馬后炮化工技術(shù)論壇-中石化技術(shù)人員aspen培訓(xùn)

1997 AspenTech. All rights reserved. 2021年5月3日星期一Introduction to Aspen Plus年月日星期一Slide 1 Aspen Technology, Inc. 1997 AspenTech. All rights reserved. PotentialReach YourTrueIntroduction to Aspen Plus 1997 AspenTech. All rights reserved. 2021年5月3日星期一Introduction to Aspen Plus年月日星期一Slide 2 課程安排-第一天1. 介紹 - 模擬概念2.用戶界面 用戶界面介紹3.基本輸入 - 圖形化的用戶輸入界面4.單元操作模型 常用的單元操作模塊 1997 AspenTech. All rights reserved. 2021年5月3日星期一Introduction to Aspen Plus年月日星期一Slide 3 課程安排-第二天5. RadFrac 嚴格精餾塔模型6.反應(yīng)器模型 各種不同的反應(yīng)器模型 1997 AspenTech. All rights reserved. 2021年5月3日星期一Introduction to Aspen Plus年月日星期一Slide 4 課程安排-第三天7.物性- 熱力學(xué)模型, 物性分析和報告的概述 1997 AspenTech. All rights reserved. 2021年5月3日星期一Introduction to Aspen Plus年月日星期一Slide 5 課程安排-第四天8.靈敏度分析 - 研究流程中變量之間的關(guān)系9.設(shè)計規(guī)定 - 滿足工藝目標10. Fortran 塊 1997 AspenTech. All rights reserved. 2021年5月3日星期一Introduction to Aspen Plus年月日星期一Slide 6 課程安排-第五天11.優(yōu)化 - 優(yōu)化一個流程12. Heater and HeatX - 換熱器模塊13.變壓模塊 - 泵,壓縮機,管線和閥 PotentialReach YourTrue 1997 AspenTech. All rights reserved. 7Introduction to Aspen Plus 介紹目的:介紹一般的流程模擬概念和Aspen Plus 功能 1997 AspenTech. All rights reserved. 2021年5月3日星期一Introduction to Aspen Plus年月日星期一Slide 8 介紹什么是流程模擬?使用計算機程序定量模擬一個化學(xué)過程的特性方程使用基本物性關(guān)系-質(zhì)量和能量平衡- Equilibrium 關(guān)系-速率系數(shù)預(yù)測-物流流率, 組成和性質(zhì)-操作條件-設(shè)備尺寸 1997 AspenTech. All rights reserved. 2021年5月3日星期一Introduction to Aspen Plus年月日星期一Slide 9 一般模擬問題物流PRODUCT 的 組成是什么? To solve this problem, we need:- Material balances- Energy balances REACTORFEED RECYCLEREAC-OUT COOL COOL-OUT SEP PRODUCT 1997 AspenTech. All rights reserved. 2021年5月3日星期一Introduction to Aspen Plus年月日星期一Slide 10 流程模擬的途徑序貫?zāi)M- Aspen Plus 是一個序貫?zāi)K模擬程序。-每個單元模塊按一定的順序求解。聯(lián)立方程- Aspen Custom Modeler (以前是 SPEEDUP) 是一個聯(lián)立方程模擬程序。-所有的方程均同時求解。組合方法- Aspen Dynamics (以前是 DynaPLUS) 使用 Aspen Plus 序貫?zāi)K方法去初始化穩(wěn)態(tài)模擬并使用 Aspen Custom Modeler (以前是 SPEEDUP) 聯(lián)立方程法求解動態(tài)模擬。 1997 AspenTech. All rights reserved. 2021年5月3日星期一Introduction to Aspen Plus年月日星期一Slide 11 Aspen Plus 的重要功能嚴格的電解質(zhì)模擬固體處理石油處理數(shù)據(jù)回歸數(shù)據(jù)擬合優(yōu)化用戶子程序 PotentialReach YourTrue 1997 AspenTech. All rights reserved. 12Introduction to Aspen Plus 用戶界面目的:用戶舒適，并熟悉Aspen Plus 圖形用戶界面。Aspen Plus 參考: 用戶指南, 第 1章, 用戶界面 用戶指南,第 2章, 建立一個模擬模型 用戶指南, 第 4章, 定義工藝流程 1997 AspenTech. All rights reserved. 2021年5月3日星期一Introduction to Aspen Plus年月日星期一Slide 13 用戶界面 參考: Aspen Plus 用戶指南, 第1章, 用戶界面 Run ID Tool BarTitle Bar Menu Bar Select Modebutton Model Library Model MenuTabs ProcessFlowsheetWindow Next Button Status Area 1997 AspenTech. All rights reserved. 2021年5月3日星期一Introduction to Aspen Plus年月日星期一Slide 14 用戶界面（續(xù)）使用鼠標-左按鈕單擊 選擇對象/域-單擊右按鈕 為選擇的對象/域或入口/出口彈出菜單-雙擊左按鈕打開數(shù)據(jù)瀏覽器對象的頁面 參考: Aspen Plus 用戶指南, 第 1章, 用戶界面 1997 AspenTech. All rights reserved. 