1、2.7.2.2 Aspen-plus通用化工模擬系統(tǒng)及應用（上機實習）6第9章 ASPEN PLUS 應用簡介 9.1 概述 9.2 ASPEN PLUS基本操作 9.3 ASPEN PLUS 應用實例 目錄目錄9.1 概述1、物性2、單元操作、單元操作3系統(tǒng)實現(xiàn)策略系統(tǒng)實現(xiàn)策略9.19.29.3目錄目錄9.1 概述 在物性部分中包括基礎物性數(shù)據(jù)庫、熱力學性質(zhì)和傳遞物性，下面分別加以介紹。基礎物性數(shù)據(jù)庫 ASPENPLUS中含有一個大型數(shù)據(jù)庫，共含有近900種純物質(zhì)的32類物性（分子量、Pitzer偏心因子、臨界性質(zhì)、標準生成自由能、標準生成熱、正常沸點下的汽化潛熱、回轉(zhuǎn)半徑、凝固點、偶極矩、

2、比重等）；同時還有理想氣體熱容方程式的參數(shù)、Antoine方程的參數(shù)、液體焓方程系數(shù)。對UNIFAC和UNIQUAC方程的參數(shù)也收集在數(shù)據(jù)庫中，在計算過程中，只要所用組分在數(shù)據(jù)庫中存在，則可自動從數(shù)據(jù)庫中取出基礎物性進行熱力學性質(zhì)和傳遞物性的計算。物性物性9.19.29.3目錄目錄9.1 概述熱力學性質(zhì)和傳遞物性 在模擬中用來計算熱力學性質(zhì)和傳遞物性的模型和各種方法的組合共有43種。計算理想混合物汽液平衡的拉烏爾定律、烴類混合物的Chao-Seader、非極性和弱極性混合物的REdilich-Kwong-Soave、BWR-Lee-Starling、Peng-Robinson。強的非理想液態(tài)混

3、合物的活度系數(shù)模型主要有UNIFAC、UNIQUAC、Wilson、NRTL；計算純水和水蒸氣的模型ASME及用于脫硫過程中含有水、二氧化碳、硫化氫、乙醇胺等組分的Kent-Eisenberg模型等。有兩個模型分別計算石油混合物和液體體積。傳遞物性模型可計算氣體、液體的粘度、擴散系數(shù)、導熱系數(shù)及液體表面張力。計算每一種傳遞物性基本上有一種模型可供選擇計算。9.19.29.3目錄目錄物性物性9.1 概述燃燒物數(shù)據(jù)庫 燃燒物數(shù)據(jù)庫是計算高溫氣體性質(zhì)的專用數(shù)據(jù)庫。該數(shù)據(jù)庫含有常見燃燒物的59種組分的參數(shù)，其溫度可高達6000K，而用ASPENPLUS主數(shù)據(jù)庫，當溫度超過1500K以上時，計算結(jié)果不夠

4、精確。但是燃燒物數(shù)據(jù)庫只適用于部分單元操作模型對理想氣體的計算。9.19.29.3目錄目錄物性物性9.1 概述ASPEN PLUS 中共有二十多個單元操作模型，如混合、分割、換熱、閃蒸等，另外換包括間歇反應器、多塔精餾、靈敏度分析與工況分析模塊。 多塔精餾多塔精餾 用于對多個多級分餾裝置相互聯(lián)接系統(tǒng)的嚴格模擬。能處理帶有側(cè)流氣體、泵循環(huán)、旁路和外部換熱器的復雜分餾操作。間歇反應器間歇反應器 用來模擬單相或兩相間歇式反應器。反應器可有一個連續(xù)進料或一個連續(xù)出料。采用緩沖罐的辦法使間歇反應器與模擬流程的穩(wěn)態(tài)物流相連接。靈敏度分析靈敏度分析 用戶通過給定某一變量作為靈敏度分析變量，通過改變此變量的值

