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1、IntroductiontoEquationOriented EO Modeling LessonObjectives 比较联立方程求解 EO 和序贯模块求解 SM 确定产品流股PRODUCT组成可用求解方法 序贯模块法 SM 联立方程法 EO 组合法 ofSMandEO ATypicalSimulationProblem EquationOrientedversusSequentialModular 序贯模块法 SM 求解是按照流程顺序逐个计算每一个模块 我们要提供进料条件 计算得到每个模块的产品流股 如果流程中出现循环就需要进行迭代 联立方程求解所有方程同时求解 WhyUseEquatio
2、nOrientedModeling 联立方程求解策略尤其适合下列模拟过程 热整合过程多循环流程多设计规定优化数据协调和参数预估 HighlyHeat IntegratedProcesses CrudeUnitWithPreheatTrainSMMode InvalidhotTspecinHX02SingletearstreamQ106EOMode Convergesinoneiteration 19sec HighlyRecycledProcesses EthylenePlantSMMode Tearstreams PRBTMS DECRFDFailstoconverge PFRACandQU
3、ENCHnotinmassbalanceEOMode Convergesinthreeiterations 11sec ProcesseswithDesignSpecifications FCCFractionatorwithAbsorption StrippingSystemSMMode Threeconvergenceloops onetearstream twodesignspecsTearstreamfailstoconvergeEOMode Convergesinfouriterations 45sec ProcessOptimization AmmoniaPlantSMMode M
4、aximizePRODUCTstreamflow Vary11parameters 6ConstraintsTakes7minutes 314passes toconvergetearstreamandOptblockEOMode MaximizePRODNH3 BLK PRODNH3 Boundariesfor18variablesConvergesinfiveiterations 0 47sec ProcessModelTuning 估算板效率SMMode PointdatasetofflowsTwoCalculatorblocksrequiredEstimatedvalue 0 3148
5、26EOMode 11measurements enterPlantvaluesMinimizeSumofsquaresfunctionofcalculatedoffsetsCOLUMN BLK EFF 1 0 356297 Plantmeasurementsincludefeedflow temperatures andproductcompositions EquationOrientedModelinginAspenPlus 联立方程求解步骤绘制模拟流程 定义组分 选择物性方法 提供进料流股和设备的操作参数 用SM计算方法进行变量初始化 EquationOrientedInitializ
6、ationandSolution 联立方程求解策略 所用变量的初值最好靠近结果 进行联立方程求解之前要用序贯模块求解进行初始化 SM求解结果可以不收敛流程中的每个模块至少要计算一次 SMStrategySolutionModes 用SM求解策略 AspenPlus是单一运行模式1 Simulation 输入条件和模型参数固定 没有自由度 大多数情况可以方便求解 对于下列情况求解困难且耗时 例如 Data Fit工具可以进行参数预估和数据协调 优化工况 EOStrategySolutionModes 1 EO求解有四种模式 1 Simulation 没有自由度 提供进料条件和操作参数计算产品结果
7、 Optimization 有一定的自由度 需要构建目标函数 3 ParameterEstimation 没有自由度 进料和产品条件固定估算模型参数 对应每个估算参数需提供测量参数 Reconciliation 有自由度 需用模型计算结果与测量变量构建目标函数 并使其方差和最小化 EOVariableDefinitions 变量属性 Fixed 固定变量 Free 计算变量 DegreeofFreedom DOF 有一定自由度变量 EOVariableSpecifications 1 变量在不同运算模式下属性 ThereareotherspecificationsforMeasured Par
8、ameterized Reconciled andIndependentvariablesinthefourmodes RefertoAppendixAforacompletelist EOVariableSpecifications 2 四种运算模式变量属性定义 固定变量 specification Constant 计算变量 specification Calculated NetSpecification 1 自由度定义 NSPEC NVAR NEQN NFIX NDOFWhere NSPEC netspecificationNVAR numberofvariablesNEQN numb
