化工流程模拟实训Aspen Plus教程 第10章工艺流程模拟.ppt
AspenPlus高级班课件(前3天)
©1998 AspenTech. All rights reserved.
24
3.1
3.2
Three-Phase Options（101）
Vapor-liquid-liquid （101）
3.3
3.4
Vapor-liquid-Freewater Condencer（102）
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已知条件
基本工况：见教材83-84页。
Introduction to Aspen Plus for Petroleum Processes
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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)
Introduction to Aspen Plus for Petroleum Processes
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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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AspenPlus教程
1. 可以使用Aspen Plus的插入模块（Insert）功能，重复使用流程模 型的某一部分，例如一个酸性气体净化模型，一组物性输入数据。也 可以建立用户自已的Inserts， 并存入用户插入模块库（Library）来 应用。
Slide 2 Li Kuiwu © 2002 Aspentech Beijing Office
第2页
Aspen Plus培训
Aspen Plus软件的发展史
Aspen Plus是大型通用流程模拟系统，源于美国能源部七十年代后期在 麻省理工学院（MIT）组织的会战，开发新型第三代流程模拟软件。该 项目称为“过程工程的先进系统”（ Advanced System for Process Engineering，简称ASPEN），并于1981年底完成。1982年为了将其商品 化，成立了AspenTech公司，并称之为Aspen Plus。 该软件经过近20年来不断地改进、扩充和提高,已先后推出了十个版本, 成为举世公认的标准大型流程模拟软件。全球各大化工、石化、炼油等 过程工业制造企业及著名的工程公司都是Aspen Plus的用户。 以Aspen Plus严格机理模型为基础,还逐步发展起来了针对不同用途、不 同层次的Aspen工程套件(Aspen Engineering Suite,简称AES)产品系列。 Aspen Plus是工程套件的核心,可广泛地应用于新工艺开发、装置设计优 化，以及脱瓶颈分析与改造。此稳态模拟工具具有丰富的物性数据库， 可以处理非理想、极性高的复杂物系；并独具联立方程法和序贯模块法 相结合的解算方法，以及一系列拓展的单元模型库。此外还具有灵敏度 分析、自动排序、多种收敛方法，以及报告等功能。
ASPEN_PLUS_介绍及模拟实例
ASPEN PLUS的热力学模型（适用体系）
非理想体系——采用状态方程与活度系数相 结合的模型；
原油和调和馏分；
水相和非水相电解质溶液； 聚合物体系。
ASPEN PLUS的热力学模型（状态方程）
• • • • • • • • • • Benedict-Webb-Rubin-Lee-Starling（BWRS）； Hayden-O’Connell； 用于Hexamerization的氢-氟化物状态方程； 理想气体模型； Lee-Kesler（LK）； Lee-Kesler-Plocker； Peng-Robinson（PR）； 采用Wong-Sandler混合规则的SRK或PR； 采用修正的Huron-Vidal-2混合规则的SRK或PR； 用于聚合物的Sanchez-Lacombe模型。
• • • • • • API酸水方法； Braun K-10； Chao-Seader； Grayson-Streed； Kent-Eisenberg； 水蒸气表。
ASPEN PLUS的物性分析工具
• 物性常数估算方法：可用于分子结构或其他易测 量的物性常数（如正常沸点）估算其他物性计算 模型的常数。 • 数据回归系统：用于实验数据的分析和拟合。 • 物性分析系统：可以生成表格和曲线，如蒸汽压 曲线、相际线、t-p-x-y图等。 • 原油分析数据处理系统：用精馏曲线、相对密度 和其他物性曲线特征化原油物系。 • 电解质专家系统：对复杂的电解质体系可以自动 生成离子或相应的反应
目标：塔顶馏出物甲醇纯度>99.95wt%，塔 底水纯度>99.90wt%。
步骤
启动程序
选择单位制和运算类型
用户界面
1. Aspen Plus 的过程流程图
化工流程模拟AspenPlus实例教程第二版教学设计
化工流程模拟AspenPlus实例教程第二版教学设计前言化工流程模拟软件AspenPlus是化工专业学生必须掌握的核心软件之一。