5、模擬出操作結(jié)果的變化情況。工況分析工況分析 為了對同一流程作幾種操作工況的運行分析，可采用工況分析模塊。它除對基本工況進行模擬外，還要對一系列工況中的每個工況進行流程模擬。單元操作單元操作9.19.29.3目錄目錄9.1 概述 數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)輸入 ASPENPLUS的輸入是由命令方式進行的，即通過三級命令關鍵字書寫的語段、語句及輸入數(shù)據(jù)對各種流程數(shù)據(jù)進行輸入。輸入文件中還可包括注解和插入的 FORTRAN語句，輸入文件命令解釋程序可轉(zhuǎn)化成用于模擬計算的各種信息。解算策略解算策略ASPENPLUS所用的解算方法為序貫模塊法，對流程的計算順序可由用戶自己定義，也可由程序自動產(chǎn)生。對于有循環(huán)回路或設計

6、規(guī)定的流程必須迭代收斂。所謂設計規(guī)定是指用戶希望規(guī)定某處的變量值達到一定的要求，例如要規(guī)定某產(chǎn)品的純度或循環(huán)流股的雜質(zhì)允許量等。對設計規(guī)定通過選擇一個模塊輸入變量或工藝進料流股變量，加以調(diào)節(jié)以使設計規(guī)定達到要求值。關于循環(huán)物流的收斂方法有威格斯坦法（Wegstein）、直接送代法、布羅伊頓法、虛位法和牛頓法等，其中虛位法和牛頓法主要用于收斂設計規(guī)定。 結(jié)果輸出結(jié)果輸出 可把各種輸入數(shù)據(jù)及模擬結(jié)果存放在報告文件中，可通過命令控制輸出報告文件的形式及報告文件的內(nèi)容，并可在某些情況下對輸出結(jié)果作圖。在物流結(jié)果中包括：總流量、粘度、壓力、汽化率、焓、熵密度、平均相對分子質(zhì)量及各組分的摩爾流量。 系統(tǒng)實

7、現(xiàn)策略系統(tǒng)實現(xiàn)策略9.19.29.3目錄目錄9.2 ASPEN PLUS基本操作9.2.1 ASPEN PLUS 的啟動 9.2.2模擬流程的設置 9.2.3 輸入物流數(shù)據(jù)及其它參數(shù)的輸入 9.2.4 結(jié)果的輸出9.19.29.3目錄目錄9.2.1 ASPEN PLUS 的啟動 1、在程序菜單中打開Aspen plus user interface,啟動Aspen plus 。2、在彈出的對話框中，用戶可以選擇Blank Simulation（新流程）、Template（模板）和Using an Existing Simulation(打開一個已有的流程)。 3、確定用戶服務器的位置，使用缺省

8、項，按OK鍵，系統(tǒng)出現(xiàn)成功連接的消息框。否則打開控制面板，重新啟動Aspen License Manager。 4、系統(tǒng)進入Aspen plus 主界面 。9.19.29.3目錄目錄9.2.2模擬流程的設置 1、當我們選定了合適的單元模塊，就可以放到流程區(qū)中去。2、 在畫好流程的基本單元后，就可以打開物流區(qū)，用物流將各個單元設備連接起來。3、 進行物流連接的時候，系統(tǒng)會提示在設備的哪些地方需要物流連接，在圖中以紅色的標記顯示。4、在紅色標記處，確定所需要連接的物流，當整個流程結(jié)構確定以后，紅色標記消失，按Next按鈕，系統(tǒng)提示下一步需要做的工作。 9.19.29.3目錄目錄9.2.3 輸入物流

9、數(shù)據(jù)及其它參數(shù)的輸入 1、當流程的參數(shù)沒有完全輸入時，系統(tǒng)自動打開數(shù)據(jù)瀏覽器（data browse）使用戶了解哪些參數(shù)需要輸入，并以紅色標記顯示。2、在組分（component）一欄中，輸入流程的組分，也可以通過查找功能從Aspen數(shù)據(jù)庫中確定需要的組分。3、在物性計算方法欄（Properties Specification）確定整個流程計算所需的熱力學方法。4、設置物流的參數(shù)，包括壓力、溫度、濃度等等。5、設定設備的參數(shù)，如塔板數(shù)，回流比。6、當數(shù)據(jù)瀏覽器中的紅色標記沒有以后，按Next按鈕系統(tǒng)提示所有的信息都輸入完畢，可以進行計算了。9.19.29.3目錄目錄9.2.4 結(jié)果的輸出結(jié)果的

