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1、化工过程模拟软件的使用 Usage of Process Simulation software,李亚军 31955956 , 13570408408 ,主要内容（Contents）,一、 化工过程模拟技术介绍,二、 化工过程模拟软件的使用,三、 模拟计算分析,四、实例应用,五、上机实践,第二章 化工过程模拟软件的使用,第一节 Aspen Plus的主要功能,2019/8/18,4,1、Aspen Plus 的物性系统,1.1 物性数据库 纯组分数据库，有5000多种纯组分的物性数据； 纯化合物数据库，包含500种化合物的参数； 电解质水溶液数据库，包括约900种离子和分子溶质估算电解质物性所
2、需的参数； 固体数据库，包括约3314种固体的固体模型参数； Henry常数库，包括水溶液中61种化合物的Henry常数参数；,2019/8/18,5,二元交互作用参数库，包含涉及5000种双元混合物的约40000多个二元交互作用参数； 无机物数据库，包括2450种组分（大部分是无机化合物）的热化学参数； 燃烧数据库，包含燃烧产物中常见的59种组分和自由基的参数； Aspen Plus是世界上唯一获准与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。,1、Aspen Plus的物性系统,2019/8/18,6,1、Aspen Plus
3、的物性系统,1.2 基于状态方程和活度系数方法的热力学模型 Aspen Plus约有40来种基于各类状态方程、活度系数方法等的热力学模型，除此外还加入了其特有的各类电解质、聚合物、固体模型，加上其他一些专用的焓、蒸发潜热、表面张力等模型。 对于一些极性很强的特殊体系，Aspen Plus软件结合实验数据开发一些专用的热力学方法和物性数据包。有氨-水包、乙烯包、电解质胺包、烟道气处理、甲醛-甲醇-水、乙二醇脱水、甲胺包及专用于电解质的Pitzer数据包等，还附有数十种特定电解质-水体系的物性数据。,2019/8/18,7,1、Aspen Plus 的物性系统,1.3、高度灵活的数据回归系统 可使
4、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。 1.4、性质常数估算系统 当模拟流程中含有缺少实验数据的新化学品时，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。例如，可估算活度系数模型中的二元参数。,2019/8/18,8,2、Aspen Plus模拟固体系统,在煤的净化和液化、流化床燃烧、高温冶金和湿法冶金，以及固体废物、聚合物、生物和食品加工业中都有固体应用的问题。 Aspen Plus中有Solid固体性质数据库，它广泛收集了约3314种纯无机和有机物质的热化学数据；还具有一套通用的处理固体的单元操作模型，包括破碎机、
5、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。,2019/8/18,9,3、Aspen Plus模拟电解质系统,Aspen Plus具有模拟电解质过程的功能，如酸水汽提、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。Aspen Plus提供Pitzer活度系数等模型可准确、可靠的应用在包括强弱电解质、盐类和含有机化合物的电解质系统工业中。,2019/8/18,10,4、Aspen Plus的单元操作模型库,Aspen Plus有一套完整的单元操作模型，模型库约由50种单元操作模型构成，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。 单元操作用