2021年5月3日星期一Introduction to Aspen Plus年月日星期一Slide 15 圖形化流程操作在流程中放置一個單元模塊:1.在模型庫中單擊一個模型類別標簽2.選擇一個單元操作模型,單擊下箭頭選擇一個模型圖標3.在模塊上單擊并拖拉它到你期望放置的流程位置上,然后釋放鼠標 1997 AspenTech. All rights reserved. 2021年5月3日星期一Introduction to Aspen Plus年月日星期一Slide 16 圖形化流程操作(續(xù))在流程中放置一個物流:1.在模型庫中的 STREAMS 圖標上單擊2.如果你想選擇一個不同的物流類型 (物料,熱或功), 單擊靠近圖標的下箭頭,然后選擇不同的類型 3.選擇一個高亮顯示的出口做連接4.重復(fù)第 3 步連接物流的另一端5.若把一個物流的末端作為工藝物流的進料,或者作為產(chǎn)品來放置,則單擊工藝流程窗口的空白部分6.單擊鼠標右按鈕停止建立物流 1997 AspenTech. All rights reserved. 2021年5月3日星期一Introduction to Aspen Plus年月日星期一Slide 17 異丙基苯流程定義RStoicModel HeaterModel Flash2Model Filename: CUMENE.BKPREACTORFEED RECYCLEREAC-OUT COOL COOL-OUT SEP PRODUCT 1997 AspenTech. All rights reserved. 2021年5月3日星期一Introduction to Aspen Plus年月日星期一Slide 18 苯流程定義課程練習(xí)目的: 建立一個圖形化的流程-選擇相應(yīng)的單元模塊圖標-更改模塊和物流的名稱完成后用備份格式保存 (Run-ID.BKP).文件名: BENZENE.BKP FL1HeaterModel Flash2Model Flash2ModelCOOLFEED COOL VAP1 LIQ1 FL2 VAP2 LIQ2 PotentialReach YourTrue 1997 AspenTech. All rights reserved. 19Introduction to Aspen Plus 基本輸入目的:介紹Aspen Plus 模擬運行所要求的基本輸入 Aspen Plus 參考:用戶指南, 第3章，使用幫助用戶指南, 第5章，計算的全局信息用戶指南, 第6章，定義組分用戶指南, 第7章，物性方法用戶指南, 第9章，定義物流用戶指南, 第10章，單元模型用戶指南, 第11章，運行你的模擬 1997 AspenTech. All rights reserved. 2021年5月3日星期一Introduction to Aspen Plus年月日星期一Slide 20 用戶界面下拉式菜單-用于定義程序選項和命令工具欄-允許直接訪問一些常用功能-能夠被移動、隱藏或展現(xiàn)數(shù)據(jù)瀏覽器-用于操縱表頁-能夠被移動、重設(shè)大小、最大化、最小化或關(guān)閉表頁-用于輸入數(shù)據(jù)和瀏覽模擬結(jié)果-可以由多個頁面構(gòu)成 1997 AspenTech. All rights reserved. 2021年5月3日星期一Introduction to Aspen Plus年月日星期一Slide 21 用戶界面（續(xù)）對象管理器-允許操縱離散對象的信息-能夠建立、編輯、改名、刪除、隱含和展現(xiàn)對象（在10.1版中允許拷貝和粘貼) Next-用于檢查當前表格是否是完成，并且跳到下一個必需的輸入表頁 1997 AspenTech. All rights reserved. 2021年5月3日星期一Introduction to Aspen Plus年月日星期一Slide 22 數(shù)據(jù)瀏覽器菜單樹前一個表下一個表 狀態(tài)域 父按鈕Units向后向前注釋Next 說明域 狀態(tài) 1997 AspenTech. All rights reserved. 2021年5月3日星期一Introduction to Aspen Plus年月日星期一Slide 23 幫助幫助專題-內(nèi)容- 適用于瀏覽整個文檔。 用戶指南和參考手冊均包含在幫助中。在用戶指南中的所有信息在Using Aspen Plus 手冊下均可以找到。-索引 -使用索引項來尋找關(guān)于某個專題的幫助-尋找 -用于查找關(guān)于含有任何字或詞的專題的幫助“這是什么?” 幫助-從幫助菜單中選擇 “Whats This?”然后在任何區(qū)域上單擊得到這一項目的幫助 1997 AspenTech. All rights reserved. 2021年5月3日星期一Introduction to Aspen Plus年月日星期一Slide 24 基本輸入對于運行模擬最小要求的輸入是 (除圖形流程外) ：- Setup（設(shè)置）- Components（組分）- Properties（性質(zhì)）- Streams（物流）- Blocks（模塊）這些輸入在Data Browser 中均可以找到 1997 AspenTech. All rights reserved. 2021年5月3日星期一Introduction to Aspen Plus年月日星期一Slide 25 狀態(tài)指示器符號狀態(tài)表輸入未完成 表輸入完成表中沒有輸入。是可選項。對于該表有計算結(jié)果。對于該表有計算結(jié)果，但有計算錯誤。 對于該表有計算結(jié)果，但有計算警告。對于該表有計算結(jié)果，但自從生成結(jié)果后輸入已經(jīng)改變。 1997 AspenTech. All rights reserved. 2021年5月3日星期一Introduction to Aspen Plus年月日星期一Slide 26 設(shè)置 大多數(shù)常用的設(shè)置信息是在Setup Specifications Global 表中輸入:運行類型 輸入和輸出單位有效的相態(tài) (例如:汽-液或汽-液-液)環(huán)境壓力 1997 AspenTech. All rights reserved. 