本教程旨在帮助学生更好地理解和掌握AspenPlus，达到合格的工程师所需的技能。
本教程主要面向化工专业大学生，通过实例教授AspenPlus软件的使用方法，提高学生的分析和模拟化工过程的能力。
通过学习AspenPlus软件，让学生更好地掌握化工过程设计的方法，帮助学生更好地实现化工过程的优化和控制。
教学目标本教程的主要教学目标是：1.通过实例教授AspenPlus的使用方法，让学生掌握AspenPlus的常用功能，能够建立流程模拟模型。
2.帮助学生理解化工流程的基本原理，了解化工流程的主要流程和步骤。
3.通过实例演示，让学生了解化工流程的优化和控制方法，提高学生的工程实践能力。
教学内容第一章：AspenPlus的基本操作在本章中，我们将学习AspenPlus的基本操作方法，包括软件的安装、软件的界面介绍、模型的建立和参数的设置等内容。
第二章：化学工艺流程的建模在本章中，我们将学习如何在AspenPlus中建立化学工艺流程模型。
包括物料平衡的建立、化学反应的设置、热力学模型的选择以及反应器和分馏塔等的建模方法。
第三章：化学工艺过程的优化在本章中，我们将学习如何使用AspenPlus进行化学工艺流程的优化。
包括利用流程模拟来确定最佳操作参数、提高生产效率、降低生产成本等内容。
第四章：化学工艺过程的控制在本章中，我们将学习如何使用AspenPlus进行化学工艺流程的控制。
包括利用流程模拟进行控制策略的制定、建立控制器模型、进行控制系统仿真等内容。
教学策略本教程采用案例教学法和问题学习法相结合的教学策略。
通过向学生提供需要解决的问题，让学生参与到教学过程中，激发学生的学习兴趣，提高学生的参与度和自主学习能力。
在实例教学中，我们将通过模拟化工过程，让学生尝试利用AspenPlus进行模拟，并根据实际情况进行优化和控制。
《化工流程模拟实训—Aspen Plus教程(孙兰义主编)》配套PPS课件第5章 流体输送单元模拟
第5章流体输送单元模拟作者：王丁丁孙兰义目录⏹5.1 概述⏹5.2 泵Pump⏹5.3 压缩机Compr⏹5.4 多级压缩机Mcompr ⏹5.5 阀门Valve⏹5.6 管段Pipe⏹5.7 管线系统Pipeline5.1 概述Aspen Plus提供6种流体输送单元模块（Pressure Changers）5.2 泵Pump⏹Pump模块用于模拟两种设备●泵（Pump）泵是把机械能转换成液体的能量，用来给液体增压和输送液体的流体机械。
●水轮机（Turbine）水轮机是把水流的能量转换为旋转机械能的动力机械，它属于流体机械中的透平机械。
5.2 泵Pump——连接 泵Pump连接示意图输入参数输出结果出口压力（Discharge pressure）所需功率（Fluid power/Brake power）压力增量（Pressure increase）所需功率（Fluid power/Brake power）压力比率（Pressure ratio）所需功率（Fluid power/Brake power）指定功率（Power required）出口压力（Discharge pressure）特性曲线（Use performance curve to determine discharge conditions）所需功率（Fluid power/Brake power）⏹泵Pump模块有5种计算形式出口压力、泵的水力学效率和驱动机效率⏹常用参数指定：指定模型指定参数指定效率⏹特性曲线有三种输入方式：●列表数据Tabular Data●多项式Polynomials●用户子程序User Subroutines⏹特性曲线的数目，有三个选项：●操作转速下的单根曲线Single curve at operating speed；●参考转速下的单根曲线Single curve at reference speed；●不同转速下的多条曲线Multiple curves at different speeds .选择曲线形式设定特性曲线变量选择曲线数目⏹在Curve Data页面中输入特性曲线数据：●特性曲线变量的单位Units of curve variables●每根曲线特性数据表如Head vs. flow tables●每根曲线的对应转速Curve speeds曲线变量单位曲线对应转速输入流量—扬程数据在Efficiencies页面中输入效率数据：输入流量—效率数据当泵的操作转速与特性曲线的转速不同时，还要输入操作转速数据：规定操作转速用多项式表示特性曲线：输入多项式系数5.2 泵Pump ——NPSHR （1）⏹汽蚀余量又叫净正吸头NPSH ，是表示汽蚀性能的主要参数。
第4讲 ASPEN PLUS 换热器的模拟及HTFS的使用 ASPEN与化工过程模拟培训课件
Default No
在严格法模型 中可采用
Yes Default Yes
Yes Yes Yes Yes Default Yes
Yes Yes Yes Default
Yes Default
5.3.2 换热器计算方程
换热器的标准方程是： Q = U × A× LMTD 这里LMTD是对数平均温差，此方程用于纯逆流 流动的换热器。
