AspenPlus高级班课件(前3天)

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AspenPlus物性方法的选择专题培训课件

理想物性方法代码
IDEAL SYSOP0
K值计算方法
理想气体/道尔顿定律/亨利定律理想气体/道尔顿定律（发布版本8）
②状态方程模型——13 种
表（2-1）基于Lee方程的物性方法
物性方法代码 BWR-LS LK-PLOCK
状态方程 BWR-Starling Lee-Kesler-PlÖck
表（2-2）基于 PR 方程的物性方法
表（2-3）基于 RK 方程的物性方法
物性方法代码
PSRK RKSWS RKSMHV2
RK-ASPEN RK-SOAVE RKS-BM 其它方法：SR-POLAR
状态方程
Predictive Redlich-Kwong-Soave Redlich-Kwong-Soave with Wong-Sandler mixing rules
合成气体煤气化煤液化
蒸汽系统，冷却剂
PR-BM,RKS-BM
PR-BM,RKS-BM PR-BM,RKS-BM，
BWR-LS STEAMNBS,STEAM-TA
行业
用途
方法
（10）矿物和冶金 Power generation
机械加工：压碎、碾碎、筛分‘洗涤
湿法冶金：矿物沥取
熔炉、转炉
SOLIDS ELECNRTL
煤气化，合成气体： PR-BM,RKS-BM; 煤液化：PR-BM,RKSBM，BWR-LS
行业
用途
方法
（7）发电过程 Power generation
燃烧：煤、石油蒸汽循环：压缩、透平
酸性气体吸收
PR-BM,RKS-BM(应用燃烧数据库）
STEAMNBS, STEAM-TA
同气体加工

AspenPlus教桉

1 绪论不论是设计生产聚乙烯的大型装置，还是检测生物试剂的微型反应器，计算机都使化学工程师设计和分析过程的方法发生了革命性的变化。

实际上，今天许多本科生研究的工程问题就复杂性而言与三四十年前的博士生研究的问题是类似的。

现在计算机程序能以过去所花时间的很小的百分数来求解困难的问题。

今天，不再必须为有效地利用计算机而自已编写软件程序。

计算机程序能为你进行数值计算，但你仍需要理解如何将这些程序用于特定的工程挑战问题。

本书的目的是帮助你更好地完成化学工程实践。

计算机已成为使化学工程发生具有深远影响的发展的重要工具。

遗憾的是，计算机不像激光唱机这样简单，对激光唱机，你插入一张唱片,按一下按钮，每次都会产生相同的结果。

对于计算机程序，有时你向它们提供的参数并不能使它们正确地工作。

因此，你必须仔细、明智地应用它们。

本书还将：(1)用实例说明你作为化学工程师可能需要解决的问题；(2)对你可能使用的计算机程序的类型进行比较，并说明对特定的应用问题哪种程序是最好的；(3)详述如何检查你的运算，以确保你已经正确地解决了问题。

计算机技巧的价值是无法衡量的，但作为一个工程师，你也需要理解物理现象。

每个阐述化学工程应用的章节都由以通用的术语描述物理问题开始。

然后，将这些术语翻译成数学语言，以便由计算机进行描述。

接着，该章节将提供几道求解这类问题的例题，并一步一步地给出说明，使你能在自己的计算机上循序渐进地求解。

有时同一问题可用不同的程序求解，使你能了解每种程序的优点。

最后，各章节将提供一些比较复杂的问题，可由教师布置作为家庭作业。

本书中的所有例题都示范了如何验证你的工作及如何理解计算机向你提供的答案。

在使用计算机时，了解计算机是否获得了正确的答案常常是至关重要的。

如果你遵循这种策略：(1)求解问题；(2)验证你的计算；(3)清楚理解你的答案是如何获得的。

你将会毫无困难地使你的指导教师或上司相信你的答案，对无法解析求解的问题，你将获得1.1 本书结构如表1.1所示，本书由11章和6个附录组成。

ASPEN高级培训课件

Equation Oriented Modeling in Aspen Plus
联立方程求解步骤 – 绘制模拟流程。
– 定义组分，选择物性方法。
– 提供进料流股和设备的操作参数。 – 用SM计算方法进行变量初始化。
© 2002 AspenTech. All Rights Reserved.
Equation Oriented Initialization and Solution
– Degree of Freedom (DOF): 有一定自由度变量。
© 2002 AspenTech. All Rights Reserved.
EO Variable Specifications (1)
• 变量在不同运算模式下属性:
Specification Constant Calculated Optimized Simulation Fixed Free Fixed Optimization Fixed Free DOF
© 2002 AspenTech. All Rights Reserved.
Equation Oriented versus Sequential Modular
• 序贯模块法(SM)
– 求解是按照流程顺序逐个计算每一个模块,我们要提供进料条件
，计算得到每个模块的产品流股。
– 如果流程中出现循环就需要进行迭代.
• 估算板效率
SM Mode:
– Point data set of flows – Two Calculator blocks required – Estimated value = 0.314826
EO Mode:
– 11 measurements; enter Plant values – Minimize Sum of squares function of

