化工软件概述.doc

绪论一、流程模拟软件介绍化工软件综合训练是本专业针对化工计算、过程模拟的相关工具软件进行综合训练的课程。主要介绍相关的工具软件在化工计算及流程的工艺设计中的应用，掌握相关的工具软件的使用方法，了解工具软件的发展、应用，培养我们计算机工具的专业应用能力。 该课程综合利用了化学工程与工艺专业的主要基础课程的内容，如化工原理、化工热力学、化学反应工程、化工数学、化工过程分析与模拟、化工系统工程等，是一门综合性较强的实践课程 本次软件综合训练主要以应用Aspen plus流程模拟软件为基础的训练。 Aspen Plus 是被认为具有最适用于工业、且最完备的物性系统。这是由于Aspen plus流程模拟所得产品有以下特点：1）产品具有完备的物性数据库2）产品线比较长，集成能力很强。3）唯一将序贯（SM）模块和联立方程（EO）两种算法同时包含在一个模拟工具中。4）结构完整，除组分、物性、状态方程之外，还包含闪蒸模块、精馏模型等单元操作模块。二、Aspen Plus用户界面运行文件标题条菜单栏工艺流程窗口工具条模式选择按钮模型库模型菜单条状态区NEXT按钮单位下一表页文件夹菜单三、数据浏览器窗口到上一级向前向后前一表列注释按钮输入/结果浏览菜单菜单树训练一 空气压缩机的模拟条件：使用一个等熵压缩机在60F、14.7pisa下把100lbmole/hr的空气压缩到147pisa的压力，通过Aspen Plus模拟该流程。在流程模拟完成的最后需确定：（1）完成压缩共需要多少能量？用hp表示（1hp=745.700w）（2）出口空气的温度是多少？（）操作步骤说明创建模拟流程图，选择适当的压缩机图形 在文件下拉菜单中，选择”Save As”,存为.bkp文件。在Setup选项中输入模拟名称（工况、姓名），设置输出数据单位。Setup按钮 在Component ID栏中输入组分在规定物性窗口选择RK-SOAVE模型，完成物性规定，单击OK继续操作 在空气流股窗口中输入温度、压力、摩尔流率，注意单位的选择，在COMPOSITION栏选择摩尔分率，并输入空气组成。继续操作进入模块设置窗口，输入出口压力值操作完成并运行模拟程序，单击结果显示按钮查看结果。结果如下 训练二 精馏的模拟通过精馏塔来分离甲醇和水的混合物。进料组成为水63.2（质量分数），甲醇36.8（质量分数），流率为12000 1b/hr，压力为19psi（1psi=6894.76Pa），饱和液体进料（进料的气相分率为0），精馏塔有38块塔板，进料在第23块板上（注意，根据Aspen Plus的定义，冷凝器为1板，所以进料板应该是第24块）。塔顶压力为16.1psi，每板的压力降为0.1psi，塔顶为全凝器，蒸出流率为39885 1b/hr，回流比为1.3。选用NRTL-RK物性方法。1、确定再沸器和冷凝器的热负荷2、做出气相、液相中水和甲醇的组成曲线具体操作步骤如下输入组分；如下图：设置二元交互参数NRTL-RK；如下图：输入压力19pis、流率值120000lb/hr，选择质量分率并分别输入0.632，0.368；如下图：输入塔板数40，蒸出率39885lb/hr，回流比1.3.如下图：输入进料板数24；如下图：输入塔顶压力16.1psi和每块塔板的压力降0.1psi;如下图：所得结果如下：流股结果给出进出的所有流股的工艺和物性参数。结果汇总给出塔顶（冷凝器）和塔底（再沸器）的温度、热负荷、流量、回流比和上升蒸汽比等参数，以及每一组份在各出塔物流中的分配比率。分布剖形给出塔内各塔板上的温度、压力、热负荷、相平衡参数，以及每一相态的流量、组成和物性。据此可确定最佳加料板和侧线出料板位置。在Plot 中选择Plot Wizard弹出Plot Wizard Step 窗口；如下图：选择Comp曲线继续完成： 分别选择气相和液相质量分率： 做出气相、液相中水和甲醇的组成曲线：训练三 设计尺寸再次使用训练二的结果，在流程模拟完成的最后需确定：1、要使塔顶蒸出甲醇的纯度99.95%，塔底水的纯度99.9%已经有了两个设计规定参数，就必须改变两个变量。