10、輸出 當Aspen 對整個流程計算完畢以后，在數(shù)據(jù)瀏覽器中的結(jié)果匯總（Results Summary)中可以看到模擬的結(jié)果。 9.19.29.3目錄目錄9.3 ASPEN PLUS 應用實例1 下面以甲醇-二甲醚-水3元混合物精餾塔的模擬計算為例，具體說明ASPEN PLUS的應用步驟。首先假設系統(tǒng)已進入ASPEN PLUS 的主界面，具體過程如下： 1、在單元模塊區(qū)選擇Columns，在它的下層菜單中選擇Radfrac，在其彈出的精餾塔圖示中選擇第一行中的第三圖例 。9.19.29.3目錄目錄9.3 ASPEN PLUS 應用實例22、將鼠標移到流程區(qū)，并單擊，在流程區(qū)出現(xiàn)一個塔，將鼠標移到

11、物流、能流區(qū)，單擊，將在塔上出現(xiàn)需要連接的物流（用紅色表示），鼠標移到紅色標記前后，通過拖動連接上進出單元的物流。3、當連接單元物流上的紅色標記消失后，表明單元流程已建立，單擊“N ”。 4、系統(tǒng)彈出的對話框，在“Title”中輸入模擬流程名稱，在“Units of measurement” 選擇輸入、輸出數(shù)據(jù)的單位制，一般選擇米制。選Accounting輸入任意名輸入模擬流程名稱單位制5、單擊“N ” ，系統(tǒng)彈出的模擬流程組分對話框，在“Component ID”下分別輸入“1、2、3”，在對應的“Formula”下分別輸入“H2O、CH4O、C2H6O”，對前兩種物質(zhì)，系統(tǒng)會自動辨識，系統(tǒng)

12、會自己添上組分名稱，而對于第3種物質(zhì)，由于有多種可能，系統(tǒng)會彈出給你選擇的對話框，選擇二甲醚即可。可利用find功能查找所要物質(zhì)6、單擊“N ”，系統(tǒng)彈出物流特性估算方法對話框，在對話框中選擇“P-R”方法。在實際應用中，具體的物流特性依據(jù)具體情況。7、單擊“N ”，系統(tǒng)彈出如右圖的輸入物流基本情況對話框，主要有流量（8kmol/hr）、壓力（8kg/sqcm）、溫度（30），摩爾分率（0.4,0.27,0.33）。8、單擊“N ”，系統(tǒng)彈出如右圖塔設備基本情況設置對話框，設置塔板數(shù)為5，冷凝器的形式為全凝器，回流比為2，塔頂引出物流量為2.5kmol/hr,以及其它各參數(shù)，再單擊“N ”，系

13、統(tǒng)彈出塔壓情況對話框，輸入各種壓力。輸入流股數(shù)據(jù)選ENG,MET或SI得到不同單位輸出計算得各流股參數(shù)控制面板的收斂計算報告Methnol-water-C2h6OStream ID123FromB2B2ToB2PhaseMIXEDLIQUIDLIQUIDSubstream: MIXED Mole Flowkmol/hr 1 3.200000 .0111320 3.188868 2 2.1600004.05930E-3 2.155941 3 2.640000 2.484809 .1551914Total Flowkmol/hr 8.000000 2.500000 5.500000Total Fl

14、owkg/hr 248.4822 114.8034 133.6789Total Flowl/min 120.9540 2.976680 2.448722TemperatureK 303.1500 304.7808 252.9223Pressureatm 7.742729 7.000000 7.000000Vapor Frac .3204337 0.0 0.0Liquid Frac .6795663 1.000000 1.000000Solid Frac 0.0 0.0 0.0Enthalpycal/mol -57412.58 -48550.36 -64610.30Enthalpycal/gm