Aspen Plus 课程讲义-全部PPT

-23-
操作基础
ASPEN PLUS入门
汤吉海 2006年8月
-24-
2.2 ASPEN PLUS使用初步
化工流程模拟系统的使用步骤 ASPEN PLUS软件窗口界面简介
演示教学
练习一
-25-
化工流程模拟系统的使用步骤
-26-
ASPEN PLUS软件使用基本步骤
主窗口界面：绘图工作区和数据浏览窗口基本设置模拟流程图的绘制组分定义热力学方法的定义流股数据和过程数据的输入模拟执行过程查看结果专家支持系统
AspenTech公司在随后的时间里又先后兼并了20多个在各行业中技术领先的公司（如B-JAC International, Inc. 、 Dynamic Matrix Control Corporation、ICARUS Corporation 、PIMS business group from Bechtel Corp. 、Hyprotech Ltd. 等），成为为过程工业提供从集散控制系统（DCS）到企业资源计划(ERP)全方位服务的公司。
模拟计算以交互方式分析计算结果，按模拟要求修改数据，调整流程。
提供了包括拷贝、粘贴等目标管理功能，能方便地处理复杂的流程图。
DXF格式接口可以将Model Manager中的流程图按 DXF标准格式输出，再转换成其他CAD系统如 AUTOCAD所能调用的图形文件。
丰富的物性数据库和单元模型库，强大的流程分析与优化功能等。
概述
ASPEN PLUS入门
汤吉海 2006年8月
-1-
主要内容
概述操作基础分离过程模型反应器模型换热器模型模型分析功能热力学性质计算
-2-

化工流程模拟实训：Aspen_Plus教程_第1章绪论幻灯片PPT

教材
教材
1.2 Aspen Plus 软件
Aspen Plus构成
1.2 Aspen Plus 软件
Aspen Plus特性
最完备的物性系统
先进的计算方法先进的流程方法进展过程优化计算
1ห้องสมุดไป่ตู้ 43
完整的单元操作模型库
快速可靠的流程模拟功能
1.2 Aspen Plus 软件
Aspen Plus功能
1
对工艺过程进展严格的质量和能量平衡计算
2 可以预测物流的流率、组成以及性质
3
可以预测操作条件、设备尺寸
4
可以减少装置设计时间并进展装置各种设计方案的比较
5
帮助改进当前工艺
教材
中国石油大学〔华东〕化学工程学院
孙兰义教授主编化学工业出版社出版国内第一本关于Aspen
Plus的中文教材
1.1 化工过程模拟
化工过程模拟的功能
科学研究开发新工艺
化工过程模拟的功能
生产调优故障诊断
设计改造
1.1 化工过程模拟
化工过程模拟系统的构成
1.2 Aspen Plus 软件
软件简介
Aspen Plus是一款功能强大的集化工设计、动态模拟等计算于一体的大型通用流程模拟软件起源于20世纪70年代美国能源部资助、MIT主持工
第1章绪论
绪论
1.1 化工过程模拟
化工过程模拟简介化工过程模拟的功能化工过程模拟系统的构成
1.2 Aspen Plus软件
Aspen Plus简介 Aspen Plus的主要功能
1.1 化工过程模拟
化工过程模拟简介
实质：使用计算机程序定量计算一个化学过程中的特性方程

Aspen培训讲义(完整版)