在这里改变蒸出率和回流比，并给Aspen Plus提供一个变化范围，选择蒸出率在2500055000lb/hr之间，回流比在0.81.2之间变化。求出答案，并记录冷凝器和再沸器的热负荷。 2、对同样的设计规定，给定每块踏板的默费里效率为65%，假定再沸器的板效率为90%，记录冷凝器和再沸器的热负荷。 3、完成塔径的尺寸计算，塔为泡罩塔。求出塔的直径。操作如下 1、在数据浏览器中，点击BlocksDIST-COLDesign Specs,接着单击New, 单击OK,选择质量浓度作为第一设计规定，并输入目标值0.9995，如下图：继续操作，得到组分清单，选择如下： 继续操作，因为0.995使塔顶蒸出甲醇浓度，所以选择物流S2,单击Next，转入Vary清单，选择蒸出率2500055000lb/hr,如下图：单击Next，在准备进入模拟程序时，选择“ Cancel“，输入另一个设计规定，即塔底水的浓度，选择塔底水的浓度0.999。同样，选择第二Vary变量回流比0.82.0.此时，就可以进行模拟程序。2、板效率在数据浏览器中，点击BlocksDIST-COLEfficiencies,如下图：点击Vapor-Liquid,输入板效率，如下图：3、塔盘直径在数据浏览器中，点击BlocksDIST-COLTray Sizing,再点击NEW,如下图：给第239块塔板选择泡罩塔，如下图：最后模拟程序运算结果如下图：训练四 闪蒸分离 进料温度为400，压力为21atm，组成为氢气（30.0lbmol/hr）、氮气（ 15.0lbmol/hr ）、甲烷（ 43.0lbmol/hr ）、环己烷（144.2lbmol/hr ）、苯（0.2lbmol/hr ）。闪蒸器在120下操作且没有压力降，分离后气相中夹带的液相量为0.012。用RKS方程估算热力学性质。1、 确定汽相的组成和流率是多少？2、 做出闪蒸的热力学曲线，并求出进料露点；3、 如果要把进料分离为产品汽液相摩尔分率相等，闪蒸器的温度应为多少（其它操作参数恒定不变）？在新的闪蒸温度下进行模拟验证。操作步骤建立流程后，规定组分； 输入物流参数输入闪蒸器参数 输入分离后气相中夹带的液相量所有数据输入完成，进行模拟，查看运行结果 在数据浏览器中，依次BlocksHP-SEPHcurves单击NEWOK,把数据点改为1020，运行程序。单击Results按钮，用Temperature列和 Vapor fraction列作为曲线的Y、X轴； 所得热力学曲线如下：训练五 灵敏度分析基于训练四的结果，当闪蒸温度在120400范围变化时，作图观察其对设备的气相分率的影响。定义气相分率为离开塔顶的气体流率和塔的进料流率之比。 在上例训练结果的基础上，进行如下操作：打开DataModel Analysis ToolsSensitivity进入灵敏度数据浏览器窗口，点击new, 给灵敏度命名，得到灵敏度数据浏览器Define定义S2为测量变量S2LOW，选择物流变量为S2，变量类型为Stream-Var,变量性质为MOLE-FLOW,Vary选择变量类型为Block-Var， 模块为HP-SEP, 变量为闪蒸温度， 在Overall rang中输入温度变化范围和输出结果的温度间隔点， Tabulate测量变量清单第一栏的输入S2/232.4, 运行模拟程序，得出结果，运用Plot绘出温度-气相分率图如下学习心得 通过这次化工软件工程训练使我们掌握化工流程模拟软件Aspen plus的基本使用方法，也提高了我们对化工计算、过程模拟的相关工具软件的应用技能，通过这次的综合训练，使我们了解了化工流程模拟软件Aspen plus在单元过程和单元操作设计中的应用，使用化工流程模拟软件进行常用单元操作设备如 压