HeatX——圆缺挡板（2）
圆缺挡板需输入以下参数： 所有壳程中的挡板总数 No. of baffles, all passes 挡板切割分率 Baffle cut (fraction of shell diameter) 管板到第一挡板的间距 Tubesheet to 1st baffle spacing 挡板间距 Baffle to baffle spacing 壳壁/挡板间隙 Shell-baffle clearance 管壁/挡板间隙 Tube-baffle clearance
5.3 两股物流的换热器
功能：在两个物流之间换热
用途：当知道几何尺寸时，对管壳式换热器 进行设计、核算、模拟
HeatX输入规定
窗口名称 Setup
Options Geometry User
Subroutines Hot-Hcurves Cold-Hcurves Block Options Results Detailed Results Dynamic
在简捷法核算模型中，HeatX模型不计算膜
系数，在严格法核算模型中，如果你在传
热系数计算方法中使用膜系数或换热器几
何尺寸，HeatX计算传热系数，使用：
hc = 冷流膜系数
1=1+1
Aspen Plus稳态流程模拟技术介绍
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通用的单元操作模型
▪ Mixer/splitter 混合器和分流器 ▪ Separators 分离器 ▪ Heat Exchangers 热交换器 ▪ Columns 塔器
▪ Pressure Changers 泵和压缩机 ▪ Solids 固体处理 ▪ Manipulators 流程控制器 ▪ User Models 用户模型
每一行是一种类型的变量；如果变量未被规 定或未被计算，则该单元格空白。
每种类型的单元操作模型放 在一个表格里
规定值为蓝色的；计算值为 黑色的。
好处：对模型里所有的单元操作的 输入和输出实现快速浏览
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可视化的指示显示状态 — 快速 找到问题所在。
在线帮助中的新的术语表 新增更多画面显示来展示新功能
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Aspen Plus V7.0在易用性上的提高
模块汇总表格
模块汇总表格允许用户浏览结果和 修改输入条件。
化工过程数值模拟及AspenPlus软件应用
• 环评、安评
• 经济社会效益评价
可研报告、设计报告：Microsoft Office文本处理
Chemoffice、AutoCAD、Visio等分子式、工艺流程图、
设备装配图、总图、平立面布置图
PDMS、PDS等三维配管
Endnote引用参考文献
流程模拟与优化、设备核算、经济评价：Aspen、PROII、ChemCAD等
2019/12/17
浙江工业大学化材学院 刘华彦
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ASPEN PLUS的组成
• 系统实现策略（数据输入－解算－结果输出）
– 提供了交互式图形界面(GUI)：操作方便、灵活 – 按DXF标准格式输出流程图，再转换成其他CAD系统
如AUTOCAD所能调用的图形文件 – 先进的数值计算方法：直接迭代法、正割法、拟牛顿
Model Library 模型库
Model Menu Tabs 模型菜单条
Status Area 状态区
2019/12/17
浙江工业大学化材学院 刘华彦
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数据浏览器（Data Browser）
Up One Level 到上一级
Folder List 文件夹列表
Units 单位
Previous Sheet Input/Results View Menu
Aspen Plus 11.0的安装
• 安装完成后重新启 动计算机，指定 license.dat文件的位 置，完成整个软件 的安装
2019/12/17
浙江工业大学化材学院 刘华彦
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ASPEN PLUS 的启动
AspenTech Aspen Engineering Suite
•常用的模板： •General with Metric Units •Chemicals with Metric Units
Aspen Plus 常压移动床气化工艺模拟
“A本s科p教e学工n程P”国lu家s级大气学生化创新流训练程项目模拟
SEP1模块参数输入
“A本s科p教e学工n程P”国lu家s级大气学生化创新流训练程项目模拟
流股结果输出
“A本s科p教e学工n程P”国lu家s级大气学生化创新流训练程项目模拟
流股结果输出
“A本s科p教e学工n程P”国lu家s级大气学生化创新流训练程项目模拟