第6页
Aspen Plus具有最完备的物性系统
物性模型和数据是得到精确可靠的模拟结果的关键。人们普遍认为 Aspen Plus具有最适用于工业、且最完备的物性系统。许多公司为了使其物性计算方法标准化而采用Aspen Plus的物性系统，并与其自身的工程计算软件相结合。一套完整的基于状态方程和活度系数方法的物性模型 (共105种) Aspen Plus数据库包括5000多种纯组分的物性数据及下列数据库 Aspen Plus是唯一获准与DECHEMA数据库接口的软件。该数据库收集了世界上最完备的气液平衡和液液平衡数据，共计二十五万多套数据。用户也可以把自己的物性数据与Aspen Plus系统连接。高度灵活的数据回归系统（DRS）此系统可使用实验数据求取物性参数，可以回归实际应用中任何类型的数据，计算任何模型参数，包括用户自编的模型。可以使用面积式或点测试方法自动检查汽液平衡数据的热力学一致性。性质常数估算系统（PCES）能够通过输入分子结构和易测性质（例如沸点）来估算短缺的物性参数 Redlich-Kwong-UNIFAC状态方程可用于非极性、极性和缔合组分体系
Slide 6 Li Kuiwu © 2002 Aspentech Beijing Office
计划 /研发
概念设计
工艺设计
详细设计
施工 /开车
操作 / 资产管理
Hysys/Aspen Plus/Optimizer/Dynamics/Custom Modeler/Aspen WebModels COMThermo/Aspen Properties/Aspen OLI/DETHERM Concept ( DISTIL/HX-Net)/Aspen Split/Pinch/Water/Utilities Aspen ICARUS Axsys/Aspen Zyqad HTFS/Aspen Hetran/Aerotran/Teams Hetran/Aerotran RTO Option/Aspen OnLine Polymers Plus/Aspen Plus/Dynamics/Custom Modeler BaSYS (BDK/Process Manuals/Process Tools)/Aspen Plus/Batch Plus/Chromatography/Aspen ADSIM Aspen FCC/CatRef/Hydrocracker/Hydrotreater/Traflow/FlareNet Pinch/Water/Utilities

aspen 高级培训班讲义第一部分

3.4.2 表观组分
组分在形成离子之前的形式
3.4.3 举例
NaCl水溶液
所涉及到的离子反应：NaCl -->Na+ + Cl-，Na+ + Cl-<-->NaCl(s)
表观组分：H2O, NaCl，
真实组分：H2O, Na+, Cl-, NaCl(s)
3.5 定义电解质的步骤
确定产生新的组分(离子和固体盐)。
本章讨论了使用propertyanalysis物性分析特性的每种方法并包含几个示例主题包括??关于物性分析??交互生成物性分析??纯组分物性??二元系统物性??三元共沸曲线图??物流物性??使用窗口生成物性分析??纯组分??通用??二元系统??pt封闭曲线??三元共沸曲线??用于物性分析的方法规定??检验分析结果51关于物性分析propertyanalysis物性分析可生成与下列变量有关的物性窗口??温度??压力??气相分率??热负荷??组成该表包括的物性值是由propertyset物性集定义的由热力学物性传递物性和其它导出的物性组成
4）固体的摩尔体积
体积多项式模型
用于计算密度
参数名: VSPOLY
4.4.2 非常规固体
1）焓
通用热容多项式模型: ENTHGEN
用质量分率的加权平均数
基于GENANAL属性
参数名: HCGEN
2）密度
通用的密度多项式模型: DNSTYGEN
用质量分率的加权平均数
基于GENANAL属性
参数名: DENGEN
3电解质
3.1电解质举例
含有酸、碱或盐的水溶液，
酸性或碱性水溶液，气体净化时的含水胺或热碳酸盐。
3.2电解质系统的特征

ASPEN培训课件

模板文件
• 度量单位 • 物流报告的特性集 • 组成基准 • 物流报告格式 • 输入规定的全局流量基准 • 设置游离水选项 • 选择物流类别
• 物性方法
• (必需的) 组分列表 • 其它特定应用缺省值
常用工具栏或快捷键
• • • • 打开、新建、保存文件数据浏览器控制面板运行
绘图注意事项
流程模拟的概念
• “模拟”可以理解为“模仿”与“拟合”，是用软件作为工具，去模仿一个过程（反应、精馏、吸收、萃取、换热、结晶等），根据用户所给过程的条件（温度、压力、流量、设备尺寸），对相应过程进行物料平衡、能量平衡、及相平衡、化学平衡的计算，从而预测过程中可能发生的现象，指导科研、设计、生产部门的工作。过程可以是实际生产过程、实验过程、假想过程。
• 鼠标十字与图中红色箭头重叠，出现黄色提示，确认黄色提示是你所要连接的物流时，按一下鼠标左键 • Reconnect source(重新连接物流的来源) • Reconnect destination(重新连接物流要去的地方)
流程模拟的目的？
• 回答“ what if ”问题,(如果一个条件改变了，另一个条件会如何变化)，例如：回流比改变了，产品纯度会如何变化，要达到产品纯度的要求,回流比的数值是多少. • 帮助改进当前工艺条件在给定的限制内优化工艺条件，如：如何在规定的产品规格条件下，减少公用工程的使用量。
模拟软件介绍
• ASPEN TECH公司是当今世界上炼油化工行业中最大的专业软件工程公司，目前进行推广应用的软件主要有四大类： AES、AeCS、AMS和AmfgS。 • 目前应用版本：AspenONE—Aspen Plus 2004.1
Aspen软件介绍

