Aspen_模拟物性数据分析
Aspen plus分析混合物露点、热容、平均分子量的方法
Aspen分析混合物露点、热容、平均分子量的方法首先，打开软件，进入物性分析
（1）点“next”图标，进入下一步
（2）此界面继续点“next”
(3)输入各组分物质，后点下一步。
（4）选择计算方法。
选择“PENG-ROB”，点下一步；
（5）出现一个界面，再点下一步
（6）出现如下界面，点确定
（7）出现如下界面，先别急，等下再回来完成此步。
（8）点下面的prop-sets，（因为要分析哪些物性，需要我们自己来设定）
（9）选择new，点OK
（10）选择cpmx等相关物性
CPMX：混合物恒压热容
TDEW：混合物某压力下的露点
MWMX：混合物的平均分子量
（11）选好后，点next，点“new”。
出现如下界面，这是刚才第7步出现的界面。
（12）输入各组分的含量。
（虽然单位是kmol/h，我们所模拟的这些参数只需要知道各组分的比例就可以得出了。
不管怎么输，只要比例正确就可以了）
Next
从180度开始，到250度结束，每隔5度计一个点（13）把刚才选择的物性，添加到结果列表中。
（14）运行后，点results，查看结果
（15）结果
注：CPMX：混合物热容。
只要压力、温度、组分含量任意一个改变，此数据就要重算。
TDEW：某压力下的露点。
压力、组分含量任意一个改变，此数据就要重算。
MWMX：混合物平均分子量。
只和组分含量相关。
ASPEN物性查询方法
ASPEN物性查询查询物性数据库，在Aspen Plus中的10.0以上任何一个版本中都可以进行的。
1。
查看纯物质物性：在填写Component的那个页面，点击“Review”，就可以。
2。
察看二元物性：在Properties的那里面很容易看到，相信很多朋友都会。
3。
其他需要计算的物性，而不是数据库中直接定义的物性，需要定义Property Set，Run以后再看。
4。
如果要看物性曲线，需要在Setup中将Run Mode修改为Property Analysis，然后定义后续的Property Analysis就好了。
这些都是与流程无关的，在Aspen Plus中就可以完成。
如果你有Aspen Properties，直接用Aspen Properties Database Manager 可以直接进行组分的定义、性质数据的查看等等，还可以建立自己的物性数据库。
1、开始--->程序--->Aspen tech--->aspen--->engineer suite--->aspen plus 2006--->aspen properties database manager2、点击三次确定后--->在左栏选择console root--->aspen physical properties database--->nist 06--->selected compounds--->find compound3、输入你要查找的物质，双击，在selected compounds的下一级菜单中会出现你选择的物质。
4、点击properties and parameters--->pure 在右边的view 下面compounds中选择你选择的物质，在databanks选择all 或者nist-trc，在properties中选择all，然后下面显示的就是该物质的所有物性。
Aspenplus化工物性数据和相平衡数据的查询与估算PPT教学课件
第7页/共45页
1.1.1从文献中查找 • 1.1.1.2 外文工具书 • ⑵ CRC handbook of chemistry and physics，美国CRC Press公司出版。其中含 有约20000种物质的准确、可靠和最新的化学物理数据。第1版于1913问世，此后 几乎逐年进行修订再版，后来又改为每两年再版一次，内容不断扩充更新。目前 最新版本为2012年出版的第92版(网络版)，其主要目录见表1-4。
2
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1.1 化工物性数据的查询