“A本s科p教e学工n程P”国lu家s级大气学生化创新流训练程项目模拟
DECOMP模块参数输入
“A本s科p教e学工n程P”国lu家s级大气学生化创新流训练程项目模拟
假定煤热解后的 产物为C、H2、 O2、N2、S、 H2O和ASH，其 中C、H2、O2、 N2、S的含量由 煤的元素分析得 到，H2O和ASH 由工业分析得到
在后面会利用 FORTRAN模块 来计算，在此处 的初始值可随便 输入
“A本s科p教e学工n程P”国lu家s级大气学生化创新流训练程项目模拟
ASH的组分规定
“A本s科p教e学工n程P”国lu家s级大气学生化创新流训练程项目模拟
建立FORTRAN模块RYIELD计算热解产物的产率
“A本s科p教e学工n程P”国lu家s级大气学生化创新流训练程项目模拟
o2n2so2so3h2ono2n2oh2scoco2本科教学工程国家级大学生创新训练项目本科教学工程国家级大学生创新训练项目aspenplus气化流程模拟decompdecomp模块参数输入模块参数输入本科教学工程国家级大学生创新训练项目本科教学工程国家级大学生创新训练项目aspenplus气化流程模拟产物为ch2o2n2sh2o和ash其中ch2o2n2s的含量由煤的元素分析得到h2o和ash由工业分析得到在后面会利用fortran模块来计算在此处的初始值可随便输入本科教学工程国家级大学生创新训练项目本科教学工程国家级大学生创新训练项目aspenplus气化流程模拟ash的组分规定本科教学工程国家级大学生创新训练项目本科教学工程国家级大学生创新训练项目aspenplus气化流程模拟建立fortran模块ryield计算热解产物的产率本科教学工程国家级大学生创新训练项目本科教学工程国家级大学生创新训练项目aspenplus气化流程模拟建立fortran模块ryield计算热解产物的产率定义了9个流程变量其中ult代表煤的元素分析water代表煤的含水量h2ocarbhydrgnnitrgnsulfoxygenash代表对应的热解产物的含量本科教学工程国家级大学生创新训练项目本科教学工程国家级大学生创新训练项目aspenplus气化流程模拟建立fortran模块ryield计算热解产物的产率本科教学工程国家级大学生创新训练项目本科教学工程国家级大学生创新训练项目aspenplus气化流程模拟建立fortran模块ryield计算热解产物的产率本科教学工程国家级大学生创新训练项目本科教学工程国家级大学生创新训练项目aspenplus气化流程模拟建立fortran模块ryield计算热解产物的产率本科教学工程国家级大学生创新训练项目本科教学工程国家级大学生创新训练项目aspenplus气化流程模拟建立fortran模块ryield计算热解产物的产率本科教学工程国家级大学生创新训练项目本科教学工程国家级大学生创新训练项目aspenplus气化流程模拟建立fortran模块ryield计算热解产物的产率本科教学工程国家级大学生创新训练项目本科教学工程国家级大学生创新训练项目aspenplus气化流程模拟fortran语句的输入本科教学工程国家级大学生创新训练项目本科教学工程国家级大学生创新训练项目aspenplus气化流
Aspen化工过程模拟
Read only file detected对 话框在don’t display this message again前打勾后 点确定
重启后运行Aspen，在 connect to engine 里把 save as default connect 打勾然后确定，其他信 息一律点确定，ok，yes
㈢ 单元操作模块
『数据输入－解算－结果输出』
❖Aspen Plus 提供了操作方便、灵活的用户界面－ Model Manager，以交互式图形界面（GUI）来定 义问题、控制计算和灵活地检查结果
2020/5/28
过程模拟与优化 © 2012 DGUT
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2.2 Aspen Plus流程模拟商业软件
2020/5/28
过程模拟与优化 © 2012 DGUT
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2.2 Aspen Plus流程模拟商业软件
Aspen Plus 还提供了灵敏度分析和工况分析模块： 利用灵敏度分析模块，用户可以设置某一变量作为 灵敏度分析变量，通过改变此变量的值模拟操作结 果的变化情况；采用工况分析模块，用户可以对同 一流程几种操作工况的进行运行分析
2.2.1 流程模拟软件介绍
Advanced System for Process Engineering（Aspen）
先进过程工程系统
1976~1981年由MIT主持、能源部资助、55个高校和公司参与开发； 1982年为了将其商品化，成立了AspenTech公司，并称之为Aspen Plus
基于序贯模块法的大型通用稳态过程模拟软件
⑺ 出现插入光盘2选项框时，用虚拟光驱打开镜像安装文件B 继续安装。安装完成后重新启动计算机，指定/确认license.dat 文件的位置，完成整个软件的安装