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1、1 Aspen Plus培训讲义 马后炮化工技术论坛 第2页 马后炮化工技术论坛Http:/ 主要内容 ASPEN PLUS简介 ASPEN PLUS 安装方法及界面介绍 通过实例介绍如何建立模拟模型 模型分析工具使用的基础 第3页 马后炮化工技术论坛Http:/ ASPEN PLUS 简介 A Advanced dvanced S System for ystem for P Process rocess EnEngineeringgineering（ASPENASPEN） 1976198119761981年由年由MITMIT主持、能源部资助、主持、能源部资助、5555个高校和公司个高校和公
2、司 参与开发。参与开发。 19821982年为了将其商品化，成立了年为了将其商品化，成立了AspenTechAspenTech公公 司，并称之为司，并称之为Aspen PlusAspen Plus。 经过经过2020多年不断地改进、扩充和提高多年不断地改进、扩充和提高, ,已先后推出了十多已先后推出了十多 个版本个版本, ,成为举世公认的标准大型流程模拟软件。成为举世公认的标准大型流程模拟软件。 基于序贯模块法的大型通用基于序贯模块法的大型通用稳态过程模拟稳态过程模拟软件。软件。 流程模拟流程模拟使用计算机程序定量模拟一个化学过程的使用计算机程序定量模拟一个化学过程的 特性方程。特性方程。 第
3、4页 马后炮化工技术论坛Http:/ Aspentech系列软件 计计计计划划 / /研研发发发发概念概念设计设计设计设计工工艺设计艺设计艺设计艺设计详细设计详细设计详细设计详细设计施工施工 / /开开车车车车操作操作 / / 资产资产资产资产 管理管理 经济评价/投资估算/进 度管理 热交换器设计 稳态、动态模拟和优化 物性数据和模型 在线应用 工艺知识和数据管理 COMThermo/Aspen Properties/Aspen OLI/DETHERM Hysys/Aspen Plus/Optimizer/Dynamics/Custom Modeler/Aspen WebModels Het
4、ran/AerotranHTFS/Aspen Hetran/Aerotran/Teams RTO Option/Aspen OnLine Concept ( DISTIL/HX-Net)/Aspen Split/Pinch/Water/Utilities Pinch/Water/Utilities Aspen ICARUS Axsys/Aspen Zyqad Aspen FCC/CatRef/Hydrocracker/Hydrotreater/Traflow/FlareNet Polymers Plus/Aspen Plus/Dynamics/Custom Modeler BaSYS (BDK
5、/Process Manuals/Process Tools)/Aspen Plus/Batch Plus/Chromatography/Aspen ADSIM 医药/精细化工 石油精制/管道 聚合物 工艺合成和分析 按功能分类 生命周期 第5页 马后炮化工技术论坛Http:/ ASPEN PLUS 能做什么 功 能 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 预测操作条件和设备尺寸 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 第6页 马后炮化工技术论坛Http:/ 流程图（F
6、lowsheet） ASPEN PLUS 基本概念 模型库（Model Library） 数据浏览器（Data Browser） 流股（Stream） 单元操作模型（Block） 物性方法（Property Method） 直观形象地表示所模拟系统的流程 存放可用单元操作模型的库 页面和表页查看图。具有已经定义的可用 的模拟输入、结果和对象的树状层次视图 表示模拟中所用的物质流、热量流或功流 表示实际装置所用的各个设备 一批方法和模型。用来计算热力学性质 和迁移性质，决定模拟精确性的关键 第7页 马后炮化工技术论坛Http:/ 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 HEA
7、TER 通用加热 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 第8页 马后炮化工技术论坛Http:/ 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 RCSTR 连续搅拌釜式 反应器 RPLUG 活塞流反应器 RE
8、QUIL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 MCOMPR多级压缩/膨 胀机 PIPELINE多段管线压 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 SCFRAC 简算法多塔精馏 PETROFRAC 石油炼制分 馏塔 第9页 马后炮化工技术论坛Http:/ 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
