

Pre-exp.Factor（指前因子）=5.0x107, Act.Energy（活化能）=5.95x107J/kmol

反应中每个反应物的反应都是1级(总共为2级)。

反应发生在液相中。提示:

核对每个反应器是否把汽相和液相都考虑成有效相态。2023/11/891IntroductiontoAspenPlus练习：反应器

(续)Temp=70CPress=1atm进料:水:8.892kmol/hr乙醇:186.59kmol/hr乙酸:192.6kmol/hrLength=2metersDiameter=0.3metersVolume=0.14Cu.M.乙醇转化率70%完成后另存为：文件名:

REACTORS.BKP用NRTL-RK物性方法RSTOICF-STOICP-STOICRGIBBSF-GIBBSP-GIBBSRPLUGF-PLUGP-PLUGDUPLFEEDF-CSTRRCSTRP-CSTR2023/11/892IntroductiontoAspenPlus练习：环己烷生产过程

93IntroductiontoAspenPlus练习：环己烷生产过程目的:创建一个流程来模拟环己烷生产过程环己烷可以用苯加氢反应得到，反应如下:

C6H6 + 3H2 =C6H12

苯 氢气

环己烷在进入固定床接触反应器之前，苯和氢气进料与循环氢气和环己烷混合。假设苯转化率为99.8%。反应器出料被冷却，轻气体从产品物流中分离出去。部分轻气体作为循环氢气返回反应器。从分离器出来的液体产品物流进入蒸馏塔进一步脱除溶解的轻气体，使最终产品稳定。部分环己烷产品循环进入反应器，辅助控制温度。2023/11/894IntroductiontoAspenPlus练习：环己烷生产

C6H6+3H2=C6H12苯氢气环己烷用RK-SOAVE物性方法完成后另存为：文件名:

CYCLOHEX.BKPBottomsrate=99kmol/hrP=25barT=50CMolefracH2=0.975N2=0.005CH4=0.02Totalflow=330kmol/hrT=40CP=1barBenzeneflow=100kmol/hrT=150CP=23barT=200CPdrop=1barBenzeneconv=0.998T=50CPdrop=0.5bar去物流H2RCY的流量为92%去物流CHRCY的流量为30%通过在97到101kmol/hr之间改变Mole-B来指定环己烷摩尔回收率为.0999Stages=12Refluxratio=1.2只有气体蒸馏物的部分冷凝器P=15barFeedstage=8REACTFEED-MIXH2INBZINH2RCYCHRCYRXINRXOUTHP-SEPVAPCOLUMNCOLFDLTENDSPRODUCTVFLOWPURGELFLOW2023/11/895IntroductiontoAspenPlus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AspenPlus

参考资料:

用户指南,

第7章,

物性方法用户指南,第8章,物性参数和数据用户指南,第29章,性质分析96IntroductiontoAspenPlus

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FEEDOVHDBTMSCOLUMN5000lbmol/hr丙酮：10

mole%水：90

mole%规定:

丙酮回收率为99.5mole%2023/11/897IntroductiontoAspenPlus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2023/11/898IntroductiontoAspenPlus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AspenPlus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。

2023/11/899IntroductiontoAspenPlus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 物性模型模型类型的选择取决于非理想行为程度和操作条件。2023/11/8100IntroductiontoAspenPlus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&XY)xyxyxy2023/11/8101IntroductiontoAspenPlus状态方程和活度模型比较

2023/11/8102IntroductiontoAspenPlus常用选项集状态方程物性方法

PENG-ROBRK-SOAVE活度系数物性方法

NRTLUNIFACUNIQUACWILSON

2023/11/8103IntroductiontoAspenPlus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(ComponentsHenryCompsSelection页面)。亨利组分列表

ID应该在

PropertiesSpecificationsGlobal

页中的

HenryComponents

域中输入。2023/11/8104IntroductiontoAspenPlus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:

AspenPlus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。2023/11/8105IntroductiontoAspenPlus选择物性方法-举例对于如下组分系统在环境条件下选择适当物性方法：2023/11/8106IntroductiontoAspenPlus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2023/11/8107IntroductiontoAspenPlus纯组分参数描述一单个组分的属性在PropertiesParametersPureComponent文件夹中输入保存在数据库中，例如，

PURE10、ASPENPCD、SOLIDS等。(所选择的数据库在

ComponentsSpecificationsDatabanks页上列出。)通过从工具菜单上选择RetrieveParameterResults（检索参数结果）将参数检索到图形用户界面中。举例标量参数:分子量MW温度相关参数:扩展的Antoine蒸汽压模型参数PLXANT2023/11/8108IntroductiontoAspenPlus二元参数用来描述两个组分之间的相互作用在PropertiesParametersBinaryInteraction文件夹中输入保存在二元数据库中，例如

VLE-IG,LLE-ASPEN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参数表。举例标量参数:Rackett模型的RKTKIJ温度相关参数:NRTL模型的参数NRTL2023/11/8109IntroductiontoAspenPlus报告物性参数按照下列过程可以得到一个含有模拟中用到的所有组分的所有纯组分参数和二元参数的报告文件:1. 在SetupReportOptionsProperty页上,

选择

Allphysicalpropertyparameters(inSIunits)，或选择Propertyparameters’descriptions,equations,andsourcesofdata2. 运行模拟后,

转出一个报告文件(*.rep)(从File菜单下选择

Export)。3. 用任意文本编辑器编辑*.rep文件。(从图形用户界面中,你可从

View

菜单下选择Report.)参数在报告文件物性部分PARAMETERVALUES标题下列出。2023/11/8110IntroductiontoAspenPlusPARAMS报告和

PARAM-PLUS报告PARAM-PLUS报告不象

PARAMS报告那样紧凑;

然而它有许多优点:2023/11/8111IntroductiontoAspenPlus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2023/11/8112IntroductiontoAspenPlus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PlotWizard

按钮可得到其它二元曲线图。当用二元分析来检查液-液相分离时，记住选择汽-液-液作为有效相。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。2023/11/8113IntroductiontoAspenPlus物性分析-公共图表理想

XY图:

恒沸物XY图:

2液相XY图:y-xdiagramforMETHANOL/PROPANOLLIQUIDMOLEFRACMETHANOL00.20.40.60.810.20.40.60.81VAPORMOLEFRACMETHANOL(PRES=14.69595PSI)y-xdiagramforETHANOL/TOLUENELIQUIDMOLEFRACETHANOL00.20.40.60.810.20.40.60.81VAPORMOLEFRACETHANOL(PRES=14.69595PSI)y-xdiagramforTOLUENE/WATERLIQUIDMOLEFRACTOLUENE00.20.40.60.810.20.40.60.81VAPORMOLEFRACTOLUENE(PRES=14.69595PSI)2023/11/8114IntroductiontoAspenPlus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2023/11/8115IntroductiontoAspenPlus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对于组分可得到的数据和参数2. 检查参数-确定在AspenPlus数据库中可用的参数3. 获得附加参数(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2023/11/8116IntroductiontoAspenPlus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(PropertyAnalysis)塔盘性质(RadFrac,MultiFrac,等.)加热/冷却曲线(Flash2,MHeatX,等.)2023/11/8117IntroductiontoAspenPlusProp-Sets中包括的物性物性集中通常包括的物性有:VFRAC - 物流气体摩尔分率BETA - 在第二液相中的液体分率CPMX - 混合物恒压热容MUMX - 混合物粘度可用的性质包括:混合物中组分的热力学性质纯组分热力学性质传递性质电解质性质与石油有关的性质参考:

参考手册,

第3卷,

物性数据,

第4章，一个物性设置包括的物性的完整列表2023/11/8118IntroductiontoAspenPlus定义物性集用PropertiesProp-Sets表来指定一个物性集中的物性用Search按钮可以查找一个物性将所有所指定的限定符都应用于每一个所指定的物性。用户可以在

PropertiesAdvancedUser-Properties表中通过提供Fortran子程序定义新的物性2023/11/8119IntroductiontoAspenPlus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:2023/11/8120IntroductiontoAspenPlus物流结果选项在SetupReportOptionsStream

页上，用:

FlowBasis和

FractionBasis

复选框定义如何报告物流组成PropertySets

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2023/11/8121IntroductiontoAspenPlus术语的定义物性方法-用于计算一个模拟中所需性质的性质模型和物性方法的集合物性-

计算出的物性值，例如混合物焓物性模型-用于计算一个物性的方程式或方程组物性参数-物性模型中用到的常数物性集(Prop-Set)-访问物性的一个方法，以便能够使用或在别处列表2023/11/8122IntroductiontoAspenPlus练习：物性目的:

模拟两液相沉降罐并研究系统物性炼油厂的沉降罐用来把水从水和重油的混合物中倾析出来。罐的入口物流还含有一些碳和氮的二氧化物。罐和进料都在环境温度和压力下(70oF,1atm),各种组分流率如下:Water 515lb/hrOil 4322lb/hrCO2 751lb/hrN2 43lb/hr用正癸烷化合物代表油，已知水和油在罐中条件下形成两液相

。2023/11/8123IntroductiontoAspenPlus练习：物性

(续)1. 选择适当的物性方法描绘该系统。

查看所需的物性参数是否可用。2. 用物性分析功能,

检验所选择的物性模型和可用的参数是否能预测2液相形成。3. 建立一个模拟过程来模拟该罐，

用

Flash3模块来模拟该罐。4. 修改物流报告，以便报告包括所有物流的每个相态(V,L1andL2)的恒压热容(CPMX)和第二液相(BETA)的液体分率。5. 检索模拟中用到的物性参数，

确定二氧化碳和水的临界温度

TC(二氧化碳)=_______;TC(水)=_______2023/11/8124IntroductiontoAspenPlus练习：物性

(续)可选部分:目的:

生成一个水油混合物在不同温度下每个液相(L1和L2)的蒸汽压和组成表。除了用Tools

菜单下的交互式分析命令外，你也能使用表页手动创建一个物性分析

。使用PropertiesAnalysisObjectManager

（物性分析对象管理器）手动创建物性分析。手动创建的物性分析可以在流程模拟结束时执行，或通过使用物性分析的Run-Type作为单独运行。手动生成的GenericPropertyAnalysis（一般物性分析）类似于交互式分析命令，然而对于输入和报告更灵活。

详细用法说明在后面幻灯片中介绍。2023/11/8125IntroductiontoAspenPlus练习：物性

(续)问题说明:1.建立一个一般类型物性分析。2.生成闪蒸曲线点。3.定义组分流率，50摩尔水，50摩尔油。4.设定有效相态为汽-液-液。5.改变温度，范围从50到400F。6.采用气体分率为0。7.把一个新的物性集制成表，包括:a.在第一液相和第二液相中水和油的摩尔分率b.在第一液相和第二液相中水和油的摩尔流率c.

-第一液相相对总液相的分率d.水和油纯组分蒸汽压2023/11/8126IntroductiontoAspenPlus访问变量目的:熟悉引用流程变量AspenPlus

参考资料:

用户指南,第18章,

访问流程变量

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19章,Fortran模块和

内嵌

Fortran用户指南,第22章,优化

用户指南,第23章,模拟模型的数据拟合127IntroductiontoAspenPlus

塔的回流比是怎样影响塔顶馏出物纯度的(组分

B的摩尔分率)?要执行该分析，必须引用两个流程参量,也就是访问两个流程变量:1. 塔回流比2. 物流

OVHD中组分B的摩尔分率为什么访问变量?COLUMNFEEDOVHDBTMS2023/11/8128IntroductiontoAspenPlus访问变量一个被访问的变量是对具体流程量的引用，例如一个模块的负荷或物流温度。访问的变量能够读取、写入

