ASPEN PLUSASPEN PLUS在化工过程设计中的应用在化工过程设计中的应用化工过程分析与合成化工过程分析与合成第三章 ASPEN PLUS物性分析汤吉海 第第第第 2 2 2 2 页页页页第第三三章章 ASPEN PLUSASPEN PLUS的物性数据库及其应用的物性数据库及其应用C3.1 基础物性数据库 C3.2 如何建立物性模型C3.3 性质集C3.4 物性计算与分析实例 第第第第 3 3 3 3 页页页页3 3.1 .1 基础物性数据库基础物性数据库CASPEN PLUS物性数据库的数据包括离子种类、二元交互参数、离子反应所需数据等共含5000个纯组分、40000个二元交互参数、5000个二元混合物及与250000多个混合物实验数据的DETHERM数据库接口和与In-house（内部）数据库接口C系统数据库系统数据库 C用户数据库用户数据库 第第第第 4 4 4 4 页页页页PUREXX PUREXX 数据库数据库C包括多于5000多个组分（大多数为有机物）的参数，这是ASPEN PLUS纯组分参数的主要数据源 A（1）与状态无关的固有属性，如分子量、临界参数、偏心因子等；A（2）标准状态下一定相态的属性，如25℃时的标准生成热、标准燃烧热、标准生成自由能等；A（3）一定状态下的属性，如各温度下的热容、饱和蒸汽压、粘度等，通常以一定的方程形式关联，将方程参数作为基础物性数据。
A（4）其他专用模型参数，如UNIFAC模型的官能团信息 第第第第 5 5 5 5 页页页页固有性质固有性质 物性代号物性代号分子量MW临界压缩因子ZC临界温度TC偏心因子OMEGA临界压力PC偶极距MUP临界体积VC回转半径RGYR 第第第第 6 6 6 6 页页页页标准态下的物性标准态下的物性 物性物性代号代号物性物性代号代号生成热DHFORMAPI重度API生成自由能DGFORM溶解度参数DELTA沸点TB等张比容PARC标准沸点下的摩尔体积VB气体粘度MUVDIP汽化热DHVLB液体粘度MULAND凝固点TEP导热系数KVDIP相对密度SG表面张力SIGDIP 第第第第 7 7 7 7 页页页页关联式参数关联式参数 物性物性代号代号参数个数参数个数ANTOIN蒸汽压关联式参数PLXANT9理想气体热容关联式参数CPIG11WASTON关联式参数DHVLWT5RACKETT液体容积方程关联式RKTZRA1CAVETT综合方程参数DHLCAT1CAVETT综合关联式参数PLCAVT4SEALCHASD-HILDEBRNUD方程参数VLCVT11标准液体容积方程参数VLSTD3水溶解度方程参数WATSOL5AUDRADE液体年度关联式参数MULAND5 第第第第 8 8 8 8 页页页页功能团参数功能团参数 物性物性代号代号UNIFAC方程功能团的Q参数GMUFQUNIFAC方程功能团的P参数GMUFPUNIFAC方程功能团的相互作用参数GMUFB 第第第第 9 9 9 9 页页页页3.2 3.2 ASPEN PLUSASPEN PLUS的物性方法和模型的物性方法和模型类别类别详细内容详细内容热力学性质模型热力学性质模型状态方程模型状态方程模型活度系数模型活度系数模型蒸汽压和液体逸度模型蒸汽压和液体逸度模型汽化热模型汽化热模型摩尔体积和密度模型摩尔体积和密度模型热容模型热容模型溶解度关联模型溶解度关联模型其它其它传递性质模型传递性质模型粘度模型粘度模型导热系数模型导热系数模型扩散系数模型扩散系数模型表面张力模型表面张力模型非常规固体性质模型一般焓和密度模型煤和焦碳的焓和密度模型 第第第第 10101010 页页页页How to Establish Physical Properties 第第第第 11111111 页页页页Definition of Terms 第第第第 12121212 页页页页Property Method 第第第第 13131313 页页页页Physical Property Models 第第第第 14141414 页页页页Ideal Vs. Non-ideal Behavior 第第第第 15151515 页页页页状态方程状态方程模型模型 C1 1、、IDEALIDEAL理想状态性质方法理想状态性质方法C2 2、用于石油混合物的性质方法、用于石油混合物的性质方法：BK10、CHAO-SEA、GRAYSONC3 3、针对石油调整的状态方程性质方法：、针对石油调整的状态方程性质方法：PENG-ROBPENG-ROB、RK-SOAVEC4 4、用于高压烃应用的状态方程性质方法：、用于高压烃应用的状态方程性质方法：BWR-LSBWR-LS、LK-PLOCK、PR-BM、RKS-BMC5、灵活的和预测性的状态方程性质方法灵活的和预测性的状态方程性质方法：PRMHV2、PRWS、PSRK、RK-ASPEN、RKSMHV2、RKSWS、SR-POLAR 计算高温、高压、接近临界点混合物及在高压下的液-液分离的体系。
如乙二醇气体干燥、甲醇脱硫及超临界萃取） 处理高温、高压以及接近临界点的体系（如气体管线传输或超临界抽提） 用于气体加工、炼油及化工应用如气体加工装置、原油塔及乙烯装置）用于炼油(如原油塔、减压塔和乙烯装置的部分工艺过程） 用于气相和液相处于理想状态的体系（如减压体系、低压下的同分异构体系） 第第第第 16161616 页页页页液体活度系数性质方法液体活度系数性质方法CNRTLCUNIFACCUNIQUACCVAN LAARCWILSONC理想气体定律CRedlich-KwongCRedlich-Kwong-Soave CNothnagelCHayden-O ConnellCHF状态方程 液体活度系数模型液体活度系数模型 汽相状态方程汽相状态方程 第第第第 17171717 页页页页活度系数模型与状态方程方法的比较活度系数模型与状态方程方法的比较 第第第第 18181818 页页页页Henry’s Law 第第第第 19191919 页页页页如何选择热力学方法如何选择热力学方法 第第第第 20202020 页页页页热力学模型选择方法热力学模型选择方法C讲义P85-88，表3-12CChau-Chyun Chen and Paul M. Mathias, Applied Thermodynamics for Process Modeling, AIChE Journal,2002 Vol. 48, No. 2:194-200CSelecting Thermodynamic