• 1.1.1从文献中查找 • 1.1.1.1 中文工具书 • ⑴ 化工辞典，王箴主编，化学工业出版
社出版. • 最新版本是2000年出的第4版，共收词
16000余条。
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1.1.1从文献中查找 • 1.1.1.1 中文工具书 • ⑵ 石油化工基础数据手册,卢焕章主编，化学 工业出版社1982. • 共两篇，第一篇介绍各种化工介质物理、化学 性质和数据的计算方法；第二篇将387个化合 物的各种数据列成表格．以供查阅。 • 这些数据包括临界参数，及其在一定温度、压 力范围内的饱和蒸汽压、汽化热、热容、密度、 粘度、导热系数、表面张力、压缩因子、偏心 因子等16个物理参数。 • 1993年,化学工业出版社出版了由马沛生主编 的石油化工基础数据手册续编，包含552个新 化合物的21项物性。
14
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1.2 纯物质的物性估算
纯物质物性估算 一般包括3个方面
一是基础物性，如常压沸点、熔点、临 界温度、临界压力、临界比容、临界压 缩因子、偏心因子、偶极矩等；
二是与温度相关的热力学性质，如气 体的热容、粘度、导热系数，液体的 蒸气压、蒸发焓、密度、热容、导热 系数等；
ASPENPLUS的物性方法和模型
2021/7/6
3.1 ASPEN PLUS的物性方法和模型
类别 热力学性质模型
传递性质模型 非常规固体性质模型
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)
输入化合物组份
输入的物性
一般焓和密度模型 煤和焦碳的焓和密度模型
物性模型
外形方程模型
1、IDEAL理想外形性质方法用于气相和液相处于理想形状的体系〔如 减压体系、高压下的同分异构体系〕
2、用于石油混合物的性质方法：BK10、 CHAO-SEA、GRAYSON 用于炼油运用它能用于原油塔、减压塔和乙烯装置的局部工艺进程
5、灵敏的和预测性的外形方程性质方法： PRM计算高H温V、高2压、、接近P临R界点W混合S物及、在高P压下S的R液-K液分、别的R体系K。-〔A如乙S二P醇 EN、 RKS气体M枯燥H、甲V醇脱2硫、及超R临界K萃S取〕WS、SR-POLAR
液体活度系数性质方法
液体活度系数模型
NRTL UNIFAC UNIQUA
极性物系，采用外形方程与活度系数方程相 结合的组合法，即汽相采用外形方程法，液 相逸度采用活度系数法计算，液相的其它性 质采用外形方程或阅历关联式法。
进程工业推荐运用的热力学方法
Galen J. Suppes选择方法
for aqueous organics, NRTL for alcohols, Wilson for alcohols and phenols, Wilson for alcohols, ketones, and ethers Wilson or
使用aspen查物性(精)
1.新建一个Aspen临时文件，选Template,选Blank Simulation也一样2.选择“PropertyAnalysis”3.按“N→”继续，Aspen中“N→”表示下一步，设置完当页后点这个按钮就会自动到下一页的设置页面中，以下类似4.输入标题，随便输入注意图中红色方框，是设置该aspen文档的默认单位集，默认是ENG，即英制单位，其温度是“F”，后边会讲到。