2021年5月3日星期一Introduction to Aspen Plus年月日星期一Slide 27 設(shè)置規(guī)定表格 1997 AspenTech. All rights reserved. 2021年5月3日星期一Introduction to Aspen Plus年月日星期一Slide 28 設(shè)置運行類型 1997 AspenTech. All rights reserved. 2021年5月3日星期一Introduction to Aspen Plus年月日星期一Slide 29 設(shè)置單位在Aspen Plus的單位可以按 3 個不同的級別定義:1.全局級 (在Setup Specifications Global 頁面上的“輸入數(shù)據(jù)”和“輸出數(shù)據(jù)”域 )2.對象級 (在一個對象,諸如單元模塊和物流的任意輸入表頁頂部的“Units” 域3.域級 1997 AspenTech. All rights reserved. 2021年5月3日星期一Introduction to Aspen Plus年月日星期一Slide 30 組分使用 Components Specifications 表頁來定義模擬所需的所有組分純組分數(shù)據(jù)庫包含諸如分子量、臨界性質(zhì)等參數(shù)?？梢允褂?Find按鈕，根據(jù)組分名、分子式、組分類別、分子量、沸點、或CAS號查找組分。 1997 AspenTech. All rights reserved. 2021年5月3日星期一Introduction to Aspen Plus年月日星期一Slide 31 組分定義表格 1997 AspenTech. All rights reserved. 2021年5月3日星期一Introduction to Aspen Plus年月日星期一Slide 32 輸入組分組分 ID 是用于定義模擬輸入和結(jié)果中的組分每個組分 標識通過下列途徑與數(shù)據(jù)庫與一個數(shù)據(jù)庫相關(guān)聯(lián)：-分子式: 組分的化學(xué)式 例如： C6H6(注意當有異構(gòu)體時要加后綴，例如 C2H6O-2)-組分名: 組分的全名 例如： BENZENE通過使用Find按鈕，可以找出數(shù)據(jù)庫組分 1997 AspenTech. All rights reserved. 2021年5月3日星期一Introduction to Aspen Plus年月日星期一Slide 33 Find 1997 AspenTech. All rights reserved. 2021年5月3日星期一Introduction to Aspen Plus年月日星期一Slide 34 性質(zhì)使用 Properties Specifications 表頁定義在模擬中所使用的物性方法。性質(zhì)方法是一個模型和方法的集合，用于描述純組分和混合物的行為。選擇正確的物性對于獲得合理模擬結(jié)果是至關(guān)重要的。 1997 AspenTech. All rights reserved. 2021年5月3日星期一Introduction to Aspen Plus年月日星期一Slide 35 性質(zhì)規(guī)定表 1997 AspenTech. All rights reserved. 2021年5月3日星期一Introduction to Aspen Plus年月日星期一Slide 36 物流使用Stream Input 表頁定義進料物流條件和組分。定義物流條件輸入下列幾項:-溫度-壓力-汽化率定義物流組分輸入下列兩項之一:-總物流流量和組分分率-單個組分的流率 1997 AspenTech. All rights reserved. 2021年5月3日星期一Introduction to Aspen Plus年月日星期一Slide 37 物流輸入表 1997 AspenTech. All rights reserved. 2021年5月3日星期一Introduction to Aspen Plus年月日星期一Slide 38 模塊 Block Input 表頁或Block Setup表頁都指定了單元操作模型的操作條件和設(shè)備規(guī)定所有單元操作模型都有可選的信息表頁(例如, BlockOptions表頁) 1997 AspenTech. All rights reserved. 2021年5月3日星期一Introduction to Aspen Plus年月日星期一Slide 39 模塊表 1997 AspenTech. All rights reserved. 2021年5月3日星期一Introduction to Aspen Plus年月日星期一Slide 40 運行從 View 菜單中選擇Control Panel 或按 Next 按鈕.-當所要求的表頁全部填完時執(zhí)行模擬過程.-按鈕Next 將使你進入沒有填完的表頁中. 1997 AspenTech. All rights reserved. 2021年5月3日星期一Introduction to Aspen Plus年月日星期一Slide 41 控制面板 控制面板含有:-一個信息窗口,通過顯示來自計算的最新信息而顯示模擬的進展過程-一個狀態(tài)區(qū)域,顯示所執(zhí)行的模擬模塊和收斂回路的層次和順序-一個工具欄,能夠用來控制模擬 1997 AspenTech. All rights reserved. 2021年5月3日星期一Introduction to Aspen Plus年月日星期一Slide 42 結(jié)果查看歷史文件或控制面板信息-包括任何生成的錯誤信息和警告物流結(jié)果-包括物流條件和組成對于所有物流 (/Data/Results Summary/Streams)對于單個物流(在Data Browser中打開物流文件夾選擇Results 表)模塊結(jié)果-包括計算出的模塊操作條件 (在Data Browser中打開模塊文件夾并選擇Results 表) PotentialReach YourTrue 1997 AspenTech. All rights reserved. 