ASPEN PLUS的物性数据库及其应用
第二章 ASPEN PLUS入门
PLUS的热力学模型 活度系数模型） 的热力学模型（ ASPEN PLUS的热力学模型（活度系数模型） Eletrolyte NRTL； Flory-Huggins； NRTL； Scatchard-Hilde-Brand； UNIQUAC； UNIFAC； van Laar； WILSON。
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物流参数输入
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模块参数输入
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运行
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查看结果
在浏览窗口中查看单元或模块的结果 在图形界面上点击右键，选择result 简单举例 计算20wt%乙醇水溶液，在1atm，90OC闪 蒸后的液相组成。 演示
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PLUS的模型分析系统 2.1.4 ASPEN PLUS的模型分析系统
敏感性分析：通过图表方式可看出设备规格和操作条件对工 艺性能的影响。 设计规定：可自动计算满足规定性能指标的操作条件或设备 参数。 收敛性分析：对有多个物流循环和信息循环的体系，可自动 分析和建议最优切割物流、流程收敛方法和求解序列。 数据拟合：可用实际生产数据拟合所用的工艺模型。 最优化：可根据最优化目标调节工艺条件以达到如最大生产 率、最低能耗、物流纯度和最大经济效益等。 界面工具：可通过Visual Basic编程语言完成新功能。
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PLUS物性数据库 2.1.2 ASPEN PLUS物性数据库
共含5000个纯组分数据 40000个二元交互参数可用于5000 个二元混 合物，1000多个水相离子反应的反应常数。 与世界上最大的热力学实验物性数据库 DETHERM （含250,000 多个混合物的汽液平 衡、液液平衡以及其它物性数据）的接口。 可以建立自己的专用物性数据库。
第三章ASPENPLUS的物性数据库及其应用
AUDRADE液体年度关联式参数
MULAND
5
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功能团参数
物性 UNIFAC方程功能团的Q参数 UNIFAC方程功能团的P参数 UNIFAC方程功能团的相互作用参数 代号 GMUFQ GMUFP GMUFB
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3.2 ASPEN PLUS的物性方法和模型
类别 详细内容 状态方程模型 活度系数模型 蒸汽压和液体逸度模型 汽化热模型 摩尔体积和密度模型 热容模型 溶解度关联模型 其它 粘度模型 导热系数模型 扩散系数模型 表面张力模型 一般焓和密度模型 煤和焦碳的焓和密度模型
附ห้องสมุดไป่ตู้查看纯组分性质
例3-2：采用ASPEN PLUS分别计算在25℃、35℃和 45℃下不同质量浓度甲醇水溶液（甲醇含量从 0~100%范围内变化）的密度，热力学计算方法选 择NRTL模型。
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3.4 ASPEN PLUS物性数据库的应用
TEMPERATURE X(wt%)
Ethanol 0 0.0071 0.0297 0.0361 0.0549 0.0738 0.1229 0.1456 0.1645 0.2685 0.3985 0.4664 0.5473 0.6589 0.8339 0.8763 0.9129 1 0.9658
（1）性质名 （2）方法 （3）每个主要或次要性质的子级路线， （4）计算每个中间性质的模型名称有时带有一个 模型选项代码。
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路线
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模型
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3.4 ASPEN PLUS物性数据库的应用
1、ASPEN PLUS的物性分析功能
例3-1：采用ASPEN PLUS的理想气体方法（Ideal Gas Method）查找水在1 atm和100~500℃范围内 的摩尔体积和压缩因子。
利用ASPENPLUS软件进行物性估算
