ASPEN Plus 应用基础_练习4
aspen练习题
Aspen练习题一、基础操作类1. 请简述Aspen Plus软件的主要功能及其在化工领域的应用。
2. 如何在Aspen Plus中创建一个新的模拟项目？3. 请列举Aspen Plus中常用的流体包及其适用范围。
4. 在Aspen Plus中，如何设置物料的进口条件？5. 请描述Aspen Plus中流股操作步骤。
6. 如何在Aspen Plus中添加一个新的单元操作？7. 请简述Aspen Plus中单元操作的分类及其作用。
8. 如何在Aspen Plus中设置反应器参数？9. 请列举Aspen Plus中常用的模拟工具及其功能。
10. 如何在Aspen Plus中查看并分析模拟结果？二、流程模拟类1. 请简述Aspen Plus在流程模拟中的优势。
2. 如何在Aspen Plus中建立多级闪蒸过程？3. 请描述Aspen Plus中热集成的方法及其作用。
4. 如何在Aspen Plus中模拟换热器网络？5. 请简述Aspen Plus中精馏塔的模拟步骤。
6. 如何在Aspen Plus中模拟吸收塔？7. 请描述Aspen Plus中多相流动的模拟方法。
8. 如何在Aspen Plus中模拟气体净化过程？9. 请简述Aspen Plus在流体输送模拟中的应用。
10. 如何在Aspen Plus中模拟化学反应过程？三、参数优化类1. 请简述Aspen Plus中参数优化的目的。
2. 如何在Aspen Plus中设置优化目标？3. 请列举Aspen Plus中常用的优化算法。
4. 如何在Aspen Plus中设置优化约束？5. 请描述Aspen Plus中参数优化步骤。
6. 如何在Aspen Plus中分析优化结果？7. 请简述Aspen Plus中敏感性分析的方法及其作用。
8. 如何在Aspen Plus中进行参数敏感性分析？9. 请描述Aspen Plus中多目标优化的方法。
10. 如何在Aspen Plus中实现多目标优化？四、数据管理类1. 请简述Aspen Plus中数据管理的重要性。
AspenPlus教程第4章简单单元模拟
物流
组分
丙烷（C3） 进料 正丁烷（NC4） （FEED1） 正戊烷（NC5）
正己烷（NC6） 丙烷（C3） 进料 正丁烷（NC4） （FEED2） 正戊烷（NC5） 正己烷（NC6） 丙烷（C3） 进料 正丁烷（NC4） （FEED3） 正戊烷（NC5） 正己烷（NC6）
流率 kmol/hr
10 15 15 10 15 15 10 10 25 0 15 10
出口物流的有效相态
如果不指定压力或压降，模块将自动默认进 料的最低压力为出口物流的压力。
4.1.2 分流器 FSplit
例4.1.2 将三股进料通过分流器分成三股产品 PRODUCT1、PRODUCT2、PRODUCT3，进料 物流依然选用例4.1.1的三股进料，物性方法选用 CHAO-SEA。 要求：①物流PRODUCT1的摩尔流率为进料的 50%；②物流PRODUCT2中含有10kmol/hr的 正丁烷。
可以通过指定产品分率（Split Fraction ，产品流率与进料总流率的比值）、质量 流率、摩尔流率、体积流率或组分流率（ 需要指定关键组分Key components）来 确定出口产品的参数。
4.1.2 分流器 FSplit
4.1.2 分流器 FSplit
出口物流的压力（或
FSplit计算时需要指定 模块压降）
模块 说明
功能
适用对象
Flash2 Flash3 Decanter
Sep
Sep2
两相闪蒸 器
用严格汽-液平衡或汽-液-液 平衡，把进料分成两股出口 物流
闪蒸器、蒸发器、分液罐
三相闪蒸 用严格汽-液-液平衡，把进 分相器、有两个液相的单级
器
料分成三股出口物流
aspen plus 习题答案