43Introduction to Aspen Plus 單元操作模型目的:熟悉單元操作模型的主要類型Aspen Plus 參考資料: 用戶指導(dǎo),第十章,單元操作模型 參考手冊,第一卷,單元操作模型 1997 AspenTech. All rights reserved. 2021年5月3日星期一Introduction to Aspen Plus年月日星期一Slide 44 單元操作模型類型混合器/分流器分離器換熱器塔反應(yīng)器壓力變換器操作器固體用戶模型 參考:在線幫助和文檔中，對具體模型的使用予以很好的介紹。 Aspen Plus 參考手冊,第1卷,單元操作模型 1997 AspenTech. All rights reserved. 2021年5月3日星期一Introduction to Aspen Plus年月日星期一Slide 45 混合器/分流器 1997 AspenTech. All rights reserved. 2021年5月3日星期一Introduction to Aspen Plus年月日星期一Slide 46 分離器 1997 AspenTech. All rights reserved. 2021年5月3日星期一Introduction to Aspen Plus年月日星期一Slide 47 換熱器 * Requires separate license 1997 AspenTech. All rights reserved. 2021年5月3日星期一Introduction to Aspen Plus年月日星期一Slide 48 簡捷塔 1997 AspenTech. All rights reserved. 2021年5月3日星期一Introduction to Aspen Plus年月日星期一Slide 49 嚴格塔 1997 AspenTech. All rights reserved. 2021年5月3日星期一Introduction to Aspen Plus年月日星期一Slide 50 反應(yīng)器 1997 AspenTech. All rights reserved. 2021年5月3日星期一Introduction to Aspen Plus年月日星期一Slide 51 壓力變化器 1997 AspenTech. All rights reserved. 2021年5月3日星期一Introduction to Aspen Plus年月日星期一Slide 52 操作器 PotentialReach YourTrue 1997 AspenTech. All rights reserved. 53Introduction to Aspen Plus RadFrac目的:論述 RadFrac 分餾模型Aspen Plus 參考資料: 參考手冊, 第1卷, 單元操作模型, 第4章 1997 AspenTech. All rights reserved. 2021年5月3日星期一Introduction to Aspen Plus年月日星期一Slide 54 RadFrac: 嚴格多級分離可對下述過程做兩相或三相模擬:-普通蒸餾-恒沸蒸餾-反應(yīng)蒸餾結(jié)構(gòu)選項:-任何數(shù)量的進料-任何數(shù)量的側(cè)線采出-采出和循環(huán)回流-任何數(shù)量的換熱器 1997 AspenTech. All rights reserved. 2021年5月3日星期一Introduction to Aspen Plus年月日星期一Slide 55 RadFrac 流程連接氣體蒸餾物 (DV)1 頂級或冷凝器熱負荷熱 (可選)(Q1) 液體蒸餾物 (DL)水 (DW) (可選)物料回流（任何數(shù)量) L1 + LW 產(chǎn)品 (任何數(shù)量)熱循環(huán)回流傾析器熱產(chǎn)品熱返回(任何數(shù)量) 上升蒸汽(VN) N級底級或再沸器熱負荷熱 (可選)(QN) 塔底 (B) 1997 AspenTech. All rights reserved. 2021年5月3日星期一Introduction to Aspen Plus年月日星期一Slide 56 規(guī)定:-理論板數(shù)-冷卻器和再沸器結(jié)構(gòu)-有效相態(tài)-收斂RadFrac結(jié)構(gòu)設(shè)置 1997 AspenTech. All rights reserved. 2021年5月3日星期一Introduction to Aspen Plus年月日星期一Slide 57 RadFrac 物流設(shè)置規(guī)定:-進料板位置 1997 AspenTech. All rights reserved. 2021年5月3日星期一Introduction to Aspen Plus年月日星期一Slide 58 RadFrac 壓力設(shè)置規(guī)定下列項之一:-塔壓力分布-塔頂/塔底壓力 1997 AspenTech. All rights reserved. 2021年5月3日星期一Introduction to Aspen Plus年月日星期一Slide 59 繪圖向?qū)в?繪圖向?qū)?(在 Plot 菜單上) 能立即生成模擬結(jié)果的曲線圖，你能用繪圖向?qū)э@示如下操作的結(jié)果:-物性分析-數(shù)據(jù)回歸分析- RadFrac、 MultiFrac和 RateFrac的數(shù)據(jù)分布點擊數(shù)據(jù)窗口中的對象生成該對象的曲線圖. 1997 AspenTech. All rights reserved. 2021年5月3日星期一Introduction to Aspen Plus年月日星期一Slide 60 繪圖向?qū)痉队美L圖向?qū)?chuàng)建整個塔的氣相組成曲線. Block COLUMN: Vapor Composition Profiles Stage 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Y (m ole fr ac ) 0. 25 0. 5 0. 75 1 WATER METHANOL 1997 AspenTech. All rights reserved. 2021年5月3日星期一Introduction to Aspen Plus年月日星期一Slide 61 RadFrac 的DesignSpecs 和 Vary 用DesignSpecs 和 Vary 表頁可以在RadFrac 模型內(nèi)部規(guī)定并執(zhí)行設(shè)計規(guī)定?？