aspenplus教程上专业知识讲座

ASPEN-PLUS教程第1页第1章绪论作者：毕欣欣孙兰义第2页绪论1.1化工过程模拟化工过程模拟介绍化工过程模拟功能

化工过程模拟系统组成1.2AspenPlus软件AspenPlus介绍AspenPlus主要功能第3页1.1化工过程模拟化工过程模拟介绍实质：使用计算机程序定量计算一种化学过程中特性方程

根据化工过程数据，采取合适模拟软件，将由多种单元操作组成化工流程用数学模型描述，模拟实际生产过程，并在计算机上通过变化多种有效条件得到所需要成果

分为稳态模拟和动态模拟两类，本书介绍稳态模拟第4页1.1化工过程模拟化工过程模拟功能

改造生产调优故障诊断科学研究开发新工艺

设计化工过程模拟功能第5页1.1化工过程模拟化工过程模拟系统组成化工过程模拟系统输入系统图形界面数据文件数据检查系统完整性合理性调度系统指挥中心数据库热力学方法库化工单元过程库……第6页1.2AspenPlus软件软件介绍AspenPlus是一款功能强大集化工设计、动态模拟等计算于一体大型通用流程模拟软件起源于20世纪70年代美国能源部资助、MIT主持项目——AdvancedSystemforProcessEngineering（ASPEN）

1982年将其商品化，成立AspenTech公司，并称之为AspenPlus第7页1.2AspenPlus软件AspenPlus组成AspenPlus物性数据库通用数据库AspenCDDIPPR专用数据库固体加工电解质单元操作模块50多种模块模型分析工具系统实现策略数据输入解算策略结果输出第8页1.2AspenPlus软件最完备物性系统完整单元操作模型库先进计算办法先进流程办法进行过程优化计算迅速可靠流程模拟功能1243AspenPlus特性第9页1.2AspenPlus软件

对工艺过程进行严格质量和能量平衡计算

能够预测物流流率、组成以及性质

能够预测操作条件、设备尺寸123

能够减少装置设计时间并进行装置多种设计方案比较

帮助改善目前工艺45AspenPlus功能第10页教材中国石油大学（华东）化学工程学院孙兰义专家主编化学工业出版社出版国内第一本有关AspenPlus汉字教材第11页教材第12页教材第13页第2章图形界面与流程建立作者：毕欣欣孙兰义第14页图形界面与流程建立2.1图形界面2.2建立流程模拟2.3输入数据2.4运行模拟2.5查看成果第15页2.1图形界面标题栏菜单栏模拟初始化成果显示数据浏览按钮Next按钮流程显示窗口模块库第16页2.1图形界面主要图标功能介绍图标说明功能下一步Next指导顾客进行下一步输入数据浏览DataBrowser浏览、编辑表和页面控制面板RunControlPanel显示运行过程，并进行控制初始化Reinitialize重新计算，不使用上次计算成果开始运行Start输入完成后，开始计算成果显示Checkresults显示模拟计算成果第17页2.1图形界面状态批示符号符号意义该表输入未完成该表输入完成该表中没有输入，是可选项对于该表有计算成果对于该表有计算成果，但有计算错误对于该表有计算成果，但有计算警告对于该表有计算成果，但生成成果后输入发生变化第18页2.2建立流程模拟例2.1苯和丙烯反应生成异丙苯，求产品PRODUCT中异丙苯摩尔流率条件：

原料FEED，105℃，0.25MPa,苯、丙烯摩尔流率各18kmol/hr反应器REACTOR，

绝热操作，0.1MPa，丙烯转化率90%，

反应方程式：冷凝器COOLER，出口温度54℃，压降为0.7kPa

分离器SEP，绝热操作，压降为0

第19页2.2建立流程模拟步骤输入数据建立流程图运行模拟查看成果

启动AspenPlus保存文献添加模块及物流全局设置输入组分物性办法进料参数模块参数第20页2.2建立流程模拟启动AspenPlus选择模板GeneralwithMetricUnits运行类型RunType选择Flowsheet启动UserInterface，选用Template第21页2.2建立流程模拟保存文献设置保存类型：点击菜单栏Tools∣Options，General∣Saveoptions

设置文献保存类型*.apw，文档文献，二进制存放，包括输入要求、模拟成果和中间收敛信息；*.bkp，运行过程备份文献，ASCⅡ存放，包括输入要求、成果信息；*.apwz，综合文献，二进制存放，包括模拟过程中所有信息。点击File∣SaveAs，选择存放位置，给文献命名第22页2.2建立流程模拟建立流程图物流、模块名称：菜单栏Tools∣Options，Flowsheet页面StreamandBlocklabels去掉复选框第一项和第三项，对于物流和模块，顾客自行定义标识名称，不采取系统生成默认标识第23页2.2建立流程模拟放置模块从模块库ModelLibrary中点击Reactors，选择RStoic模块输入模块名称第24页2.2建立流程模拟连接物流点击MaterialSTREAMS下拉箭头，选择物流Material输入物流名称第25页2.2建立流程模拟添加其他模块和物流完成后单击NEXT按钮第26页2.3输入数据全局设置完成后单击NEXT按钮第27页2.3输入数据输入组分第28页2.3输入数据输入组分-表达C9H12同分异构体Find（查找）功能利用该功能可根据组分名、分子式、组分类别、分子量、沸点、或CAS号查找组分。第29页2.3输入数据选择物性办法物性办法选择对于模拟精确性来说至关主要，是模拟一种关键步骤本例选择状态方程办法RK-SOAVE完成后单击NEXT按钮第30页2.3输入数据输入物流参数输入进料FEED条件参数一般只对进料物流输入流股信息完成后单击NEXT按钮第31页2.3输入数据输入模块参数COOLER模块输入出口温度、压降、热负荷三项中两项本题输入温度54℃，压降0.7MPa输入压力＞0，表达设备操作压力，压力≤0时，表达设备压降完成后单击NEXT按钮第32页2.3输入数据输入模块参数REACTOR模块本题输入反应器压降为0.1热负荷为0完成后单击NEXT按钮第33页2.3输入数据定义反应在Blocks∣REACTOR∣Setup∣Reactions页面，点击左下角New出现EditStoichiometry对话框，输入反应物、产物及其化学计量系数，并指定丙烯转化率为90%完成后单击Next或Close按钮第34页2.3输入数据完成后单击NEXT按钮第35页2.3输入数据输入模块参数SEP模块本题输入分离器压力0.1MPa热负荷0基本条件输入完成完成后单击NEXT按钮第36页2.3运行模拟运行办法出现RequiredInputComplete对话框，点击确定，即可运行。点击工具栏中运行（Start）图标