利用ASPEN_PLUS_软件进行物性估算————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：利用ASPEN PLUS 软件进行物性估算系别：生物与化学工程学院专业：化学工程与工艺班级：０９１６１１姓名：杨振学号：０１６１０９０５１指导老师：宋伟利用ASPEN PLUS 软件进行物性估算Aspen Plus 是一款功能十分强大的工艺模拟软件, 对有机化工、无机化工、电化学、石油化工等各领域的各种单元操作均可模拟。
其自带的各种物质的物性数据库较全, 可满足绝大多数的工艺过程的模拟要求。
但在实际的工艺模拟计算过程中, 有时也会遇到在Aspen Plus 自带的物性数据库中查不到的物质, 使模拟过程无法正常进行下去。
此时, 利用Aspen Plus 软件提供的物性估算功能, 可以很好地解决此类问题。
以下以发酵液中低浓度1,3- 丙二醇分离项目中的重要的中间产物2- 甲基- 1,3- 二噁烷( 2MD) 的物性估算为例, 说明Aspen Plus 软件物性估算功能的使用。
正文：Aspen Plus提供一套功能强大的模型分析工具，最大化工艺模型的效益：收敛分析：自动分析和建议优化的撕裂物流、流程收敛方法和计算顺序，即使是巨大的具有多个物流和信息循环的流程，收敛分析非常方便。
calculator models计算模式：包含在线FORTRAN 和Excel 模型界面。
灵敏度分析：非常方便地用表格和图形表示工艺参数随设备规定和操作条件的变化而变化。
案例研究：用不同的输入进行多个计算，比较和分析。
设计规定能力:自动计算操作条件或设备参数，满足规定的性能目标。
数据拟合：将工艺模型与真实的装置数据进行拟合，确保精确的和有效的真实装置模型。
优化功能：确定装置操作条件，最大化任何规定的目标，如收率、能耗、物流纯度和工艺经济条件。
为了成功估算2MD 的物性, 首先要向Aspen Plus 软件提供必要的基本物性数据, 包括分子结构、常压沸点、分子量、各种试验测得的物性等。
利用ASPEN PLUS 软件进行物性估算
利用ASPEN PLUS 软件进行物性估算利用ASPEN PLUS 软件进行物性估算Aspen Plus 是一款功能十分强大的工艺模拟软件, 对有机化工、无机化工、电化学、石油化工等各领域的各种单元操作均可模拟。
其自带的各种物质的物性数据库较全, 可满足绝大多数的工艺过程的模拟要求。
但在实际的工艺模拟计算过程中, 有时也会遇到在Aspen Plus 自带的物性数据库中查不到的物质, 使模拟过程无法正常进行下去。
此时, 利用Aspen Plus 软件提供的物性估算功能, 可以很好地解决此类问题。
以下以发酵液中低浓度1,3- 丙二醇分离项目中的重要的中间产物2- 甲基- 1,3- 二噁烷( 2MD) 的物性估算为例, 说明Aspen Plus 软件物性估算功能的使用。
为了成功估算2MD 的物性, 首先要向AspenPlus 软件提供必要的基本物性数据, 包括分子结构、常压沸点、分子量、各种试验测得的物性等。
以上这些物性中, 仅分子结构是物性估算中所必需的, 依据分子结构, Aspen Plus 软件可计算出常压沸点和分子量, 从而进一步计算所需的其它各种物性。
1. 2MD 物性的输入2- 甲基- 1,3- 二噁烷( 2MD) 是1,3- 丙二醇分离项目中的中间产物, 由于Aspen Plus 软件自带的物性数据库中查不到2MD, 使模拟分离、确定工艺条件的过程中遇到困难, 所以采用物性估算的功能对2MD 计算。
其分子结构如下:已知的其它物数据: 分子量102.13; 沸点(1atm):110°C; 密度(25°C):0.98kg/m3; 粘度(25°C):0.603 cp; 标准生成热(25°C):- 363.02kJ/mol; 标准熵(25°C):303J/(mol〃K); 表面张力(25°C):24.93dyn/c m。
因为采用基团贡献法来估算2MD 的物性, 所以在properties 中选用UNIFCA 为计算方法, 然后输入分子结构。
AspenPlusV84查混合物质的物性使用范例
AspenPlusV84查混合物质的物性使用范例
1、Setup–UnitSet–选择SI（国际单位制）或者“New”新建一个
2、Setup–Specification–Global–Globalunitet选择某个单位–Globaletting–Validphae选择状态
6、Method–Specification–Global–Methodname–选择合适的物性
计算方法，可以在Plu的帮助F1里找到这方面的指导
7、PropertySet–New–EnterID输入参数包的名字–OK–Search
8、上面点击Search之后会打开下面的SearchPhyicalPropertie，
输入想要查找的物性名字，Search，双击完成添加；然后设置单位。
（添
加多个物性时会出现下图2，我做过1个验证，发现一个物性包里包含多
个参数，和一个物性包里只有一个参数，结算结果显示两个物性包里这个
参数是相同的）。
完成后如下图3.