点“N→”下一步5.输入“water”或者”H2O”都可以，点回车后图片如下继续点“N→”下一步6.选择“Process type”，常用物性方法计算类型，里面是不同的物性方法分类，比如当前选择的“COMMON”为常用方法，”CHEMICAL”化学工艺计算，“ELECTROL ”为电解质计算，不同的物质计算要选择不同的物性计算方法集，当然同一种物质也可在不同物性方法集中的选择物性计算方法，不同的物性计算方法集计算出来的物性会有所区别，精确度也不一样，具体见附件本例中选择“COMMON”集即可7.然后选择计算方法“STEAMNBS”此表为水和蒸汽计算8. 继续点“N→”下一步后如图，点确定即可9.点“New”10.选“GENERIC”，普通即可11.方框内设置流量及流量表示方法和单位，有摩尔，质量，体积12.这里设置温度和压力，注意温度和压力单位，英制单位默认温度为…F‟，压力为‟psia‟ ,“rearly”的帖子“如何用ASPEN11.1查询物理性质”中默认为…C‟，这是因为他在第4张图片中默认单位选的METCKGCM或SI-CBAR，至于单位集可百度13.我们将压力设置为一个大气压，选择温度为变化量14.选中“Temperature”,点击“Range/List”选择结果列表方式在“rearly”的帖子“如何用ASPEN11.1查询物理性质”中，他设置的”Lower”为10，很多海友反应计算结果报错，这就是开头第4项默认单位选择的问题，英制中温度单位为“F”，10F=-12℃，这时候的水已经成冰了，就不是计算方法“STEAMNBS”水和蒸汽计算范围了，所以会报错，故最低应设成32以上15.选中“HXDESIGN”点“>”右移，HXDESIGN是计算热交换为主，下面计算密度，热容等等，可参考下面的英文解释16.选择完成后不要点“N→”下一步，这里还有一个定义你想查询的物性，这个是可选的点击左边树形图，选择方框所示MASSVFRA：混合物的气相分率MASSFLMX:混合物的质量流率HMX:混合物的焓RHOMX:混合物的密度CPMX:混合物的恒压热容PCMX：混合物临界状态下的临界压力MUMX：混合物粘度KMX：混合物的导热系数SIGMAMX:表面张力MWMX：混合物分子量单位可根据个人习惯选择，物性可右键删除17.一路确定计算完毕，点击上图中红色方框内图标查看计算结果18.点击左边树状图方框内文件夹图标，最后得到计算结果如下可见变量“TEMP”变量中温度单位为‟F‟，点击改成“C”后就是我们熟悉的摄氏度了。
Aspen_Plus推荐使用的物性计算方法
A s p e n_P l u s推荐使用的物性计算方法-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1做模拟的时候物性方法的选择是十分关键的，选择的十分正确关系着运行后的结果。
是一个难点，高难点，而此内容与化工热力学关系十分紧密。
首先要明白什么是物性方法比如我们做一个很简单的化工过程计算，一股100C,1atm的水-乙醇(1:1的摩尔比，1kmol/h）的物料经过一个换热器后冷却到了80C,,问如分别下值是多少1.入口物料的密度，汽相分率。
2.换热器的负荷。
3.出口物料的汽相分率，汽相密度，液相密，还可以问物料的粘度，逸度，活度，熵等等。
以上的值怎么计算出来好，我们来假设进出口的物料全是理想气体，完全符合理想气体的行为，则其密度可以使用PV=nRT计算出来。
并且汽相分率全为1，即该物料是完全气体。
由于理想气体的焓与压力无关，则换热器的负荷可以根据水和乙醇的定压热熔计算出来。
在此例当中，描述理想气体行为的若干方程，比如涉及至少如下2个方程：=nRT，=CpdT. 这就是一种物性方法（aspen plus中称为ideal property method)。
简单的说，物性方法就是计算物流物理性质的一套方程，一种物性方法包含了若干的物理化学计算公式。
当然这例子选这种物性方法显然运行结果是错误的，举这个例子主要是让大家对物性方法有个概念。
对于水-乙醇体系在此两种温度压力下，如果当作理想气体来处理，其误差是比较大的，尤其对于液相。
按照理想气体处理的话，冷却后仍然为气体，不应当有液相出现。
那么应该如何计算呢想要准确的计算这一过程需要很多复杂的方程，而这些方程如果需要我们用户去一个个选择出来，则是一件相当麻烦的工作，并且很容易出错。
好在模拟软件已经帮我做了这一步，这就是物性方法。
对于本例，我们对汽相用了状态方程，srk,液相用了活度系数方程(nrtl,wilson,等等），在aspen plus中将此种方法叫做活度系数法。
应用ASPEN模拟氨合成回路的物性方法分析