aspen plus 习题答案Aspen Plus 习题答案：优化化工过程设计的利器Aspen Plus 是一款广泛应用于化工工程领域的流程模拟软件，它能够帮助工程师们进行化工过程的设计、优化和分析。
在化工工程的实践中，经常会遇到各种复杂的工艺问题，而 Aspen Plus 提供了强大的模拟和优化功能，能够帮助工程师们快速、准确地找到最优的解决方案。
通过 Aspen Plus，工程师们可以建立化工过程的详细模型，包括各种反应器、分离装置、换热器等单元操作，并对整个过程进行动态模拟和优化。
在实际的工程设计中，工程师们可以利用 Aspen Plus 进行热力学分析、物质平衡计算、设备选型等工作，从而确保设计方案的合理性和可行性。
除此之外，Aspen Plus 还提供了丰富的数据库和物性模型，能够模拟各种化工原料和产品的性质，帮助工程师们更准确地预测工艺的性能。
同时，AspenPlus 还支持多种优化算法，能够帮助工程师们寻找最优的操作条件和工艺参数，从而降低能耗、提高产量，实现工艺的经济和环保效益。
在化工工程的教学中，Aspen Plus 也被广泛应用。
通过教学实验和习题练习，学生们可以了解和掌握化工过程的建模和仿真技术，培养他们的工程实践能力和解决问题的能力。
因此，Aspen Plus 不仅是一款强大的工程软件，也是化工工程教育的重要工具。
总的来说，Aspen Plus 作为一款优化化工过程设计的利器，为化工工程师们提供了强大的工具和技术支持，帮助他们解决复杂的工艺问题，优化设计方案，提高工艺的经济性和可持续发展性。
随着化工工程技术的不断发展，相信Aspen Plus 将会发挥越来越重要的作用，为化工工程领域的发展做出更大的贡献。
ASPEN-Plus教程-使用入门(共47张)
司参与开发。
• 可以分别和混合运用序贯模块法和联立方程法的稳态 过程模拟软件。
• 1948种有机物、2477种无机物、3312种固体物、1676 种水溶电解质、59种燃烧尾气成分的基本物性参数。
• 丰富的状态方程和活度系数方法。
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选用单元操作模块 Model Blocks
2. 选单元操作模块： 每个类别都包括几种单元操作模块，将鼠 标移到某个单元模块上时，窗口(chuāngkǒu)底部 的说明栏中给出了该模块的简要说明。同 一种单元操作过程可能有不同特性的模块， 要注意选用合适的模块。
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输入(shūrù)化学组分信息 (1)
1. 每个组分必须有唯一的ID
2. 组分可用英文名称或分子式输入 3. 利用弹出对话框区别同分异构体
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输入(shūrù)化学组分信息 (2)
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选用(xuǎnyòng)物性计算方法和模型 (1)
1. 过程类型 Process type
选用 单元操作模块 (xuǎnyòng) Model
Blocks
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选用单元操作模块 Model Blocks
3. 选图标： 每一种单元操作模块可以(kěyǐ)用不同的图标表 示。可根据流程图的需要和自己的喜好选择 表示模块的图标。
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选用单元操作(cāozuò)模块 Model Blocks
水 70%w，30 C，1 bar）与700 m3/hr的高 浓酒精（乙醇 95%w，水5%w，20 C， 1.5 bar）混合。
“Aspen Plus 应用基础”练习(一至五)
目的：1、练习用Aspen Plus进行流程仿真的基本步骤；2、自学掌握物流分割模块FSplit的用法。