6、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，为用户提供了极大的方便性和灵活性。 Aspen Plus系统采用了先进的数据结构，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。,2019/8/18,11,4、Aspen Plus的单元操作模型库,Aspen Plus的分馏与反应模型是最常用的两类单元操作模型。 1、分馏模型 RADFRAC模型能严格地模拟多级气液平衡操作，包括吸收、汽提、有再沸器的吸收和汽提、萃取和共沸蒸馏，以及高度非理想体系的分馏过程。RADFRAC能严格计算任一塔板上两个液相的存在，也可以简单地假设第二液相为纯
7、水。 MULTIFRAC可以有效地计算互连的多塔分馏系统，如原油蒸馏、减压塔、催化裂化分馏塔、吸收塔、解吸塔 、空气分馏塔以及有热交换的塔系统。,2019/8/18,12,4、Aspen Plus的单元操作模型库,Aspen Plus的分馏与反应模型是最常用的两类单元操作模型 1、分馏模型 Aspen Plus有能处理反应的分离模型，该模型可在塔的任意塔板处或所有塔板上处理速率控制反应、化学平衡反应，以及气、液相反应。 Aspen Plus的简捷算法蒸馏模型具有设计和核算两种型式。在不需要高度精确计算的情况下可以使用这些模型。,2019/8/18,13,4、Aspen Plus的单元操作模型库
8、,Aspen Plus的分馏与反应模型是最常用的两类单元操作模型 2、反应器模型 简单的化学计量模型（RSTOIC）只需要规定化学计量或反应中一个关键组分的转化率即可应用。 在已知反应动力学的情况下，可以用更精确的模型，如连续搅拌釜式反应模型（RCSTR）或活塞流反应模型（RPLUG）。,2019/8/18,14,4、Aspen Plus的单元操作模型库,Aspen Plus的分馏与反应模型是最常用的两类单元操作模型 2、反应器模型 RBATCH反应模型可处理单相或两相的动态反应，可选用连续进料和出料。 RGIBBS是根据GIBBS自由能极小的基本原理，它能描述单相化学平衡、相平衡，也能同时描
9、述化学平衡和相平衡，可以处理固、液多相系统。,2019/8/18,15,5、Aspen Plus的单元操作模型及其主要功能,5.1、混合器和分流器3种 (1)、通用混合MIXER (2)、分流FSPLIT (3)、子物流分流SSPLIT,2019/8/18,16,5、Aspen Plus的单元操作模型及其主要功能,5.2、分离器5种 (1)、组分分割SEP (2)、两产品分离SEP2 (3)、两相闪蒸FLASH2 (4)、三相闪蒸FLASH3 (5)、液液倾析器DECANTER,2019/8/18,17,5、Aspen Plus的单元操作模型及其主要功能,5.3、换热器5种 (1)、通用加热器
10、HEATER (2)、热交换器HEATX (3)、多股物流的热交换器MHEATX (4)、管壳式换热器HETRAN (5)、空冷式换热器AEROTRAN,2019/8/18,18,5、Aspen Plus的单元操作模型及其主要功能,5.4、塔分离8种 (1)、严格法精馏RADFRAC; ( 2)、多塔精馏MULTIFRAC (3)、吸收; (4)、萃取EXTRACT; (5)、捷算法设计型精馏DSTWU; (6)、捷算法核算型精馏DISTL (7)、捷算法多塔精馏SCFRAC; (8)、石油炼制分馏塔PETROFRAC,2019/8/18,19,5、Aspen Plus的单元操作模型及其主要功
11、能,5.5、反应器7种 (1)、产率反应器PYIELD; (2)、化学计量反应器RSTOIC (3)、连续搅拌釜式反应器RCSTR; (4)、活塞流反应器RPLUG (5)、两相化学平衡反应器REQUIL; (6)、通用相平衡和化学平衡反应器RGIBBS (7)、间歇式反应器RBATCH,2019/8/18,20,5、Aspen Plus的单元操作模型及其主要功能,5.6、泵和压缩机3种 (1)、泵/料浆泵PUMP (2)、单级压缩/膨胀机COMPR (3)、多级压缩/膨胀机MCOMPR,2019/8/18,21,5、Aspen Plus的单元操作模型及其主要功能,5.7、固体处理12种 (1