2010年第29卷增刊CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS ·481·化工进展应用ASPEN模拟氨合成回路的物性方法分析解光燕1，叶枫1，王中博1，薛援2，丁苏文1（1新疆大学化学化工学院，新疆乌鲁木齐 830046；2中国石油乌鲁木齐石化公司，新疆乌鲁木齐 830019）摘 要：对化工模拟软件Aspen Plus 11.1的应用进行了研究和探索，并用此软件，对某化肥厂氨合成回路流程进行模拟计算，探讨选择适宜的物性方法，并对不同温度区间，对模拟结果的影响进行了讨论。
结果表明，根据工艺气体的组成及高温高压的操作条件，选择PENG-ROB和ELECNRTL 物性方法比较适宜，并能得到精确可靠的结果。
关键词：Aspen Plus；过程模拟；物性方法；氨合成在实际工厂流程模拟中，对于不同的物系应选用相对应的物性方法，才能得到与实际工况比较接近的计算结果，这样建立起的模拟平台才能为实际的生产或流程改造提供可靠的理论依据。
本文通过对合成氨装置的氨合成回路进行模拟，探讨Aspen Plus用于氨合成回路的适宜的物性方法。
1 流程模拟1.1 流程的建立某化肥厂氨产量为日产1000 t，简要的基本流程（如图1）为新鲜气与循环气混合压缩23 MPa经冷却后进入合成塔反应，反应后的气体经过换热冷却到10 ℃后进入氨分离器分离将液氨分离，分离后的气体小部分驰放，剩余的作为循环气循环使用。
1.2 单元模块的选择氨合成装置的主要单元设备如图1所示，包括反应器（合成塔）、产品分离罐、换热器、加热冷却器等。
氨合成塔R1、R2选用RStoic模块，分离罐V1选用flash2模块，换热器和加热冷却器E1、E2、E3、E4、E5、E6、E7全部都是在两个物流之间的换热，因此都选用用heatx模块，物流分流器S1用Fsplit模块。
1.3 物性方法的选择Aspen Plus软件功能强大，其中嵌入了比较全面的物性方法，可选择应用于不同特性（极性或非极性）和不同操作条件（高温高压，常温常压，或低温低压等）下的物系。
aspen模拟大作业
设计人员： *** 指导教师： *** 班 级： ***级**班
聊城大学 Liaocheng University
1
1
一 设计要求
两塔串联分离乙醇-正丙醇-正丁醇混合物。进料流 率100kmol/h，进料组成为乙醇：正丙醇：正丁醇 =1:3:1（摩尔比），饱和液体进料，操作压力为常 压。
20
五 RadFrac精细计算
2.2 正丙醇提纯塔中各塔板的温度
聊城大学 Liaocheng University
1
21
五 RadFrac精细计算
2.3 正丙醇提纯塔的再沸器与冷凝器的热负荷
聊城大学 Liaocheng University
1
22
五 RadFrac精细计算
2.4正丙醇提纯塔的水力学分析
1.2 乙醇提纯塔的设计值
聊城大学 Liaocheng University
1
6
四 DSTWU模块简单计算
1.3乙醇提取塔的模拟结果
聊城大学 Liaocheng University
1
7
四 DSTWU模块简单计算
1.3乙醇提取塔的模拟结果
聊城大学 Liaocheng University
1
8
四 DSTWU模块简单计算
2.4.1 板式塔
聊城大学 Liaocheng University
1
23
五 RadFrac精细计算
2.4.2 填料塔
聊城大学 Liaocheng University
1
24
总模拟结果
聊城大学 Liaocheng University
1
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物性分析 Property analysis
进入property analysis的方法
• 法1 通过访问工具菜单的交互方法可以快速容 易的生成许多图表
• 法2 从data Browser(数据浏览)菜单中的Prope rty Analysis (物性分析)文件夹Property Analys is,这种方法最灵活.
