Aspen模型参数的获取
（4）Aspen 与Excel 数据的关联
1 点击
2 点击
4 选择
3 点击
（2）分析工具Tool的使用
分析纯组分的物性 分析二元组分 PXY，TXY 分析三元组分 剩余曲线
（3）TooL 分析物流
必须先选定物流
查看NIST 数据库中纯组分的物性参数的实验值 和计算值
获取物性模型计算所需要的各个参数
各个模型参数的具体含义参见《Aspen Properties
Aspen Plus
例子：共沸精馏
醋酸乙烯—醋酸—水体系 热力学方法——NRTL-RK 常压操作
分层器，Decant，Flash3中
1st liquid phase 指的轻相 2nd liquid phase 指的重相（来自）利用物性集在流股报告中报告 物性
在流程的物流报告中报告混合物恒压热容 （CPMX）、混合物密度（RHOMX）、混 合物的粘度（MUMX）、饱和蒸汽压 （PL）、汽化热（DHVL）
ASPEN-0-5B-ASPEN物性方法和模型5-6章
ASPEN PLUS 10 版 物性方法和模型
5-2
第 5 章 电解质模拟
于电解质溶液化学反应 离子 盐和不挥发性分子溶质可能会作为附加真实组分出现 这些 组分被定义为
l 溶剂 水是水溶液电解质系统的溶剂 对于混合溶剂电解质系统 除了水之外还有 其它的溶剂组分
l 分子溶质是非溶剂化合物的分子组分 它们以分子形式存在于液相中 所有的分子 溶质都用亨利定律处理 它们经常是超临界组分
这两个组分集对电解质过程模拟的处理有较大的影响 表观组分通常对一些电解质过程 有较大关系 因为过程的测量值通常用表观组分来表示 对于其它电解质过程 使用真实离 子来表示是描述一个电解质系统特性的唯一方法 因此表观组分或真实组分的选择取决于你 模拟的电解质类型
在一个电解质系统中可能会出现三种类型的分子组分 溶剂 分子溶质 和电解质 由
Pitzer 方程
Pitzer 方程是一个维里展开方程 该模型在低浓度下需要二级参数 在高浓度下需要二 级和三级参数 对于单个强电解质水溶液系统和多组分强电解质水溶液系统 从稀释溶液到 六个摩尔的离子强度范围内 该方程都能成功地计算 其误差在实验误差范围内 Pitzer 1973) Pitzer 方程还被扩展来模拟弱电解质水溶液系统(Chen et al. 1982) 它为许多工业电 解质水溶液系统提供了一个精确地描述电解质的非理想性的在热力学上一致的模型
l 液 (水溶液) 相平衡(例如 计算有机酸溶液与碱溶液滴定的 PH 值) l 汽-液(水溶液))平衡(例如 用盐作为萃取介质的萃取蒸馏 和酸性水汽提) l 液(水溶液))-液(有机)相平衡(例如 烃-酸水系统和金属的液-液抽提) l 盐沉淀的液(水溶液))-固平衡(例如 有机盐或无机盐的结晶) 要模拟一个电解质系统 你必须正确地标识所有相关的化学反应 在溶液中的发生的物 理的相互作用有时由假定化学反应处于平衡状态来描述 溶解的化学理论仅用于实际的化学 反应 关于溶液化学反应不正确的假设是反应化学系统模拟不精确的主要原因 使用 Electrolyte Expert System(电解质专家系统)标识出所有相关的化学反应 从这个反 应集开始 你可以根据需要删除和/或增加反应以正确地表示你模拟的过程 你可以使用 Reactions Chemistry 表页描述溶液化学反应和输入化学反应平衡常数 然 而 我们强烈推荐你使用 Component.Main(组分主)表页上的 Elec 按钮并让 Electrolyte Expert System(电解质专家系统)为你建立性质规定 对于有一个绝缘常数小于 10 的溶剂的系统 不会发生离子反应 因此 对这样的系统 ASPEN PLUS 省略所有的溶液化学计算 如果你在 Reactions Chemistry(反应化学)窗口上定义这些反应 ASPEN PLUS 就会检查 找出不可能的和多余的反应 如果这样的反应存在 ASPEN PLUS 就会在计算期间把它们 忽略掉