12、)、旋风分离器CYCLONE ( 7)、水力旋风分离器HYCYC (2)、静电除尘器ESP (8)、转鼓过滤器FILTER (3)、纤维过滤器FABFL (9)、离心过滤器CFUGE (4)、文丘里涤气器VSCRUB (10)、固体洗涤器SWASH (5)、破碎机CRUSH (11)、结晶器CRYSTALLIZER (6)、筛选器SCREEN,2019/8/18,22,5、Aspen Plus的单元操作模型及其主要功能,5.8、流股控制器3种 (1)、乘法器MULT (2)、复制器DUPL (3)、流股复类器CLCHNG 5.9、管线与阀门3种 (1)、多段管线压降PIPELINE (2)、单
13、段管线压降PIPE (3)、阀压降VALVE,2019/8/18,23,6、过程模拟技术应用,1、炼油装置（一） 燃料型和滑油型原油蒸馏装置全流程和单塔模拟计算工艺包。 催化裂化装置分馏和吸收稳定全流程和单塔模拟计算工艺包。 延迟焦化装置主分馏塔模拟计算工艺包。 催化重整装置芳烃抽提（环丁砜为溶剂）模拟计算工艺包。 加氢裂化装置分馏部分模拟计算工艺包。 加氢精制装置分馏部分模拟计算工艺包。 炼厂干气、液化气脱硫装置模拟计算工艺包。,2019/8/18,24,6、过程模拟技术应用,1、炼油装置（二） 气体分馏装置五塔和三塔流程模拟计算工艺包 滑油糠醛抽提装置 MTBE装置 分子筛脱蜡装置 白油加
14、氢装置 酮苯脱蜡装置,2019/8/18,25,6、过程模拟技术应用,石化装置（一） 乙烯装置 环氧乙烷装置 乙二醇装置 乙苯装置 苯乙烯装置 丁二烯抽提装置（乙腈为溶剂） 偏三甲苯分离装置 乙烯汽油加氢装置 甲苯加氢生产苯装置 UOP生产PX装置 甲苯歧化装置 二甲苯异构化装置,2019/8/18,26,6、过程模拟技术应用,石化装置（二） 苯加氢生产环己烷装置 烷基苯装置 苯酚-丙酮装置 正戊烷装置（异戊烷、正戊烷、环戊烷三种目标产品） 丙烯直接水合法生产异丙醇装置 乙烯直接水合法生产乙醇装置 丙烯羰基化法生产正丁醇装置 乙烯直接法生产线性伯醇装置 丙烯直接氧化法生产丙烯酸装置 乙腈抽提法
15、生产异戊二烯装置 DMT装置,2019/8/18,27,6、过程模拟技术应用,其他装置 二氯乙烷、氯乙烯单体装置 丙烯腈装置 轻烃三甘醇脱水装置 油田气脱硫醇装置 油田伴生气分离正丁烷装置 丁辛醇装置 环己酮装置 合成氨装置脱碳、再生 醋酸乙烯装置 聚乙烯醇装置 橡胶溶剂油回收装置 甲乙酮装置 MDEA精制 甲烷氯化法生产甲烷氯化物装置,第二节 使用ASPEN PLUS进行工艺过程模拟,2019/8/18,29,第二节、使用ASPEN PLUS进行工艺过程模拟,1、用户界面 提供了有关ASPEN PLUS用户界面的基本信息 2、 建立模拟模型 如何使用ASPEN PLUS建立模拟模型? 建立一
16、个新的运行 选择一个模板 选择一个运行类型 完成一个运行的输入规定 ASPEN PLUS 在线应用库 使用ASPEN PLUS帮助,2019/8/18,30,2019/8/18,31,2019/8/18,32,2019/8/18,33,第二节、使用ASPEN PLUS进行工艺过程模拟,3、定义流程 创建一个流程 使用热流和功流 使用虚拟物流 检查流程的完整性 修改一个流程 使用流程工段,2019/8/18,34,第二节、使用ASPEN PLUS进行工艺过程模拟,4、计算的全局信息 如何规定和改变所有类型的全局信息？ 输入全局规定 替换缺省的模拟选项 度量单位 报告选项等信息,2019/8/18,35,第二节、使用ASPEN PLUS进行工艺过程模拟,5、 规定组分 在模拟中怎样去定义组分？ 规定数据库和非数据库组分 增加删除和修改组分 生成电解质组分和反应 标识固体组分 给出常规组分和非常规组分的属性 规定超临界(HENRY