15、-1848.425 -1057.250 -2658.286Enthalpycal/sec-1.2758E+5 -33715.53 -98710.18Entropycal/mol-K -51.10232 -75.21134 -50.83365Entropycal/gm-K -1.645263 -1.637830 -2.091468Densitymol/cc1.10235E-3 .0139977 .0374345Densitygm/cc .0342392 .6427932 .9098548Average MW 31.06028 45.92135 24.30525Liq Vol 60Fl/min 5

16、.504894 2.914604 2.59029010 結(jié)果匯總按stream table得如下流股表（自動加在流程圖下。）11.塔分析 打開Blocks中的B 1文件夾的Results Summery后，點擊Plot中的Plot Wizard, 進入如下界面：點擊選擇相應的圖標，做出塔中分布圖溫度分布組分分布氣液流量分布下面做出塔中溫度分布圖：填寫橫縱座標Block B2: Temperature ProfileStageTemperature K12345255260265270275280285290295300305310315Temperature K各塔板溫度分布圖各塔板流量分布圖

17、Block B2: Molar Flow RateStage NFlow kmol/h1234512345678910111213141516Vapor FlowLiquid Flow同樣方法可以做出流量分布，塔壓分布等等Block B2: Pressure ProfileStagePressure /atm123456.46.56.66.76.86.977.17.27.37.47.57.67.7Pressure /atm各塔板壓力分布nView nInput Summery and HistorynData nSetup, Components, Properties, Streams, B

18、locksnToolsnRunn模擬完成后,可由工具條了解：12. Aspen History 計算過程報告（View）nn +n + + +n + + +n + + +n + + + + +n + + + + + + + + +n + + + + + + + + +n + + + + + + + + +n + + + + + + + + + + +n + + + + + + + + + + + + + + +n + + + + + + + + + + + + + + +n + + + + + + + + + + + + + + +n + + + + + + + + + + + + + + +

19、 + +n + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +n + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +n + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +n + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +n + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +n + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +n + + + + + + + + + + + + + + + + + +

20、+ + +n + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +n + + + + + + + + + + + + + + + + +n + + + + + + + + + + + + + + +n + + + + + + + + + + + + + + +n + + + + + + + + + + + + + + +n + + + + + + +n + + +n + + +n + + +n ASPENTECH + + +n + + +n FLOWSHEET SIMULATION + + +n FOR THE PROCESS INDUSTRIES + + +n

21、+n TMn AAAAA SSSSS PPPPP EEEEE NN N PPPPP L U U SSSSSn A A S P P E N N N P P L U U S n AAAAA SSSSS PPPPP EEEEE N N N PPPPP L U U SSSSSn A A S P E N NN P L U U Sn A A SSSSS P EEEEE N N P LLLLL UUUUU SSSSS n Input Summery輸入報告（View）n;n;Input Summary created by Aspen Plus Rel. 11.1 at 08:11:53 Mon Mar 9

22、, 2009n;Directory E:USERS我的文檔課程教學化工系統(tǒng)工程化工系統(tǒng)工程稿2009工程Aspen Filename C:DOCUME1ADMINI1LOCALS1Tempapf.tmpn;nTITLE distillation nIN-UNITS MET nDEF-STREAMS CONVEN ALL nACCOUNT-INFO USER-NAME=LL nDATABANKS PURE11 / AQUEOUS / SOLIDS / INORGANIC / &n NOASPENPCDnPROP-SOURCES PURE11 / AQUEOUS / SOLIDS / IN

23、ORGANIC nCOMPONENTS n WATER H2O / n METHA-01 CH4O / n DIMET-01 C2H6O-1 nFLOWSHEET n BLOCK C201 IN=FEED OUT=D WnASPEN PLUS IS A TRADEMARK OF HOTLINE:n ASPEN TECHNOLOGY, INC. U.S.A. 888/996-7001n TEN CANAL PARK EUROPE (32) 2/724-0100n CAMBRIDGE, MASSACHUSETTS 02141 n 617/949-1000n PLATFORM: WIN32 FEBR