内容：建立以下过程的Aspen Plus仿真模型：1、将1000 m3/hr的低浓酒精（乙醇30%w，水70%w，30°C，1 atm）与700 m3/hr的高浓酒精（乙醇95%w，水5%w，20°C，1.5 atm）混合；2、将混合后物流平均分为三股；3、一股直接输出；4、第二股与600 kg/hr的甲醇混合后（甲醇98%w，水2%w，20°C，1.2 bar）输出；5、第三股与200 kg/hr的正丙醇混合后（正丙醇90%w，水10%w，30°C，1.2 bar）输出。
6、求：三股输出物流的组成（摩尔分率与质量分率）和流量（摩尔流量及体积流量）分别是多少？目的：1、练习用Aspen Plus进行流程仿真的基本步骤；2、学习Pump、Pipe、Pipeline的用法。
内容：一、建立以下系统的Aspen Plus仿真模型：1、将20°C的水从蓄水池输送到高位水池，环境地理位置如下图：2、管道采用φ133×4的无缝碳钢管。
3、所用离心泵的特性参数如下表；流量（m3/hr）70 90 109 120 扬程（m）59.0 54.2 47.8 43.0 效率（%）64.5 69 69 66 允许吸上真空度（m） 5.0 4.5 3.8 3.5 4、泵出口安装一只球心阀（Globe Valve）调节流量；二、求以下数据：1、最大输送流量（m3/hr）及相应的轴功率。
2、阀门开度为20%时的流量及相应的轴功率。
换热系统的模拟流程示意图热空气冷空气冷乙醇热乙醇过热蒸汽35461富余蒸汽2软水流程简述1、20℃、0.1013MPa、2000kg/hr流量的软水用冷水泵（1）加压到0.41MPa后与同样压力的循环冷凝水混合后进入锅炉（2），加热成为0.4MPa的饱和水蒸气进入生蒸汽总管；2、生蒸汽的10%被分流送到空气加热器（3）加热空气。
ASPEN Plus练习
练习一：异丙苯工厂(文件：CAD0001.Bkp)利用教材P28页条件，模拟异丙苯工厂。
题目介绍：苯和丙烯经过反应器生产异丙苯，丙烯的转化率为90%，反应产物经冷却器冷到130℉进入闪蒸罐在1个大气压下绝热闪蒸，罐顶气相循环至反应器入口，液相为产品。
物性方法：RK-SOA VE主要掌握内容：1、选择模板，进入软件。
2、绘制模拟流程并进行修饰。
3、选择单位制。
4、订制报告内容。
5、定义组分。
6、选择物性方法。
7、定义物流条件。
8、定义单元设备操作条件。
9、察看计算结果。
10、通过习题掌握建立模拟的基本步骤。
练习二：苯分离(文件：CAD0002.Bkp)利用教材P66页条件，模拟异分离流程。
题目介绍：含有氢气、甲烷、苯、甲苯的混合物经过一个冷却器及两个闪蒸罐分离苯溶液中的氢组分。
物性方法：PEN-ROB主要掌握内容：1、选择模板，进入软件。
2、绘制模拟流程并进行修饰。
3、选择单位制。
4、订制报告内容。
5、定义组分。
6、选择物性方法。
7、定义物流条件。
8、定义单元设备操作条件。
9、察看计算结果。
10、通过习题掌握建立模拟的基本步骤。
练习三：简捷设计与严格核算模型的应用：(文件：DSTWU1.Bkp)题目介绍：现要分离由丙烷、正丁烷、异丁烷、异戊烷、正戊烷、正己烷组成的混合物，要求塔顶正丁烷的摩尔回收率达到99.08%，异戊烷的摩尔回收率 1.124%，用冷却水作塔顶全凝器的冷媒；操作压力4.4个大气压，根据上述条件设计一个分离流程。
其他条件见P81页。
物性方法：PEN-ROBCOLUMN正丁烷 30异戊烷 20正戊烷 15正己烷 20主要掌握内容：1、正确选择模型。
2、了解简捷设计和严格核算模型的区别及应用范围。
3、学会使用两类模型。
4、利用初步设计结果进行严格核算。
5、学会使用设计规定完善设计。
6、学会通过绘图判断适宜的进料位置。
7、学习绘制分布图。