9、 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 第10 页 马后炮化工技术论坛Http:/ 物性方法和
10、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 与煤相关应应用推荐的物性方法 煤的粉碎，研磨SOLIDS 分离和清洗过滤过滤 ,旋风风分离,沉降，洗 涤涤 SOLIDS 煤燃烧烧PR-BM,RKS-BM 煤气化PR-BM,RKS-BM 煤液化PR-BM,RKS-BM，BWR-LS 酸性气体吸收，使用PRWS,RKSWS,PRMHV2,RKSMHV2,PSRK,SR- POLAR 焓、熵、吉布斯自由能、逸度系数、体积等 粘度、热导率、表面张力、扩散系数等 用户可以修改现有的物性方法或建立新的物性方法 第11 页 马后炮化工技术
11、论坛Http:/ 物性方法选择指南 第12 页 马后炮化工技术论坛Http:/ 建立模型 已知条件 求解方程组 建立流程图 热力 学方 程 单元 操作 方程 数学 方程 组分数据 物性方法 物流数据 单元操作模型数据 其它数据 ASPEN PLUS模拟的流程 第13 页 马后炮化工技术论坛Http:/ ASPEN PLUS的优势 具有最完备的物性系统 u一套完整的基于状态方程和活度系数方法的物性模型 (共105种) u包括5000多种纯组分的物性数据 uAspen Plus是唯一获准与DECHEMA数据库接口的软件。该数据库 收集了世界上最完备的气液平衡和液液平衡数据，共计二十五万多 套数据。
12、用户也可以把自己的物性数据与Aspen Plus系统连接。 u高度灵活的数据回归系统（DRS）此系统可使用实验数据求取物性 参数，可以回归实际应用中任何类型的数据，计算任何模型参数， 包括用户自编的模型。可以使用面积式或点测试方法自动检查汽液 平衡数据的热力学一致性。 u性质常数估算系统（PCES）能够通过输入分子结构和易测性质（例 如沸点）来估算短缺的物性参数 u Redlich-Kwong-UNIFAC状态方程可用于非极性、极性和缔合组分 体系 第14 页 马后炮化工技术论坛Http:/ ASPEN PLUS的优势 可以模拟固体系统 u Aspen Plus在煤的气化和液化、流化床燃烧、高
13、温冶金 和湿法 冶金，以及固体废物、聚合物、生物和食品加工业中都得到了 应用。 u Aspen Plus中固体性质数据有两个来源：一是Solid数据库 ，它广泛收集了约3314种纯无机和有机物质的热化学数据 ；二是和CSIRO数据库的接口。还具有一套通用的处理固 体的单元操作模型，包括破碎机、旋风分离器、筛分、文 杜里洗涤器、静电沉淀器、过滤洗涤机和倾析器。此外， Aspen Plus中所有的单元操作都适合于处理固体，例如闪 蒸和加热器模型能计算固体的能量平衡，而反应器模型 RGIBBS可用最小GIBBS自由能来判断在平衡状态下是否 有固相存在。 第15 页 马后炮化工技术论坛Http:/ A
14、SPEN PLUS的优势 可以模拟电解质系统 u许多公司已经用Aspen Plus模拟电解质过程，如酸水汽提、苛性 盐水结晶与蒸发、硝酸生产、湿法冶金、胺净化气体和盐酸回收 等。 uAspen Plus提供Pitzer活度系数模型和陈氏模型计算物质的活度系 数，包括强弱电解质、盐类和含有机化合物的电解质系统。这些 模型已广泛地在工业中应用，计算结果准确可靠。 u电解质系统有三个电解质物性参数数据库：水数据库包括纯物质 的各种离子和分子溶质的性质；固体和Barin数据库包括盐类组分 性质； u模拟电解质过程的功能在整套Aspen Plus都可以应用。用户可以 用数据回归系统（DRS）确定电解质物
15、性模型参数。所有Aspen Plus的单元操作模型均可处理电解质系统 。例如，Aspen Plus闪 蒸和分馏模型可以处理有化学反应过程的电解质系统。 第16 页 马后炮化工技术论坛Http:/ ASPEN PLUS的优势 具有完整的单元操作模型库 uAspen Plus有一套完整的单元操作模型，可以模拟各种操作过程,由单 个原油蒸馏塔的计算到整个合成氨厂的模拟。 u由于Aspen Plus系统采用了先进的PLEX数据结构，对于组分数、进出 口物流数、塔的理论板数以及反应数目均无限制，这是Aspen Plus的 一项独特优点，非其它过程模拟软件所能比拟。 u此外，所有模型都可以处理固体和电解质。单元操作模型库约由50种 单元操作模型构成。 u用户可将自身的专用单元操作模型以用户模型（USER MODEL）加入 到Aspen Plus系统之中，这为用户提供了极大的方便性和灵活性。 第17 页 马后炮化工技术论坛Http:/ ASPEN PLUS的优势 具有快速可靠的流程模拟功能 u Aspen Plus提供流程模拟所需的多种功能，可帮助用户方便地编 写输入文件，快速而可靠地收敛流程，以及进行流程优化计算 。这些功能包括： u 可按流程模拟需要使用在线FORTRAN语句和子程序。 u 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