9、有时候Qualifier会显示红色，提示选择合适的物质状态
10、Analyi–选择界面右上方Analyi中的Pure/Binary/Mi某ture，本。
第三章 ASPEN PLUS的物性数据库及其应用
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固有性质
物性
代号
物性
代号
分子量 临界温度
临界压力 临界体积
MW TC
PC VC
临界压缩因子 偏心因子
偶极距 回转半径
ZC OMEGA
MUP RGYR
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标准态下的物性
物性 生成热 生成自由能 沸点 标准沸点下 的摩尔体 积 汽化热 凝固点 相对密度 代号 DHFORM DGFORM TB VB DHVLB TEP SG 物性 API重度 溶解度参数 等张比容 气体粘度 液体粘度 导热系数 表面张力 代号 API DELTA PARC MUVDIP MULAND KVDIP SIGDIP
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3.4.1 ASPEN PLUS的物性分析功能
计算ASPEN PLUS数据库中所有的组分的热力学 性质以及传递性质； 生成简单的图表，验证物性模型和数据的准确性。
例3-1：采用ASPEN PLUS的理想气体方法（Ideal Gas Method）查找水在1 atm和100~500℃范围内 的摩尔体积和压缩因子。
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 Property Estimation并选择物性估算选项。
Redlich-Kwong-Soave
Nothnagel Hayden-O Connell HF状态方程
第三章 ASPEN PLUS的物性数据库及其应用解读
第三章 ASPEN PLUS物性数 据库及其应用
第三章 ASPEN PLUS的物性数据库及其应用 3.1 基础组分数据库 3.2 如何建立物性模型 3.3 性质集 3.4 物性计算与分析实例
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3.1 基础组分数据库
ASPEN PLUS物性数据库的数据包括：
COLUMN
5000 lbmol/hr 丙酮：10 mole % 水：90 mole %
BTMS
规定: 丙酮回收率为99.5 mole %
理想方法
预计所需理论级 大约费用（美元） 11 520,000
状态方程方法
7 390,000
活度系数模型方法
42 880,000
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3.2 ASPEN PLUS的物性方法和模型
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固有性质
物性
代号
物性
代号
分子量 临界温度
临界压力 临界体积
MW TC
PC VC
临界压缩因子 偏心因子
偶极距 回转半径
ZC OMEGA
MUP RGYR
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标准态下的物性
物性 生成热 生成自由能 沸点 标准沸点下 的摩尔体 积 汽化热 凝固点 相对密度 代号 DHFORM DGFORM TB VB DHVLB TEP SG 物性 API重度 溶解度参数 等张比容 气体粘度 液体粘度 导热系数 表面张力 代号 API DELTA PARC MUVDIP MULAND KVDIP SIGDIP
ASEPN PLUS的物性计算模型分类
类别 详细内容 状态方程模型 活度系数模型 蒸汽压和液体逸度模型 汽化热模型 摩尔体积和密度模型 热容模型 溶解度关联模型 其它 粘度模型 导热系数模型 扩散系数模型 表面张力模型 一般焓和密度模型 煤和焦碳的焓和密度模型
第9章ASPENPLUS应用简介
总目录
本章目录
9.1
9.2
9.3
2、设置模拟流程
（3）在红色标记处，确定所需要连接的物 流，当整个流程结构确定以后，红色标记 消失，说明流程设置工作完成，按Next按 钮，系统提示下一步需要做的工作。
3 2 FLASH MIXER1
图9-9 Aspen plus 流程设置图
4 1 SPLITER 5
总目录
本章目录
9.1
9.2
9.3
4、输出模拟结果
获取数据文件的步骤如下:
• • •
1.点击File，在其下拉式菜单中选取Export。 2.在弹出的Export对话框中，选择文件的保存类型为 “Report File” ，见图9-11 。 3.在文件名中输入文件名，点击保存，就可以在相关文 件夹中找到此文件。
6 PUMPER
7
总目录
本章目录
9.1
9.2
9.3
3、输入各种数据
（1）当流程的参数没有完全输入时，系统自动打开 数据浏览器（data browse）使用户了解哪些参数需 要输入，并以红色标记显示。 （2）在组分（component）一栏中，输入流程的组 分，也可以通过查找功能从Aspen数据库中确定需 要的组分。 （3）在物性计算方法栏（Properties－> Specification）确定整个流程计算所需的热力学方 法。
4、在图9-4中，选择要安装的模块，Aspen Plus
必选，第一次安装时不要选择和online及web相关 模块，单击Next，系统弹出图9-5。
图9-4 Aspen Plus 软件安装（四）
总目录
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关联式参数
物性 ANTOIN蒸汽压关联式参数 理想气体热容关联式参数 WASTON关联式参数 RACKETT液体容积方程关联式 CAVETT综合方程参数 CAVETT综合关联式参数 代号 PLXANT CPIG DHVLWT RKTZRA DHLCAT PLCAVT 参数个数 9 11 5 1 1 4