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流股中物性数据的查看
通过Properties/pro-set新建物性集 选择新建New
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流股中物性数据的查看
通过Properties/pro-set新建物性集 在Physical properties下查找所需要的物性名 称，
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流股中物性数据的查看
通过Properties/pro-set新建物性集 在Physical properties下查找所需要的物性名 称，
练习 • 选择不同的物性方法,画出乙醇-水的Txy图 NRTL, WILSON , PENG-R, RSK,等方法
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气液平衡VLE中的非理想性
甲醇-水物系的非理想行为
课堂练习：完成图1.13的绘制
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1.气液平衡基础 1.7 VLE中的非理想性
乙醇-水物系的非理想行为
课堂练习：完成图1.14的绘制
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交互生成物性分析—纯组分-蒸汽压
蒸气压是纯化学组分的一种物理属性。即某特定温 度下，当气液两相均存在时该纯化学组分所具有的压 力。蒸气压仅与温度有关，与组成无关，这种相关性 很强，当温度增长时，蒸气压呈指数式增长。
12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 1.5 1.7 1.9 2.1 2.3 2.5 2.7 2.9 3.1 3.3 3.5 ln Ps(with Ps in mmHg) lnPS(Benzene) lnPS(Toluene)
气液平衡基础--泡点
露点
• 3）绘制模拟流程图（Separators/Flash2）
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气液平衡基础--泡点/露点
• 4）定义进料流股
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气液平衡基础--泡点/露点
• 5）定义单元操作
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气液平衡基础-- 泡点/ 露点
• 6）运行模拟计算，查看结果
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气液平衡基础--泡点/露点
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三元图
C4 1
Feed composition： ZC4=0.2 ZC5=0.5
0.2 0 C6 0 0.51C5图 三元体系图
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三元图
三元混合规则： 若两股三元物流彼此混合，则混合物的组成（坐标为z1和z2）在以x1-x2 表示的三元体系图上，必然处于两股物流对应坐标点的连线上。
6.75
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气液平衡基础--泡点/露点
泡点：液体混合物处于某压力下开始沸腾的温度， 称为混合物在这压力下的泡点温度 露点：气体混合物处于某压力下开始凝结的温度， 称为混合物在这压力下的露点温度 最常见的VLE 问题就是已知系统总压P 和液相组成 (即各个xj 的数值)，计算气液相平衡时的温度和气相 的组成yj；或者已知系统总压P 和气相组成(即各个yj 的数值)，计算气液相平衡时的温度和液相的组成xj
选择property sets
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流股中物性数据的查看
setup/report options下选streams， 选择prope rty sets 选择需要的物性集，运行，查看Results Sum mary文件夹下的streams
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两股出料闪 蒸 三股出料闪 蒸
目的
确定热和相态条件
用途
闪蒸器, 蒸发器, 分离罐, 单级分 离罐 倾析器, 带有两个液相的单级分 离罐 倾析器, 带有两个液相无汽相的 单级分离罐 组分分离操作，例如，当分离的 详细资料不知道或不重要时的蒸 馏和吸收 组分分离操作，例如，当分离的 详细资料不知道或不重要时的蒸 馏和吸收
第44页
三元物系的残余曲线
Aspen绘制三元体系残余曲线 – 1）调用界面
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三元物系的残余曲线
Aspen绘制三元体系残余曲线 – 2）设置面板
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三元物系的残余曲线
Aspen绘制三元体系残余曲线 – 3）计算结果
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流股中物性数据的查看
通过例题， 流股中物性数据的查看 通过Results Summary文件夹下的streams 查看流股的性质。如果所查找的物性数据 没有，可通过properties/pro-set新建物性 集。 以露点为例说明，物性数据的查看。
第8页
交互生成物性分析-纯组分