梢哉{(diào)整一個或多個RadFrac 輸入，來滿足對一個或多個 RadFrac 性能參數(shù)的規(guī)定要求。 PotentialReach YourTrue 1997 AspenTech. All rights reserved. 62Introduction to Aspen Plus 反應(yīng)器模型目的:介紹各種類型的反應(yīng)器模型, 每類中至少詳細考察一個反應(yīng)器。Aspen Plus 參考資料: 參考手冊, 第1卷, 單元操作模型, 第7章 1997 AspenTech. All rights reserved. 2021年5月3日星期一Introduction to Aspen Plus年月日星期一Slide 63 反應(yīng)器概述Reators(反應(yīng)器)以物料平衡為基礎(chǔ)RyieldRstioc以反應(yīng)平衡為基礎(chǔ)REquilRGibbs以動力學(xué)為基礎(chǔ)RCSTRRPlugRBatch 1997 AspenTech. All rights reserved. 2021年5月3日星期一Introduction to Aspen Plus年月日星期一Slide 64 基于物料平衡反應(yīng)器 RYield-只要求物料平衡, 不要求原子平衡 -用來模擬入口物流不知道，但出口物流已知的反應(yīng)器(例如，模擬一個爐子) 70 lb/hr H 2O20 lb/hr CO260 lb/hr CO250 lb/hr tar（焦油）600 lb/hr char（焦碳）1000 lb/hr Coal（煤）IN OUTRYield 1997 AspenTech. All rights reserved. 2021年5月3日星期一Introduction to Aspen Plus年月日星期一Slide 65 基于物料平衡反應(yīng)器 (續(xù)) RStoic-要求原子平衡和質(zhì)量平衡-用于化學(xué)平衡數(shù)據(jù)和動力學(xué)數(shù)據(jù)不知道或不重要的反應(yīng)器-可以規(guī)定或計算在參考溫度和壓力下的反應(yīng)熱2 CO + O2 - 2 CO2C + O2 - CO22 C + O2 - 2 COC, O2 IN OUTRStoic C, O2, CO, CO2 1997 AspenTech. All rights reserved. 2021年5月3日星期一Introduction to Aspen Plus年月日星期一Slide 66 以化學(xué)平衡為基礎(chǔ)的反應(yīng)器概述-不考慮反應(yīng)動力學(xué)-各個模塊能解算相似的問題，但問題規(guī)定不同 REquil-通過求解反應(yīng)平衡方程而計算化學(xué)平衡和相平衡-可用在有許多組分、已知一些反應(yīng)并且較少組分參加反應(yīng)的情況 1997 AspenTech. All rights reserved. 2021年5月3日星期一Introduction to Aspen Plus年月日星期一Slide 67 以化學(xué)平衡為基礎(chǔ)的反應(yīng)器(續(xù)) RGibbs-未知反應(yīng)當發(fā)生的反應(yīng)未知，或由于有許多組分參與反應(yīng)，致使反應(yīng)數(shù)量很多時，該功能十分有用。-吉布斯能最小通過吉布斯自由能最小化來確定在產(chǎn)品吉布斯自由能最小時的產(chǎn)品組成。 1997 AspenTech. All rights reserved. 2021年5月3日星期一Introduction to Aspen Plus年月日星期一Slide 68 動力學(xué)反應(yīng)器動力學(xué)反應(yīng)器有 RCSTR, RPlug 和RBatch。因為考慮了反應(yīng)動力學(xué), 所以必須定義反應(yīng)動力學(xué)。動力學(xué)可以用一個內(nèi)置模型定義：- Power-Law模型- Langmuir-Hinshelwood-Hougen-Watson (LHHW)反應(yīng)的催化劑的反應(yīng)系數(shù)可以為零。反應(yīng)是用反應(yīng) ID 指定。 1997 AspenTech. All rights reserved. 2021年5月3日星期一Introduction to Aspen Plus年月日星期一Slide 69 使用反應(yīng) ID單個反應(yīng)ID可以在任意個數(shù)動力學(xué)反應(yīng)器(RCSTR, RPlug 和 RBatch)中引用 。 1997 AspenTech. All rights reserved. 2021年5月3日星期一Introduction to Aspen Plus年月日星期一Slide 70 Power Law表達式 RTk活化能指前因子expT )( n i ikrate i*冪指數(shù)濃度示例: 2 3 21 2A B C Dkk 正反應(yīng): (假設(shè)反應(yīng)中A為2級，B為3級) 系數(shù): A: B: C: D: 指數(shù): A: B: C: D: -2 -3 1 2 2 3 0 0逆反應(yīng): (假設(shè)反應(yīng)中C為1級，D為2級)系數(shù): C: D: A: B: 指數(shù): C: D: A: B: -1 -2 2 3 1 2 0 0 PotentialReach YourTrue 1997 AspenTech. All rights reserved. 71Introduction to Aspen Plus 物性目的:介紹物性方法和物性參數(shù)的概念明確有關(guān)物性方法選擇方面的問題介紹使用物性分析來報告物性Aspen Plus 參考資料: 用戶指南, 第 7 章, 物性方法用戶指南, 第 8 章, 物性參數(shù)和數(shù)據(jù)用戶指南, 第 29 章, 性質(zhì)分析 1997 AspenTech. All rights reserved. 