aspen找热力学临界参数方法
由 ASPEN PLUS 估计的参数意义
由ASPEN PLUS 估计的参数纯组分常数参数描述模型*MW 分子量TB 正常沸点TC 临界温度PC 临界压力VC 临界体积ZC 临界压缩因子DHFORM 在25 时的标准生成热DGFORM 在25 时的标准Gibbs生成自由能OMEGA Pitzer偏心因子DHVLB 在TB时的汽化热VB 在TB时的液体摩尔体积VLSTD 标准液体体积RGYR 回转半径DELTA 在25 时的溶解度参数GMUQR UNIQUAC R 参数UNIQUACGMUQQ UNIQUAC Q 参数UNIQUACPARC 等张比容**DHSFRM 在25 时的固体生成焓DGSFRM 在25 时的固体Gibbs生成能DHAQHG 无限稀释水溶液的生成焓Helgeson DGAQHG 无限稀释水溶液Gibbs生成能Helgeson S25HG 在25 时的熵Helgeson温度相关性质关联式参数参数描述模型*CPIG 理想气体热容Ideal Gas Heat Capacity/DIPPR CPLDIP 液体热容Liquid Heat Capacity, DIPPR CPSPO1 固体热容Solid Heat CapacityPLXANT 蒸汽压力Antoine/Wagner第8 章性质参数估计ASPEN PLUS 10 版物性方法和模型8-2 DHVLWT 汽化热Watson/DIPPRRKTZRA 液体摩尔体积Rackett/DIPPR OMEGHG Helgeson OMEGA 热容系数Helgeson CHGPAR Helgeson C 热容系数HelgesonMUVDIP 蒸汽粘度Chapman-Enskog-Brokaw/DIPPR MULAND 液体粘度Andrade/DIPPRKVDIP 蒸汽导热系数Stiel-Thodos/DIPPRKLDIP 液体导热系数Sato-Riedel/DIPPRSIGDIP 表面张力Hakim-Steinberg-Stiel/DIPPR。
ASPEN模型
ASPEN：微观经济模拟模型本文提出了ASPEN模型，它是由Sandia国家实验室基于美国经济提出的一种新的基于agent的微观经济模拟模型。
该模型的显著特征为：允许大量的经济主体同时进行活动，各行其职，互不干扰。
ASPEN的性质包括：a）复杂的消息传递系统使得不同的agent之间可以互相传递消息。
b)通过遗传算法来仿真某些agent的学习过程。
c）相对完整的金融体系（包括银行系统和债券市场等）。
同时，本文给出了模型运行的结果。
1 介绍本文将描述ASPEN模型，他是由Sandia国家实验室（SNL）基于美国经济提出的一种新的基于agent的微观经济仿真模型。
该模型运行在SNL的多台并行大型计算机上。
ASPEN是基于Agent的蒙特卡罗模拟，模型中的每个个体（Agent）都代表现实社会中的真实决策者。
整个宏观经济的特性是通过所有Agent的微观活动来体现的。
ASPEN是由一系列的agent所组成的，家庭agent 通过工作获取收入，收入用于下文所提到的四类消费品、存入银行或者进行投资。
有四种类型的企业agent，生产四种类型的产品，即汽车制造企业和房地产企业、非耐用必需品（如食物）生产企业、随收入变动的非耐用消费品生产企业。
所有的企业都使用资本、设备以及劳动力来生产自己的产品。
此外，基于建模的需要，所有企业都采用遗传算法分类器系统（GALCS）为产品制定价格。
同时还有一个政府agent。
该agent的作用除了聚集收入、销售、税收外，还负责运行社会保护系统（如为失业者提供收入），执行公共职能，以及在政府收入出现赤字时采取相应措施。
此外，还有一系列的金融agent，包括，1）银行agent，负责吸收储蓄，向个人和企业提供贷款，投资债券；2）联邦储备agent，负责执行扩张型或紧缩型财政政策；3）金融市场agent，负责调节市场上政府、银行和家庭之间的供求关系。