练习四：两塔的分离流程(文件：DSTWU2.Bkp)题目介绍：现要分离由丙烷、正丁烷、异丁烷、异戊烷、正戊烷、正己烷、正庚烷、正辛烷、正壬烷、正癸烷、正十一烷、正十二烷、正十三烷、正十四烷以及PC（虚拟组分）组成的混合物，要求塔一塔顶正丁烷的摩尔回收率达到99%，异戊烷的摩尔回收率15%；塔二塔顶正十一烷的摩尔回收率达到98%，正十二烷的摩尔回收率2%。
Aspen Plus 学习例题
Aspen Plus 学习例题江南大学化工学院 倪邦庆 编1. 用Aspen Plus 处理状态方程：查找纯组分的性质。
用RK-Soave 方程求取500K 和18atm 下正丁烷的比容。
（2058ml/mol 或2.058dm 3/gmol ） 2. 混合物的比容问题：求取630kmol/h 一氧化碳、1130kmol/h 水、189kmol/h 二氧化碳和63kmol/h 氢气组成的混合物在1atm 和500K 时的比容。
用RK-Soave 方程和压缩机。
（40.98m3/kmol ）3. 用闪蒸flash2求取摩尔分率0.1丙烷（A ）、0.3正丁烷（B ）、0.4正戊烷（C ）、0.2正辛烷（D ）在170F 及70psi 时的气液相平衡常数K i 值。
用RK-Soave 方程。
（K A =5.2 , K B =2.1 , K C =0.84 , K D =0.067）4. 二元非理想气液平衡：乙醇和水的T-xy ，P-xy 和相图y-x 。
用理想气体、亨利定律和Wilson 二元参数即Wilson2（WILS-2）模型。
5. 化学反应平衡问题：Aspen 包含许多化学组分的Gibbs 自由能数据，并能作为温度的函数计算它们。
解决了所求问题的数据搜集工作，而剩下的工作任务就是将预测K 值和实验资料进行比较。
Gibbs 自由能的反应器模块为RGibbs ，对燃料电池的水煤气变换制氢：在平衡时222H CO O H CO +⇔+OH CO H CO y y y y K 222=，用Aspen 的NRTL 物性模型模拟估算500K 温度情况，利用摩尔分率求得平衡常数K （137.5）。
而由热力学数据查得K=148.4。
6.多组分精馏的简捷法计算，可了解在不同压力下，采用不同的回流比和不同的级数能达到的分离。
在严格的逐板计算前，首先进行简捷计算往往有益：按沸点将所有的组分进行排列，在其中两个组分间画一条线，那么较易挥发的组分为轻关键组分，而较难挥发的组分为重关键组分。
Aspen流程模拟基础(综合练习)-4
输入物性数据
估计物性对于A+来讲,只输入 分子结构信息已经足够了,然而,输入 所有可用数据可以提高估计的精度 扩展数据浏览菜单中Properties--Parameters—Pure Component,单击 NEW,在对话框中选择Scalar,输入新 名字TBMW,单击OK,下列页面将出现, 在Component区域,选择Thiazone,其他 区域设置见图
增加物流表
PFD风格的图形通常包括物流结果 表,方法如下: 确保View—Annotation被选中, 选择Data—Results Summary— Stream,单击Stream Table,进入 Process Flowsheet,在流程图中 将看到物流表(如下图)
综合练习—4:创建工艺流程图
接着,设置如下设计规定:塔顶回收的MCH纯度必须为98%,容差0.01。 在Spec页面中,输入左图信息: 在Vary页面,输入右图信息
综合练习—3:设计规定
设计规定已经完成,现在我们可以运行设计规定计算 从菜单中选择运行,或按F5,计算过程如下
综合练习—3:设计规定
检查计算结果
从数据浏览菜单树中,单击Results Summary—Convergence,我们可 看到
该结果说明计算收敛成功,苯酚的流率应该为1516;
物流计算结果如下,换名(Exercise-03)存盘,退出
综合练习—4:创建工艺流程图