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交互生成物性分析-纯组分
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交互生成物性分析-纯组分
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交互生成物性分析--二元系统物性
可以生成二元系统的常用相图,用于
检测数据和参数值的有效性 估计非理想程度 检测共沸物存在 检测两相存在 检测模型外推质量
第12页
交互生成物性分析--二元系统物性
【例题】利用闪蒸单元操作，完成以下例题
• 物系：苯，甲苯，其中苯的摩尔分率为0.2,
P=106.7kPa下，求：
1）溶液的泡点温度及平衡气相组成
2）溶液的露点温度及平衡液相组成
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共沸混合物
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共沸混合物
第39页
共沸混合物
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交互生成物性分析—三元共沸曲线图
• 三元共沸曲线可以绘制三元混合物在全回 流下的组成曲线.通过曲线可以观察到存在 的共沸物并限制共沸物影响分离度. • 使用三元共沸曲线可以预测可能的分离’选 择夹带剂和分析塔的潜在操作问题. • 三元共沸曲线可用于非理想的化学体系以 及代表这种体系的物性方法.例如活度系数 基准的物性方法如NRTL, WILSON, UNIQUAC ,UNIFAC.不能使用电解质物性方法
利用ASPEN PLUS进行 物性分析
1
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物性分析 Property analysis
可通过以下方法使用property analysis • 单独运行 • 在flowsheet(流程图) 中运行 • 在data regression(数据回归) 中运行
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物性分析 Property analysis
Flash3
确定热和相态条件
Decanter 液-液倾析器
确定热和相态条件
Sep
组分分离器
把入口物流组分分离到 出口物流
Sep2
两 股 出 料 组 把入口物流组分分离到 分分离器 两个出口物流
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1.气液平衡基础 1.5 泡点
• 1）添加组分
露点
• 2）选择热力学模型（Peng-Rob）
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图1.8 丙烯/丙烷的xy图
第18页
交互生成物性分析--二元系统物性
图形智能 系统
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交互生成物性分析--二元系统物性
第20页
交互生成物性分析--二元系统物性
第21页
交互生成物性分析--二元系统物性
第22页
气液平衡基础 ----物性方法
第23页
气液平衡基础---物性方法
对于精馏计算而言最重要的问题是选择一种合适的物性方法以精确 的描述所选化学组分的相平衡。
1000/T(with T in K)
提示： 利用物性分析工具
Tools/analysis/property/pure 温度升高
图1.1 苯、甲苯的蒸气压曲线
第7页
交互生成物性分析—纯组分
• 确认set up(设定), component(组分), properties( 性质)规定已经完成
• 在tools(工具)菜单中选择analysis(分析),后选择 property,再选择pure.
在Tools(工具)菜单中选择analysis(分析),后选择prope rty, 再选择Binary 对于Binary Analysis的三种分析类型. Txy 给定压力下,温度对液相(x)和气相(y)组成 列表 Pxy 给定温度下,压力对液相(x)和气相(y)组成 列表 混合吉布斯能 在给定温度和压力下,吉布斯能 对液相的列表
第29页
气液平衡基础-- 泡点/ 露点
【例题】利用闪蒸单元操作，完成以下例题
• 物系：苯，甲苯，其中苯的摩尔分率为0.2,
P=106.7kPa下，求：
1）溶液的泡点温度及平衡气相组成
2）溶液的露点温度及平衡液相组成
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Aspen中的单元操作模型 -- Separators
模型
Flash2
说明
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流股中物性数据的查看
通过Properties/pro-set新建物性集 在Physical properties下查找所需要的物性名 称，建立物性集后，在setup/report options 下选streams
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流股中物性数据的查看
通过Properties/pro-set新建物性集 在Physical properties下查找所需要的物性名 称，建立物性集后，在setup/report options 下选streams
Aspen中，物性方法可分为：
理想物性方法 状态方程物性方法 逸度系数物性方法 专用系统物性方法
其中，最常用的物性方法为：
Chao-Seader法 van Laar法 SRK法 Wilson 法 Unifac 法 NRTL法
Peng-Rob 法
第24页
气液平衡基础---物性方法
第25页
气液平衡基础---物性方法
C4
D，xD,C5=0.05 xD,C6≈0