该模型也有不足之处，忽略了现实经济环境中的一些重要因素，如没有考虑国防，服务业，股票等。
AspenPlus应用基础-分离过程-1
Sep 组份分离器
Sep 模块可以接受多股输 入物流，输出多股物流，并把 输入混合物中的各个组份分别 按照指定的比例分配到每一股 输出物流中去。
Sep —— 连接
Sep 模块的连接图如下：
Sep — 模型参数
Sep 模块的模型参数有 3 组： 1、设定 (Specifications)
3、液沫夹带
( Liquid Entrainment in Vapor Stream)
分别设定两个液相被夹带入汽相中 的分率。
Flash3 — 应用示例（1）
流量为 1000 kg/hr、压力为 0.11 MPa 、含乙醇30 %w、正己烷30%、水40 %w 的饱和蒸汽在蒸汽冷凝器中部分冷凝，冷 凝物流的汽/液比（摩尔）=1/9。求离开冷 凝器的汽、液、液三相的温度、质量流量 和组成。
Flash2 —— 模型参数
Flash2 模块的模型参数有 3 组：
2、有效相态 ( Valid Phase) （1） 汽-液相（Vapor-Liquid) （2）汽-液-液相（Vapor-Liquid-Liquid) （3）汽-液-游离水相
（Vapor-Liquid-Free Water) 从以上 3个参数中选定 1 个。
Flash2 — 应用示例（2）
流量为 1000 kg/hr、压力为 0.5 MPa 温度为120 ℃ 、含乙醇70 %w、水30 %w的物料绝热闪蒸到0.15 MPa。求 离开闪蒸器的汽、液两相的温度、流 量和组成。
Flash2 — 应用Байду номын сангаас例（3）
流量为 1000 kg/hr、压力为 0.2 MPa 温度为20 ℃ 、含丙酮30 %w、水70 %w的物料进行部分蒸发回收丙酮， 求丙酮回收率为90%时的蒸发器温度 和热负荷以及汽、液两相的流量和组 成。
Aspen模拟
西安科技大学
ASPEN PLUS 能做什么
进行工艺过程严格的能量和质量平衡计算
预测物流的流率、组成和性质
功
预测操作条件和设备尺寸
能
减少装置的设计时间、进行设计方案比较
帮助改进当前工艺
回答“如果…那会怎么样”的问题 在给定的限制内优化工艺条件 辅助确定一个工艺约束部位
西安科技大学
ASPEN PLUS 基本概念
用来计算热力学性质和迁移性质决定模拟精确性的关键西安科技大学单元操作模型及其主要功能分离器热交换器混合器和分流器?heater通用加热器器?heatx热交换器?mheatx多股物流的热交换器?hetran管壳式换热器?aerotran空冷式换热器?hxflux热传递计算?htrixist与htri的接口?mixer通用混合?split分流?fsplit子物流分流?sep组分分割?sep2两产品分离?flash2两相闪蒸?flash3三相闪蒸?decanter液液倾析器西安科技大学单元操作模型及其主要功能反应器压力改变固体处理?pyield收率反应器?rstoic化学计量反应器器?rcstr连续搅拌釜式反应器?rplug活塞流反应器?requil两相化学平衡反应器?rgibbs通用相平衡和化学平衡反应器?rbatch间歇式反应器?pump泵料浆泵?compr单级压缩膨胀机机?mcompr多级压缩膨膨胀机?pipeline多段管线压降降?pipe单段管线压降?valve阀压降?radfrac严格法精馏?multilfrac严格法多塔精馏?extrac严格法萃取?dstwu简算法精馏设计型?distl简算法精馏核算型型?scfrac简算法多塔精馏?petrofrac石油炼制分馏塔西安科技大学单元操作模型及其主要功能用户模型固体处理器流控制器?user有限进出流股?user2无限进出流股?hierarchy分层结构?cyclone旋风分离器?rsp静电除尘器?fabfl纤维过滤器?vscrub文丘里涤气器?crush破碎机?screen筛选机?