，或读写。流程结果变量(计算的量)

不应覆盖或更改。访问变量概念用在

灵敏度分析、

设计规定、

内嵌

Fortran、优化等。2023/11/8129IntroductiontoAspenPlus变量种类2023/11/8130IntroductiontoAspenPlus完成Define页后，（

象在

Fortran、Designspecification或Sensitivity表中的），在VariableDefinition对话框中指定变量。你不能在Define页中修改变量。在VariableDefinition对话框中，选择变量类，

AspenPlus将显示其它完成变量定义所需的域。如果你想编辑一个现有的变量，并想改变变量名，在VariableName域上点击鼠标右键，在弹出菜单上点击

Rename

。变量定义对话框2023/11/8131IntroductiontoAspenPlus注释1. 如果访问一个物流的组分的

Mass-Frac、Mole-Frac

或StdVol-Frac，它不应被修改。

要修改物流的组成，

则访问和修改该组分的

Mass-Flow,Mole-Flow或StdVol-Flow。2. 如果指定了一个模块的负荷，可以用该模块的DUTY

变量读和写热负荷。如果该模块的负荷是在模拟中计算的，应该用变量QCALC

读取热负荷。3.PRES是指定的压力或压降，PDROP

是用来计算加热或冷却曲线的压力分布数据所用的压降。4. 只有流程中的

进料物流可以直接修改和改变。2023/11/8132IntroductiontoAspenPlus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。

AspenPlus

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

Fortran133IntroductiontoAspenPlus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。在灵敏度模块中对流程输入量所做的改变不会影响模拟，灵敏度研究独立于基础工况模拟而运行。位于

/Data/ModelAnalysisTools/Sensitivity

下2023/11/8134IntroductiontoAspenPlus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-OUTSEPPRODUCT2023/11/8135IntroductiontoAspenPlus灵敏度分析结果

2023/11/8136IntroductiontoAspenPlus灵敏度分析的用法研究输入变量的变化对过程（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初步优化用准稳态方法研究时间变化变量2023/11/8137IntroductiontoAspenPlus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(SensitivityInputDefine

页)。2. 定义被操作(改变的)变量它们是要改变的流程变量(SensitivityInputVary

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。(SensitivityInputVary

页)4. 规定要计算的或要制成表的参量。制表参量可以是任何合法的Fortran

表达式，表达式含有步骤1中定义的变量(SensitivityInputTabulate

页)。2023/11/8138IntroductiontoAspenPlus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

DisplayPlot。要选择一列，

用鼠标左键点击列标题。2023/11/8139IntroductiontoAspenPlusNotes1.只有被输入到流程中的参量才可以被改变或操作。2.可以改变多个输入。3.对于每一个被操作(改变的)变量的组合都运行一次模拟。2023/11/8140IntroductiontoAspenPlus练习：灵敏度分析部分A:使用环己烷生产流程练习(另存为

CYCLOHEX.BKP)，当LFLOW中的循环分流分率从0.1到0.4改变时，绘制反应器负荷(模块

REACT)随之变化的曲线。可选的部分

B:除改变循环分流分率外(PartA),把苯转化率从0.9改变到1.0，制成反应器负荷表，绘制参数图，显示反应器负荷对循环分流分率和苯转化率的依赖关系。注意:

这两个研究(partsAandB)都应在同一个灵敏度分析模块内设置

。完成后另存为:SENS.BKP.目的:用灵敏度分析研究环己烷流程中循环流率的变化对反应器负荷的影响。2023/11/8141IntroductiontoAspenPlus设计规定目的:介绍使用设计规定来满足设计要求。AspenPlus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