2021年5月3日星期一Introduction to Aspen Plus年月日星期一Slide 72 工況研究- 丙酮回收 要獲得精確的模擬結(jié)果，選擇正確的物性方法和精確的物性參數(shù)是很重要的 理想方法狀態(tài)方程方法活度系數(shù)模型方法預(yù)計所需理論級11 7 42大約費用（美元）520,000 390,000 880,000 FEED OVHDBTMSCOLUMN5000 lbmol/hr丙酮：10 mole %水：90 mole %規(guī)定: 丙酮回收率為99.5 mole % 1997 AspenTech. All rights reserved. 2021年5月3日星期一Introduction to Aspen Plus年月日星期一Slide 73 如何建立物性選擇一個物性方法檢查參數(shù)/獲得其它參數(shù)確認結(jié)果創(chuàng)建流程 1997 AspenTech. All rights reserved. 2021年5月3日星期一Introduction to Aspen Plus年月日星期一Slide 74 物性方法一個物性方法是用于計算物性的模型和方法的集合 Aspen Plus提供了含有常用的熱力學(xué)模型的物性方法。用戶可以修改現(xiàn)有的物性方法或建立新的物性方法。 1997 AspenTech. All rights reserved. 2021年5月3日星期一Introduction to Aspen Plus年月日星期一Slide 75 描述組分物性的方法 物性模型 理想狀態(tài)方程活度系數(shù)特殊(EOS)模型模型模型物性模型 1997 AspenTech. All rights reserved. 2021年5月3日星期一Introduction to Aspen Plus年月日星期一Slide 76 理想狀態(tài)與非理想狀態(tài)的對比我們所定義的理想行為應(yīng)該是什么樣?-符合理想氣體定律和拉烏爾定律理想系統(tǒng)應(yīng)該是什么樣?-大小和形狀相似的非極性組分什么決定非理想狀態(tài)程度?-分子相互作用例如，分子的大小、形狀和極性我們?nèi)绾窝芯恳粋€系統(tǒng)的非理想程度?-性質(zhì)圖 (例如 TXY & XY) xy xy xy 1997 AspenTech. All rights reserved. 2021年5月3日星期一Introduction to Aspen Plus年月日星期一Slide 77 狀態(tài)方程和活度模型比較 1997 AspenTech. All rights reserved. 2021年5月3日星期一Introduction to Aspen Plus年月日星期一Slide 78 常用選項集狀態(tài)方程物性方法- PENG-ROB- RK-SOAVE活度系數(shù)物性方法- NRTL- UNIFAC- UNIQUAC- WILSON 1997 AspenTech. All rights reserved. 2021年5月3日星期一Introduction to Aspen Plus年月日星期一Slide 79 亨利定律亨利定律只和理想與活度系數(shù)模型一起使用。它用于確定液相中的輕氣體和超臨界組分的量。任何超臨界組分和輕氣體 (CO2、N2、等。) 都應(yīng)該說明為亨利組分 (Components Henry Comps Selection 頁面)。亨利組分列表 ID 應(yīng)該在 Properties Specifications Global 頁 中的 Henry Components 域中輸入。 1997 AspenTech. All rights reserved. 2021年5月3日星期一Introduction to Aspen Plus年月日星期一Slide 80 選擇物性方法 - 復(fù)習(xí)你的系統(tǒng)中有無極性組分?操作條件是否在混合物臨界區(qū)域附近?你的系統(tǒng)中是否有輕氣體或超臨界組分? 用帶有亨利定律的活度系數(shù)模型用活度系數(shù)模型用狀態(tài)方程模型否否否是是是參考: Aspen Plus 用戶指南, 第 7章, 物性方法, 給出了關(guān)于物性方法選擇方面的類似的、更詳細的信息。 1997 AspenTech. All rights reserved. 2021年5月3日星期一Introduction to Aspen Plus年月日星期一Slide 81 如何建立物性方法選擇物性方法檢查參數(shù)/獲得其它參數(shù)確認結(jié)果創(chuàng)建流程 1997 AspenTech. All rights reserved. 2021年5月3日星期一Introduction to Aspen Plus年月日星期一Slide 82 純組分參數(shù)描述一單個組分的屬性在 Properties Parameters Pure Component 文件夾中輸入 1997 AspenTech. All rights reserved. 2021年5月3日星期一Introduction to Aspen Plus年月日星期一Slide 83 二元參數(shù)用來描述兩個組分之間的相互作用在 Properties Parameters Binary Interaction 文件夾中輸入來自數(shù)據(jù)庫的參數(shù)值能夠在圖形用戶界面中的輸入表中查看。在完成流程之前必須要查看含有來自數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)的參數(shù)表。 1997 AspenTech. All rights reserved. 2021年5月3日星期一Introduction to Aspen Plus年月日星期一Slide 84 如何建立物性選擇物性方法檢查參數(shù)/獲得附加參數(shù)確認結(jié)果創(chuàng)建流程 1997 AspenTech. All rights reserved. 2021年5月3日星期一Introduction to Aspen Plus年月日星期一Slide 85 物性分析用來生成簡單的物性圖表， 驗證物性模型和數(shù)據(jù)。圖表類型:-純組分, 例如 蒸汽力相對溫度-二元, 例如 TXY, PXY-三元相圖。