hycyc水力旋风分离器?filter转鼓过滤器?cfuge离心过滤器?swash固体洗涤器?ccd逆流倾析器?crystallizer结晶器?dryer干燥器?mult乘法器?dupl复制器?clchng流股复类器?select物流选择器?analyzer物流分析器?qtvec热负荷控制器?measurement测量器西安科技大学物性方法和模型描述热力学性质传递性质方法分类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常用推荐方法与煤相关应用推荐的物性方法煤的粉碎研磨solids分离和清洗过滤旋风分离沉降洗涤solids煤燃烧prbmrksbm煤气化prbmrksbm煤液化prbmrksbmbwrls酸性气体吸收使用prwsrkswsprmhv2rksmhv2psr
AspenPlus应用基础-反应器-2
(Langmuir-Hinshelwood-Hougen-Watson)
2、幂律型 (Power Law) 3、反应精馏型 (Reac-Dist)
Reactions —— 反应设定
每一个化学反应对象可以包含多个化 学反应，每个反应都要设定计量学参 数和动力学参数/平衡参数。 1、计量学参数(Stoichiometry) 2、动力学参数 (Kinetic) 3、平衡参数 (Equilibrium)
RPlug — 模型设定(1)
设定反应器类型，共有五种类型：
1、指定温度的反应器 (Reactor with specified temperature)，有三种方式设定操作温度：
(Residence Time & Phase Volume Fraction)
必须输入物料在反应器中的总平均停 留时间和气相/凝聚相所占的体积分率。
RCSTR —— 设定方式
设定方式有 7 个可选项：
7、相停留时间和体积分率
(Phase Residence Time & Volume Fraction)
量为 32.5 m3/hr。加料甲醛水溶液的浓度为 6.3 kmol/m3，流量为
32.5 m3/hr。求 35 C 下乌洛托品的产量和输入氮气流量 ，并分
析反应温度在 20~60 C 范围里对甲醛转化率的影响。
RPlug — 平推流反应器
性质：反应器内完全没有返混。可模拟 单、两、三相的体系。只能处理 动力学控制反应。可模拟换热夹 套。
Reactions — 动力学参数(2)
LHHW型的反应速率方程：
aspen 求解物性参数
求混合物的比容：v=m 3/mol在Aspen 中求比容，可以考虑利用v=体积流量/摩尔流量。
选择压缩机作为模拟的模块。
选择等熵压缩，设置出口压力只要稍高于进口压力就可以了。
例如：求取630kmol/h 的CO ，1130kmol/h 的H2O ，189Kmol/h 的CO2和63Kmol/h 的H2组成的混合物在1atm 和500K 下的比容。
用RK 方程。
根据上面的结果就可知进料的体积流率是82443.568m 3/h,摩尔流率是2012Kmol/h 。
那么计算比容=382443.56840.976/2012m kmol 。
求进料物流中气相分率：选择flash 作为模拟的模块，在设置flash 参数时，要求温度与压力都与进料物流的一致，这样在flash 中的就只进行单纯的气相与液相的分离，而不会发生气相进入液相或液相进入气相的情况，这样就可以根据flash 出口物流中的气液组分得到进料的气相分率等情况。
例如：在180F 及70psia 时，进料物流中丙烷、正丁烷、正戊烷、正辛烷的摩尔分率是0.1、 0.3、0.4 、0.2。
例如：下列物流离开精馏塔，其状态是138psia和197.5F。
如果压力被降低（绝热）到51psia，气相分率和温度是多少。
（提示在flash2前放一个阀，由阀的阻。
求解化学反应平衡时的各组分的多少：选择RGibbs反应器，只要将出口的温度与压力设置好就可以知道该条件下达到化学平衡时的各组分的量。