9、erofequationsNFIX numberoffixedvariablesNDOF numberofdegree of freedomvariables NetSpecification 2 如果NSPEC是零 则 没有自由度 矩阵为方阵 有唯一解 有DOF类型变量 需要构建目标函数 如果NSPEC是大于零 有多个解 如果NSPEC是小于零 无解 Equation OrientedSupportedBlocks SM和EO支持模型 Analyzer HeatX RStoic Compr HXFlux RYield Decanter Measurement Selector Dupl Mi
10、xer Sep Extract Mult Sep2 Flash2 PetroFrac RCSTR Flash3 Stream FSplit Pump REquil Heater RadFrac RPlug Valve User3 EO不支持模型 Aerotran MCompr BatchFrac MHeatX RGibbs Distl MultiFrac DSTWU Pipe RateFrac Pipeline SCFrac Hetran RBatch HTRI IST User User2 Calculator supportedbutnoautomaticEOmapping 联立方程不支持
11、下列模型功能 严格三相计算 RadFrac除外固体电解质过程真实组分流程级设计规定优化约束灵敏度分析 SynchronizingtheEOFlowsheet SM模式运行切换EO模式 变量总表模块 变量表进料流股 变量表 ViewingtheEOVariables 1 ViewingtheEOVariables 2 异丙苯流程EO变更量表 ViewingtheEOVariables 2 变量命名blockid blk variableid descriptionblockid模块名variableid变量名variableidisstreamname STR与模块相关流股变量descripti
12、on描述 ViewingtheEOVariables 2 举例 EOConfigurationDefaults 计算采用国际单位制组成用摩尔分数 严格核算模型RadFrac所有流率用摩尔流量 SM和EO连接方程 FlowsheetView SMView InternalEOView ConnectionEquations UsetheNRTL RKPropertyMethod 40stagesFeedstage24TotalcondenserTopstagepressure 16 1psiaPressuredropperstage 0 1psiDistillateflowrate 1245lb
13、mol hrMolarrefluxratio 1 3 EO变量练习 1 63 2wt Water36 8wt MethanolFlow 120000lb hrPressure18psiaSaturatedliquid 产生EO变量表完成如下任务 创建新变量表 使其包含塔的热负荷以及产品流股流率 观察变量COLUMN FEED STR PRES和变量EED BLK PRES的区别 察看每个平衡级变量数存文件RAD eovars BKP ChangingVariableAttributes 1 在SM和EO求解模式 我们经常会改变变量的属性 在SM 用设计规定 Design Spec 实现 在EO
14、 可以在EO变量表修改其属性实现 SpecGroups 推荐用SpecGroups来修改变量的属性 SpecGroups有三个不同级别 顶层EOConfiguration表每个层次EOConfiguration表每个模块EOConfiguration表 StepsforChangingSpecifications 1 新建Specgroup 选择一组变量交换其属性 2 固定变量提供目标值 3 运行EO模式求解 ChangingSpecificationsExample 2 Saveasfilename EOINPUT BKP 组分CUMENE在产品流股中摩尔分数达到98 求冷却器出口温度 调节
15、变量 测量变量 Cooleroutlettemperature Constant Calculated MolefractionofcumeneinstreamPRODUCT 0 98 Calculated ConstantPairs 保持其自由度不变 BeforeAftervariableid1Calculated variableid2Constant ConstantCalculated ControlPanelMessagesforEO 1 Theinformationreportedforeachiterationincludes ControlPanelMessagesforEO
16、2 Re RunningSimulationsinEOMode 2 Re synchronizationWhenyoumakeachangetotheSMsimulationandattempttore runthefile youwillbepromptedtosynchronizetheflowsheet Examples ChanginganinputfieldAddingablockorstreamtotheflowsheetCreatingflowsheetsections Saveasfilename RAD eoinput BKP H2Omolefraction 0 999 EquationOrientedModelingWorkshop 2 Varyflow CalculatedOVHDflowrate lbmol hr Duties MMBtu hr Condenser Reboiler HeatIntegration LessonObjectives UseHeaterandHXFluxmodelstomodeltheutilitysideofaheatexchan