Models for Process Simulation of Organic VLE and LLE Systems http://www.aiche.org/uploadedFiles/Students/DepartmentUploads/thermodynamics.pdf 第第第第 21212121 页页页页过程工业推荐使用的热力学方法过程工业推荐使用的热力学方法 第第第第 22222222 页页页页Choices by Galen J. SuppesCfor aqueous organics, NRTLCfor alcohols, WilsonCfor alcohols and phenols, WilsonCfor alcohols, ketones, and ethers Wilson or Margules (Wilson is preferred due to its improved ability to correct for changes in temperature)Cfor C4-C18 hydrocarbons, WilsonCfor aromatics Wilson or Margules (Wilson is preferred due to its improved ability to correct for changes in temperature)CWhen in doubt for VLE calculations, use the Wilson equation. 第第第第 23232323 页页页页How to Establish Physical Properties 第第第第 24242424 页页页页Pure Component Parameter(1) 第第第第 25252525 页页页页Pure Component Parameter(2) 第第第第 26262626 页页页页Binary Interaction Parameter(1) 第第第第 27272727 页页页页Binary Interaction Parameter(2) 第第第第 28282828 页页页页其他物性数据来源其他物性数据来源 第第第第 29292929 页页页页DETHERM Interface 第第第第 30303030 页页页页Data Regression 第第第第 31313131 页页页页Property Estimation 第第第第 32323232 页页页页How to Establish Physical Properties 第第第第 33333333 页页页页Property Analysis 第第第第 34343434 页页页页Property Analysis Plot 第第第第 35353535 页页页页How to Establish Physical Properties—Review 第第第第 36363636 页页页页3.3 3.3 性质集（性质集（Property Sets））C在ASPEN PLUS 中用于计算热力学性质和传递性质的方法和模型被组装在性质方法中，每种性质方法中包括了一个模拟所需的所有方法和模型。
用于计算一个性质的模型和方法的每个不同组合形式叫作路线（Route）A（1）性质名A（2）方法A（3）每个主要或次要性质的子级路线，A（4）计算每个中间性质的模型名称有时带有一个模型选项代码 第第第第 37373737 页页页页路线路线 第第第第 38383838 页页页页模型模型 第第第第 39393939 页页页页3.4 ASPEN PLUS3.4 ASPEN PLUS物性数据库的应用物性数据库的应用 C1、ASPEN PLUS的物性分析功能A例例3-13-1：：采用ASPEN PLUS的理想气体方法（Ideal Gas Method）查找水在1 atm和100~500℃范围内的摩尔体积和压缩因子附：查看纯组分性质 A例例3-23-2：：采用ASPEN PLUS分别计算在25℃、35℃和45℃下不同质量浓度甲醇水溶液（甲醇含量从0~100%范围内变化）的密度，热力学计算方法选择NRTL模型 第第第第 40404040 页页页页3.4 ASPEN PLUS3.4 ASPEN PLUS物性数据库的应用物性数据库的应用C2、ASPEN PLUS的参数估值与数据回归A例例3-33-3：： 使用Gillespie釜测定了1 atm下乙醇-水混合物的T-x-y数据如表所示，现采用ASPEN PLUS回归UNIQUAC模型参数。
TEMPERATUREX(wt%)X(wt%)Y(wt%)Y(wt%)CEthanolWaterEthanolWater100010199.30.00710.99290.07720.922896.90.02970.97030.24640.7536960.03610.96390.28560.714494.80.05490.94510.36920.630893.50.07380.92620.43460.565490.50.12290.87710.54420.455889.40.14560.85440.56750.432588.60.16450.83550.59160.408485.40.26850.73150.69190.308183.40.39850.60150.74230.257782.30.46640.53360.75930.240781.40.54730.45270.78310.216980.50.65890.34110.81070.189378.80.83390.16610.87550.124578.50.87630.12370.89840.101678.40.91290.08710.91840.081678.3101078.30.96580.03420.9610.039 第第第第 41414141 页页页页3.4 ASPEN PLUS3.4 ASPEN PLUS物性数据库的应用物性数据库的应用C 3、ASPEN PLUS的物性估算 A噻唑（C3H3NS，Thiazole）不是ASPEN PLUS组分数据库中化合物组分，现已知该化合物的分子结构式为：，分子量为85，正常沸点为116.8℃，气相压力关联式为： ， 的单位是mmHg，T的单位为℃，适用范围是69℃
计算噻唑的焓和密度需要下表所示的数据，采用ASPEN PLUS的“Property Estimation”功能估算这些性质。