只要利用该方法计算的结果求出平衡常数K，与实际的常数作比较就可以了。
例如：水煤气变换制氢的化工过程222CO H O CO H+⇔+，在平衡时222co Hco H Oy yKy y=，由热力学数据给出500k时，K=148.4，按照化学计量比进料，求化学反应达到平衡时的平衡组分。
根据最后的反应结果计算K=0.9210.921135.91430.0790.079⨯=⨯，与给定的结果有些差别。
ASPEN_PLUS(PRO_II)官方用户指南1-2
得到 影响模型的物性列表 模型用来计算一种以上的物 性 例如状态方程 模型选项代码 选项代码用来规定特殊的计算选项
非常规组分的物性方法
非常规组分仅有的计算物性是焓和密度 下表列出了可采用的模型 对这些模型的详细 说明参见 ASPEN PLUS 物性方法和模型 第三章 这个表显示了一般的模型 物性 ENTHALPY DENSITY 模型 ENTHGEN DNSTYGEN 属性要求 GENANAL GENANAL
DENSITY
非常规组分的表格式模型是:
7-15
ASPEN PLUS 10 版 用户指南
第 7 章 物性方法
本页已使用福昕阅读器进行编辑。 福昕软件（Ｃ）２００５－２０１０，版权所有， 仅供试用。
模型 ENTHLTAB DNSTYTAB
物性 ENTHALPY DENSITY
规定非常规组分模型
规定用来计算非常规组分物性的模型: 1. 从 Data 菜单 单击 Properties 2. 双击 Advanced 文件夹 3. 选择 NC-Props 窗口 4. 在 Property Methods 页的 Component 列表框中 选择一个组分 5. 规定焓和密度模型 ASPEN PLUS 自动的给你规定的模型填充需要的组分属性
数据
确定模拟要求的物性数据
依据模拟的类型 你的模型将需要不同的参数 下面章节描述一些基本性质计算要求的 参数 这些计算是 l 质量和能量平衡模拟 l 亨利定律 l 热力学参考状态 为了得到有意义的结果 许多状态方程和活度系数模型需要二元参数 若想根据所选性 质方法确定需要的参数 对于你选择的每种物性方法 参见 ASPEN PLUS 物性方法和模 型 中的 物性方法表
检索纯组分参数
第五章 aspen模型分析功能
第 12 页
步骤5：
第 13 页
可以定义多个分析所需的变量，如下图所示：
第 14 页
操纵变量
步骤6：
在变化(Vary)表单中输入操作变量 (Manupulated variable)的类型、名称和具体变 量(variable) 变化范围
值列表 下限上限和等距点的个数（#Point） 上限下限和点间的增量（Incr）
22 Methylcyclohexane(MCH) Recovery Column
第 31 页
5.2 设计规定
设计规定：指定要操纵（调整）的一个模块输入变 量、过程进料物流变量或其它模拟输入变量来满足 规定。 设计规定通过调整一个由用户指定的输入变量来达 到它的目标。 被采集变量：为一个流程变量或一些流程变量的函 数指定一个你所希望的值。 被操纵变量：选择调整一个模块输入变量或过程进 料变量以便满足设计规定。
第 32 页
设计规定的收敛
设计规定产生必须迭代求解的回路。缺省情况下，ASPEN PLUS为每个设计规定生成一个收敛模块并排序。
在物流或模块输入中提供的被操纵变量的值被用作初始估值。
规定还必须有一个允差的方程是：
|规定值-计算值|<允差
通过选择相应Convergence（收敛）模块的Results（结果）页 面，可以查看收敛模块的摘要和收敛历史。
第 54 页
优化的步骤
创建一个优化问题。 标识目标函数中所用的被采集变量。 为一个被采集变量或一些被采集变量的函数 指定目标函数，并标识出与问题有关的约束。 标识出为使目标函数最大或最小而被调整的 模拟输入变量，并指定它们可被调整的上下 限。 定义优化问题的约束条件。 输入可选的Fortran语句。