在含有原始數(shù)據(jù)的結(jié)果表上，按Plot Wizard 按鈕可得到其它二元曲線圖。為便于以后參考和使用，物性分析輸入和結(jié)果可以另存成一個表。 1997 AspenTech. All rights reserved. 2021年5月3日星期一Introduction to Aspen Plus年月日星期一Slide 86 物性分析 - 圖表理想 XY 圖: 恒沸物 XY 圖 : 2液相XY 圖:y-x diagram for METHANOL / PROPANOL LIQUID MOLEFRAC METHANOL0 0.2 0.4 0.6 0.8 10.20.40.60.81VAPOR MOLEFRAC METHANOL (PRES = 14.69595 PSI) y-x diagram for ETHANOL / TOLUENELIQUID MOLEFRAC ETHANOL0 0.2 0.4 0.6 0.8 10.20.40.60.81VAPOR MOLEFRAC ETHANOL (PRES = 14.69595 PSI) y-x diagram for TOLUENE / WATER LIQUID MOLEFRAC TOLUENE0 0.2 0.4 0.6 0.8 10.20.40.60.81VAPOR MOLEFRAC TOLUENE (PRES = 14.69595 PSI) 1997 AspenTech. All rights reserved. 2021年5月3日星期一Introduction to Aspen Plus年月日星期一Slide 87 如何建立物性選擇一個物性方法檢查參數(shù)/獲得附加參數(shù)確認結(jié)果創(chuàng)建流程 1997 AspenTech. All rights reserved. 2021年5月3日星期一Introduction to Aspen Plus年月日星期一Slide 88 建立物性 - 復(fù)習(xí)1.選擇物性方法 -根據(jù)下列條件選擇一個物性方法：-模擬中存在的組分-模擬的操作條件2.檢查參數(shù) - 確定在Aspen Plus 數(shù)據(jù)庫中可用的參數(shù)3.獲得附加參數(shù) (必要時) - 所需的參數(shù)可以通過下列途徑獲得-查找文獻-實驗數(shù)據(jù)回歸 (數(shù)據(jù)回歸)-物性常數(shù)估算 (物性估算)4.確認結(jié)果 - 通過下列方法來檢驗對物性方法和所用物性數(shù)據(jù)的選擇是否正確-物性分析 1997 AspenTech. All rights reserved. 2021年5月3日星期一Introduction to Aspen Plus年月日星期一Slide 89 物性集物性集 (Prop-Set) 是一個把物性集或集合作為一個用戶給定名的對象來訪問的一種方法。當在一個應(yīng)用中使用物性時只引用物性集名。用物性集可以報告熱力學(xué)性質(zhì)、傳遞性質(zhì)和其它性質(zhì)值。目前的物性集應(yīng)用包括:-設(shè)計規(guī)定、Fortran 模塊、靈敏度-物流報告-物性表 (Property Analysis)-塔盤性質(zhì) (RadFrac, MultiFrac, 等.)-加熱/冷卻曲線 (Flash2, MHeatX, 等.) 1997 AspenTech. All rights reserved. 2021年5月3日星期一Introduction to Aspen Plus年月日星期一Slide 90 預(yù)先定義的物性集一些模擬模板包括預(yù)先定義的物性集下表列出了 General 模板中包括的預(yù)先定義的物性集和物性類型: 預(yù)先定義的物性集物性類型HXDESIGN換熱器設(shè)計THERMAL混合物熱性質(zhì)(HMX, CPMX, KMX)TXPORT傳輸性質(zhì) VLE汽-液平衡 (PHIMX, GAMMA, PL)VLLE汽-液-液平衡 1997 AspenTech. All rights reserved. 2021年5月3日星期一Introduction to Aspen Plus年月日星期一Slide 91 物流結(jié)果選項在 Setup Report Options Stream 頁上，用: - Flow Basis 和 Fraction Basis 復(fù)選框定義如何報告物流組成- Property Sets 按鈕指定物性集名，該物性集含有對每一個物流都要報告的附加性質(zhì) PotentialReach YourTrue 1997 AspenTech. All rights reserved. 92Introduction to Aspen Plus 靈敏度分析目的:介紹靈敏度分析的用法，研究過程變量之間的關(guān)系。Aspen Plus 參考資料: 用戶指南, 第 20 章, 靈敏度分析相關(guān)標題: 用戶指南, 第 18 章, 訪問流程變量用戶指南, 第 19 章, Fortran 模塊和內(nèi)嵌 Fortran 1997 AspenTech. All rights reserved. 2021年5月3日星期一Introduction to Aspen Plus年月日星期一Slide 93 靈敏度分析可使用戶研究輸入變量的變化對過程輸出的影響。在靈敏度模塊文件夾的 Results 表上能夠查看結(jié)果?？梢园呀Y(jié)果繪制成曲線，使不同變量之間的關(guān)系更加形象化。位于 /Data/Model Analysis Tools/Sensitivity 下 1997 AspenTech. All rights reserved. 2021年5月3日星期一Introduction to Aspen Plus年月日星期一Slide 94 靈敏度分析舉例冷卻器出口溫度怎樣影響產(chǎn)品物流純度的?被調(diào)節(jié)(被改變)變量是什么?被測量(采集)變量是什么?文件名: CUMENE-S.BKP冷卻器出口溫度產(chǎn)品物流中異丙基苯純度 (摩爾分率)REACTORFEED RECYCLEREAC-OUT COOL COOL-OUT SEP PRODUCT 1997 AspenTech. All rights reserved. 