24、UARY 27, 2009 n VERSION: 11.1 Build 192 FRIDAY n INSTALLATION: TEAM_EAT 2:53:25 P.M. n THIS COPY OF ASPEN PLUS LICENSED TO nn ASPEN PLUS (R) IS A PROPRIETARY PRODUCT OF ASPEN TECHNOLOGY, INC.n (ASPENTECH), AND MAY BE USED ONLY UNDER AGREEMENT WITH ASPENTECH.n RESTRICTED RIGHTS LEGEND: USE, REPRODUCT

25、ION, OR DISCLOSURE BY THEn U.S. GOVERNMENT IS SUBJECT TO RESTRICTIONS SET FORTH IN n (i) FAR 52.227-14, Alt. III, (ii) FAR 52.227-19, (iii) DFARS n 252.227-7013(c)(1)(ii), or (iv) THE ACCOMPANYING LICENSE AGREEMENT,n AS APPLICABLE. FOR PURPOSES OF THE FAR, THIS SOFTWARE SHALL BE DEEMEDn TO BE UNPUBL

26、ISHED AND LICENSED WITH DISCLOSURE PROHIBITIONS.n CONTRACTOR/SUBCONTRACTOR: ASPEN TECHNOLOGY, INC. TEN CANAL PARK,n CAMBRIDGE, MA 02141.n * INPUT SUMMARY *nCURRENT RUNn ORIGINAL RUN FEBRUARY 27, 2009 n 2:53:25 P.M. FRIDAY n INPUT FILE: _1404jip.inm n RUN ID : _1404jipn 1 ;n 2 ;Input file created by

27、Aspen Plus Rel. 11.1 at 14:53:19 Fri Feb 27, 2009n 3 ;Directory C:Program FilesAspenTechWorking FoldersAspen Plus 11.1 Runid _UNNAMEDn 4 ;n 5n 6n 7n 8 TITLE distillationn 9n 10 IN-UNITS METn 11n 12 DEF-STREAMS CONVEN ALLn 13n 14 ACCOUNT-INFO USER-NAME=LLn 15n 16 DATABANKS PURE11 / AQUEOUS / SOLIDS /

28、 INORGANIC / &n 17 NOASPENPCDn 18n 19 PROP-SOURCES PURE11 / AQUEOUS / SOLIDS / INORGANICn 20n 21 COMPONENTSn 22 WATER H2O /n 23 METHA-01 CH4O /n 24 DIMET-01 C2H6O-1n 25n26 FLOWSHEETn 27 BLOCK C201 IN=FEED OUT=D Wn 28n 29 PROPERTIES PENG-ROBn 30n 31 PROP-DATA PRKIJ-1n 32 IN-UNITS METn 33 PROP-LIS

29、T PRKIJn 34 BPVAL WATER METHA-01 -.0778000000n 35 BPVAL METHA-01 WATER -.0778000000n 36n 37 STREAM FEEDn 38 SUBSTREAM MIXED TEMP=30. PRES=8. MOLE-FLOW=8.n 39 MOLE-FRAC WATER 0.4 / METHA-01 0.27 / DIMET-01 0.33n 40n 41 BLOCK C201 RADFRACn 42 PARAM NSTAGE=5n 43 COL-CONFIG CONDENSER=TOTALn 44 FEEDS FEE

30、D 3n 45 PRODUCTS D 1 L / W 5 Ln 46 P-SPEC 1 7.n 47 COL-SPECS MOLE-D=2.5 MOLE-RR=2.n 48n 49 EO-CONV-OPTIn 50 ;n 51 ;n 52 ;n 53 ;n 54 ;n * INPUT TRANSLATOR MESSAGES *n INFORMATION (ESBPLD.1) n BINARY PARAMETERS PRKIJ (DATA SET 1) FOR MODEL ESPRSTD n ARE RETRIEVED FROM SDF TABLE. TABLE NAME = ESPRSTD n n n PDF updated TIME = 8.11nn * CALCULATION TRACE *n DISTILLATION n * FLOWSHEET ANALYSIS MESSAGES *n FLOWSHEET CONNECTIVITY BY STREAMS n STREAM SOURCE DEST STREAM SOURCE DESTn FEED - C201 D C201 - n W C201 - n FLOWSHEET CONNECTIVITY BY BLOCKS n BLOCK INLETS OUTLETSn C201 FEED D