A+有两种显示流程图的模式: 模拟模式及PFD模式 在这两种模式中,你均可以定制你的流程图: 1)增加文本和图示;2)显示 物流及模块的整体数据; 3)显示物流结果表; 4)增加OLE对象 在PFD模式,你可以修改流程图使其与实际装置相适应;本例中我们模 拟的装置有两个单元模块而实际上我们只用了一个模块,我们将在PFD 模式对其进行修改,这些修改只是为了显示但不会对模拟模型产生影响 本练习我们将用PFD模式从MCH模拟的工艺流程产生一个装置流程 图 打开练习-1的模拟文件 切换到PFD模式 模拟模式是A+默认模式,该模式可用来进行工艺模拟或进行计算。 PFD模式用来创建一个工艺过程的图示报告,用PFD模式你可以:增加 一个设备图标及不需要包含在模拟中的物流;显示物流数据; 显示结果 表; 模拟模式和PFD模式的转换开关是:1)选择VIEW—PFD Mode; 2)按 F12;在PFD模式,窗口状态条将显示PFD Mode,同时工艺流程图将显 示一个深颜色的边框在工艺简图中增加一个泵
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“ASPEN Plus 应用基础”练习四
化学反应器模拟
1、 乙苯脱氢生产苯乙烯的反应方程式为：
22565256H CH CH H C H C H C +=−⎯→←−cat
反应速率方程为
s kg kmol K p p p k r p c B A A ⋅⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡−=−/
反应于T=898 K 下在列管式反应器中等温等压进行。
列管反应器由260根内径50mm 的圆管构成，管内填充的催化剂堆积密度为700kg/m 3，管内的流动模式可视为平推流，流体流经反应器的压降为0.02MPa 。
在反应条件下的反应速率常数k=1.68×10-10 kmol/kg ⋅s ，平衡常数Kp=3.727×104 Pa 。
进料流量为128.5 kmol/hr ，压力P=0.14MP ，其中乙苯浓度为0.05（摩尔分率），其余为水蒸汽。
求乙苯的最终转化率为60%时所需的反应管长度。
2、甲醛和氨按照以下化学反应生成乌洛托品：
()(D)(C)(B)
(A)
O
6H N CH HCHO 64NH 24623+→+ 反应速率方程式如下： 23/A A B r kC C kmol m s −=⋅
式中：
7622.57101420exp /k m kmol s RT ⎡⎤×=−⋅⎢⎥⎣⎦
反应器容积为5 m 3，装填系数为0.6，输入氮气作为保护气体。
为了保证釜内的惰性环境，输入氮气量应该使出釜物料的气相分率保持在0.001左右。
加料氨水的浓度为 4.1 kmol/m 3，流量为32.5 m 3/hr 。
加料甲醛水溶液的浓度为 6.3 kmol/m 3，流量为32.5m 3/hr ，加料温度为35°C 、反应器冷却负荷为-3000kW 。
求：乌洛托品的产量和输入氮气流量 ，并分析加料温度在20~40°C 范围里变化（A ） （B ）（C ）
对甲醛转化率的影响。
3、现有一生产能力为1000吨/日氨的四段冷激式氨合成塔，各催化剂床层的进口温度和进、出口氨浓度如下：
层数 进口温度（°C ） 进口氨浓度（%mol ） 出口氨浓度
（%mol ）
1 410 2.0 8.0
2 430 6.9 9.5
3 418 8.
4 10.
5 4 42
6 9.9 12.0
已知原料气温度为141 °C ，压力为15 MPa ，组成（%mol ）为
NH 3 CH 4 Ar N 2 H 2
2.0 11.0 2.3 22.2 62.5
求：
1、 各股冷激气量占总原料气量的分率；
2、 各催化剂床层出口气体温度；
3、 原料气的体积流量。
附图1、冷激式氨合成塔示意图
模拟计算结果编撰成报告，存为MS-Word 格式的文档，与ASPEN Plus 模拟模型（后缀为.bkp 的文件）一起上载到FTP 服务器的Hand-in 目录中。
产品气
去氨分离工序
原料气
来自压缩工段 主原料气 一冷气
二冷气
三冷气
四冷气塔顶换热器。