2021年5月3日星期一Introduction to Aspen Plus年月日星期一Slide 95 靈敏度分析結(jié)果 Sensitivity S-1 Results Summary VARY 1 COOL PARAM TEMP F 100 150 200 250 300 C UM EN E PR OD UC T PU RI TY 0. 9 0. 95 1 1997 AspenTech. All rights reserved. 2021年5月3日星期一Introduction to Aspen Plus年月日星期一Slide 96 靈敏度分析的用法研究輸入變量的變化對過程（模型）的影響用圖表表示輸入變量的影響核實設(shè)計規(guī)定的解是否可行 1997 AspenTech. All rights reserved. 2021年5月3日星期一Introduction to Aspen Plus年月日星期一Slide 97 靈敏度分析應(yīng)用步驟1.定義被測量(采集)變量-它們是在模擬中計算的參量，在第4步將要用到 (Sensitivity Input Define 頁)。2.定義被操作(改變的)變量-它們是要改變的流程變量 (Sensitivity Input Vary 頁)。3.定義被操作(改變的)變量范圍-被操作變量的變化可以按在一個間隔內(nèi)等距點或變量值列表來規(guī)定。 (Sensitivity Input Vary 頁)4.規(guī)定要計算的或要制成表的變量。-制表變量可以是任何合法的Fortran 表達式，表達式含有步驟1中定義的變量 (Sensitivity Input Tabulate 頁)。 1997 AspenTech. All rights reserved. 2021年5月3日星期一Introduction to Aspen Plus年月日星期一Slide 98 繪圖 1. 選擇包括 X 軸變量的列， 然后選擇從 Plot 菜單下選擇 X-Axis 變量 。2.選擇包括 Y 軸變量的列， 然后選擇從 Plot 菜單下選擇 Y-Axis 變量 。3. (可選的) 選擇含有參數(shù)變量的列，然后從 Plot 菜單下選擇 參數(shù)變量。4.從 Plot 菜單下選擇 Display Plot 。要選擇一列， 用鼠標左鍵點擊列標題。 PotentialReach YourTrue 1997 AspenTech. All rights reserved. 99Introduction to Aspen Plus 設(shè)計規(guī)定目的:介紹使用設(shè)計規(guī)定來滿足設(shè)計要求。Aspen Plus 參考資料:用戶指南, 第 21 章, 設(shè)計規(guī)定相關(guān)標題:用戶指南, 第 18 章, 訪問流程變量用戶指南, 第 19 章, Fortran 模塊和內(nèi)嵌 Fortran用戶指南, 第 17 章, 收斂性 1997 AspenTech. All rights reserved. 2021年5月3日星期一Introduction to Aspen Plus年月日星期一Slide 100 設(shè)計規(guī)定類似于反饋控制器用戶可把被計算的流程參量值設(shè)置成一具體值通過改變一個指定的變量達到目的位于 /Data/Flowsheeting Options/Design Specs 下 1997 AspenTech. All rights reserved. 2021年5月3日星期一Introduction to Aspen Plus年月日星期一Slide 101 設(shè)計規(guī)定舉例冷卻器出口溫度是多少才能使異丙基苯產(chǎn)品純度達到98%（摩爾百分數(shù)）? 被操作（改變的）變量是什么? 被測量（采集）變量是什么? 要達到的規(guī)定（目標）是什么?文件名: CUMENE-D.BKP冷卻器出口溫度物流 PRODUCT中的異丙基苯摩爾分率物流 PRODUCT中的異丙基苯摩爾分率= 0.98REACTORFEED RECYCLEREAC-OUT COOL COOL-OUT SEP PRODUCT 1997 AspenTech. All rights reserved. 2021年5月3日星期一Introduction to Aspen Plus年月日星期一Slide 102 設(shè)計規(guī)定應(yīng)用步驟1.定義被測量（采集）變量它們是流程參量，通常是計算出的參量， 用于目標函數(shù)中 (Design Spec Define 頁)。2.規(guī)定目標函數(shù) (Spec) 和目標 (Target)它是規(guī)定要滿足的等式 (Design Spec Spec 頁)。3.設(shè)置目標函數(shù)允差如果在該允差范圍內(nèi)滿足目標函數(shù)等式，規(guī)定就收斂了 (Design Spec Spec 頁)。 1997 AspenTech. All rights reserved. 2021年5月3日星期一Introduction to Aspen Plus年月日星期一Slide 103 設(shè)計規(guī)定應(yīng)用步驟 (續(xù))4. 定義被操作（改變的）變量它是一個變量，設(shè)計規(guī)定改變它的值以滿足目標函數(shù)方程 (Design Spec Vary 頁)。5.定義被操作（改變的）變量范圍這是范圍的上限和下限，在該范圍內(nèi) Aspen Plus 改變被操作變量 (Design Spec Vary 頁)。 PotentialReach YourTrue 1997 AspenTech. All rights reserved. 104Introduction to Aspen Plus Fortran 模塊目的:介紹 Aspen Plus 中 Fortran 模塊的用法。Aspen Plus 參考資料:用戶指南, 第 19 章, Fortran 模塊和內(nèi)嵌 Fortran相關(guān)標題:用戶指南, 第 20 章, 靈敏度分析用戶指南, 第 21 章, 設(shè)計規(guī)定用戶指南, 第 18 章, 訪問流程變量用戶指南, 第 22 章, 優(yōu)化 1997 AspenTech. All rights reserved. 2021年5月3日星期一Introduction to Aspen P