SEALCHASD-HILDEBRNUD方 程参数 标准液体容积方程参数 水溶解度方程参数 AUDRADE液体年度关联式参数
VLCVT1
VLSTD WATSOL MULAND
1
3 5 5
第 7 页
功能团参数
物性 UNIFAC方程功能团的Q参数 UNIFAC方程功能团的P参数 UNIFAC方程功能团的相互作用参数
代号 GMUFQ GMUFP GMUFB
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3.2 ASPEN 的物性方法和模型
类别 详细内容 状态方程模型 活度系数模型 蒸汽压和液体逸度模型 汽化热模型 摩尔体积和密度模型 热容模型 溶解度关联模型 其它 粘度模型 导热系数模型 扩散系数模型 表面张力模型 一般焓和密度模型 煤和焦碳的焓和密度模型
讲义P85-88，表3-12 Chau-Chyun Chen and Paul M. Mathias, Applied Thermodynamics for Process Modeling, AIChE Journal,2002 Vol. 48, No. 2:194-200 Selecting Thermodynamic Models for Process Simulation of Organic VLE and LLE Systems
第 9 页
热力学性质模型
传递性质模型
非常规固体性质模型
状态方程
表达物质的压力、体积、温度及成分之间的数学关系式， 叫做状态方程。 最简单的状态方程式是pV=nRT。它仅适合于理想气体的模
型，所以，对实际气体只能近似地应用于低压力范围。
文献上发表了许多在不同程度上近似的(经验的或半经验的)、 用于实际物质的状态方程式，例如范德华方程（van der Waals equation），维里方程，Redlich-Kwong方程，PengRobinson方程，Benedict-Webb-Rubin方程，马丁-侯方程 （Martin-How equation）方程等。
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液体活度系数性质方法
液体活度系数模型 NRTL UNIFAC UNIQUAC VAN LAAR WILSON 汽相状态方程
理想气体定律 Redlich-Kwong
Redlich-Kwong-Soave
Nothnagel Hayden-O′Connell HF状态方程
ASPEN PLUS物性数据库的数据包括离子种类、 二元交互参数、离子反应所需数据等。共含 5000个纯组分、40000个二元交互参数、5000个 二元混合物及与250000多个混合物实验数据的 DETHERM数据库接口和与In-house（内部）数 据库接口。 系统数据库 用户数据库
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第 12 页
热力学模型选择方法
对非极性或弱极性物系，可采用状态方程法。 该法利用状态方程计算所需的全部性质和汽 液平衡常数。 极性物系，采用状态方程与活度系数方程相 结合的组合法，即汽相采用状态方程法，液 相逸度采用活度系数法计算，液相的其它性 质采用状态方程或经验关联式法。
第 13 页
热力学模型选择方法
第三章 ASPEN PLUS的物性数据库及其应用
化工过程分析与合成
基于ASPEN PLUS的应用
万辉
第三章
ASPEN PLUS的物性数据库及其应用
3.1 基础物性数据库 3.2 ASPEN PLUS的物性方法和模型 3.3 性质集 3.4 物性计算与分析实例
第 2 页
3.1 基础物性数据库
PUREXX 数据库
包括多于5000多个组分（大多数为有机物）的参数， 这是ASPEN PLUS纯组分参数的主要数据源。
（1）与状态无关的固有属性，如分子量、临界参数、偏 心因子等； （2）标准状态下一定相态的属性，如25℃时的标准生成 热、标准燃烧热、标准生成自由能等； （3）一定状态下的属性，如各温度下的热容、饱和蒸汽 压、粘度等，通常以一定的方程形式关联，将方程参数作 为基础物性数据。 （4）其他专用模型参数，如UNIFAC模型的官能团信息。
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固有性质
物性 分子量 临界温度 临界压力 临界体积
代号 MW TC PC VC
物性 临界压缩因子 偏心因子 偶极距 回转半径
代号 ZC OMEGA MUP RGYR
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标准态下的物性
物性 生成热 生成自由能 沸点 标准沸点下的 摩尔体积 汽化热 凝固点 相对密度 代号 DHFORM DGFORM TB VB DHVLB TEP SG 物性 API重度 溶解度参数 等张比容 气体粘度 液体粘度 导热系数 表面张力 代号 API DELTA PARC MUVDIP MULAND KVDIP SIGDIP
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状态方程模型
用于气相和液相处于理想状态的体系（如 1、IDEAL理想状态性质方法 减压体系、低压下的同分异构体系） 2、用于石油混合物的性质方法：BK10、 用于炼油(如原油塔、减压塔和乙烯装置的部分工艺过程） CHAO-SEA、GRAYSON 3、针对石油调整的状态方程性质方法： PENG-ROB用于气体加工、炼油及化工应用。（如气体加工装置、原油塔及乙烯装置） 、RK-SOAVE 4、用于高压烃应用的状态方程性质方法： 处理高温、高压以及接近临界点的体系（如气体管线传输或超临界抽提） BWR-LS、LK-PLOCK 、PR-BM、RKS-BM 5、灵活的和预测性的状态方程性质方法： PRMHV2、 PRWS、PSRK、RK-ASPEN 、 计算高温、高压、接近临界点混合物及在高压下的液 -液分离的体系。（如乙二醇 气体干燥、甲醇脱硫及超临界萃取） RKSMHV2 、RKSWS、SR-POLAR