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24
3.1
3.2
Three-Phase Options（101）
Vapor-liquid-liquid （101）
3.3
3.4
Vapor-liquid-Freewater Condencer（102）
16
已知条件
基本工况：见教材83-84页。
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求解内容(总:81页)
①找出限制塔操作能力的塔板
②如何改变操作条件使分离达到要求?
⑥what stage has the maxmum DC back up/tray spacing rating?
⑦what is the predicted pressure drop for the section?
Introduction to Aspen Plus for Petroleum Processes 2016年10月13日星期四
⑤ RadFrac的收敛方法（包括断裂流股的收敛)
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3、高级班主要内容（续）
（2）电解质过程
（3）炼油过程（4）EO模型（5）Culumn Targeting
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4
2、主要的物性方法
（1）极性物系：NRTL、 UNIFAC、UNIQUAC、WILSON
（2）非极性物系：PENG-ROB、RK-SOAVE、SRK
（3）炼油系统：BK10、CHAO-SEA、GRAYSON
（4）电解质：ELECNRTL
Introduction to Aspen Plus for Petroleum Processes 2016年10月13日星期四
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三、Three-Phase Distillation
三相蒸馏
Introduction to Aspen Plus for Petroleum Processes
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求解内容
计算填料塔的直径和高度
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②如果将处理量提高30%，塔能否操作？
★Specify a sensitivity block to stuty the effect of increases in feed rate on the flooding approach and downcomer bachup/tray spacing.Consider increases of 5 to 50%.Use a MULT bloch to handle the feed variation.
Choosing Feed Conventions(11页)
2.10
Column Operating Specifications (12-13页)
Introduction to Aspen Plus for Petroleum Processes 9
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8
二、RadFrac介绍（续）
2.6 RadFrac Modes(8页) (1) Rating Mode (2) Design Mode 2.7 Rating Mode(9页)
2.8
2.9
Feed Convention(10页)
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13
注意事项
①注意观察塔底温度。
②塔设计中对塔压的修正
③水力学参数的获取
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★For the base case define FRACTOR=1.3 in MULT.
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③处理量提高30%,塔能否操作? ④寻找合适的操作范围和可能的改造方案
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求解内容(1A：基础工况) (84页)
③寻找合适的扩能操作范围和可能的改造方案。
★Plot the variation on flooding approach and downcomer backup/tray spacing. with increased capacity. ★What is the value of the manipulated variables which satisfy the specs for the base case?
③塔设计中，对塔压的修正。
④最大能力因数。
⑤起泡因子的考虑。
⑥水力学参数的获取。
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Introduction to Aspen Plus for Petroleum Processes ⑦等板高度的修正。
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11
已知条件
①基本工况：见教材20页。 ②填料条件：见教材21页。 ③要求：苯乙烯质量含量≥99.5%，塔底压力 ≤104torr(mmHg)。
14
例题2: 氯乙烯生产装置脱HC塔的模拟
-------双溢流塔的核算
文件名：DIST002.BKP
例题位置：80-99页
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★主要的物性方法
★高级班内容
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2
1、建立流程模拟的步骤
（1）确定所要模拟的过程（普通化工过程、炼油过程、电解质过程等）（2）确定单元操作之间的物流关系（画出所模拟过程的物料流程图)
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求解内容 (1B：问题研究)
文件名：DIST002A.BKP
例题位置： 94 页
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Introduction to Aspen Plus for Petroleum Processes
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7
二、RadFrac介绍（2-18页）
2.1 RadFrac Flowsheet Connectivity (2 页)
2.2 Mult-Stage Separators-Rigorous Distillation(3页) （简介）
（5）聚合物：POLYNRTL
（6）水蒸汽：STEAM-TA
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3、高级班主要内容
（1） RadFrac 模型的进一步应用 ①RadFrac的输入规定 ②RadFrac的设计与核算 ③三相蒸馏、共沸蒸馏、萃取蒸馏、反应蒸馏、吸收 ④中间再沸器(冷凝器）
高级精馏在石化及电解质方面的应用
中国石油化工集团燕山仿真培训中心
二OO六年六月
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1
一、复习初级班并介绍高级班内容
★建立流程模拟的主要步骤
®
Slide 20