或使用快捷键F5直接运行模拟。若是顾客在输入过程中有改动，需要重新运行模拟时，能够先点击工具栏中初始化（Reinitialize）

图标，对模拟初始化后，再运行模拟。第37页2.4运行模拟控制面板运行中出现警告和错误均会在控制面板中显示。本题显示没有错误或警告。控制面板快捷键为F7第38页2.5查看成果点击查看成果图标

，由左侧数据浏览窗口选择对应选项，即可查看成果PRODUCT中异丙苯摩尔流率为17.118kmol/hr第39页第3章物性办法作者：毕欣欣孙兰义第40页物性办法3.1AspenPlus数据库3.2AspenPlus中主要物性模型3.3物性办法选择3.4定义物性集3.5物性分析3.6物性估算3.7物性数据回归3.8电解质组分第41页3.1AspenPlus数据库系统数据库是AspenPlus的一部分，适用于每一个程序的运行，包括PURECOMP、SOLIDS、AQUEOUS、INORGANIC、BINARY等数据库内置数据库与AspenPlus的数据库无关，用户自己输入，用户需自己创建并激活用户数据库用户需要自己创建并激活，且数据具有针对性，不是对所有用户开放第42页3.1AspenPlus数据库PURECOMP常数参数。例如绝对温度、绝对压力。相变性质参数。例如沸点、三相点。参照态性质参数。例如标准生成焓以及标准生成吉布斯自由能。随温度变化热力学性质参数。例如饱和蒸汽压。传递性质参数，例如粘度。安全性质参数。例如闪点、着火点。UNIFAC模型中集团参数。状态方程中参数。与石油有关参数。例如油品API值、辛烷值、芳烃含量、氢含量及硫含量等第43页3.2AspenPlus中主要物性模型理想模型IDEALSYSOP0状态方程模型Lee方程、PR方程、RK方程活度系数模型Pitzer、NRTL、UNIFAC、UNIQUAC、VANLAAR、WILSON特殊模型AMINES、BK-10、STEAM-TA第44页3.2AspenPlus中主要物性模型抱负物性措施K值计算措施IDEALIdealGas/Raoult'slaw/Henry'slawSYSOP0Release8versionofIdealGas/Raoult'slaw抱负模型AspenPlus提供了具有常用热力学模型物性办法。物性办法与模型选择不一样，模拟成果大相径庭。如精馏塔模拟例子。相同条件计算理论塔板数，用抱负办法得到11块，用状态方程得到7块，用活度系数法得42块。显然物性办法和模型选择是否合适，也直接影响模拟成果是否故意义。《Aspenplus物性办法和模型》第45页3.2AspenPlus中主要物性模型措施状态方程基于Lee方程物性措施BWR-LSBWRLee-StarlingLK-PLOCKLee-Kesler-Plöcker基于PR方程物性措施PENG-ROBPeng-RobinsonPR-BMPeng-RobinsonwithBoston-MathiasalphafunctionPRWSPeng-RobinsonwithWong-SandlermixingrulesPRMHV2Peng-RobinsonwithmodifiedHuron-Vidalmixingrules基于RK方程物性措施PSRKPredictiveRedlich-Kwong-SoaveRKSWSRedlich-Kwong-SoavewithWong-SandlermixingrulesRKSMHV2Redlich-Kwong-SoavewithmodifiedHuron-VidalmixingrulesRK-ASPENRedlich-Kwong-ASPENRK-SOAVERedlich-Kwong-SoaveRKS-BMRedlich-Kwong-SoavewithBoston-Mathiasalphafunction其他物性措施SR-POLARSchwartzentruber-Renon状态方程模型第46页3.2AspenPlus中主要物性模型措施液相活度系数汽相逸度系数基于Pitzer物性措施PITZERPitzerRedlich-Kwong-SoavePITZ-HGPitzerRedlich-Kwong-SoaveB-PITZERBromley-PitzerRedlich-Kwong-Soave基于NRTL物性措施ELECNRTLElectrolyteNRTLRedlich-KwongENRTL-HFElectrolyteNRTLHFHexamerizationmodelENRTL-HGElectrolyteNRTLRedlich-KwongNRTLNRTLIdealgasNRTL-HOCNRTLHayden-O'ConnellNRTL-NTHNRTLNothnagelNRTL-RKNRTLRedlich-KwongNRTL-2NRTL(usingdataset2)Idealgas基于UNIFAC物性措施UNIFACUNIFACRedlich-KwongUNIF-DMDDortmund-modifiedUNIFACRedlich-Kwong-SoaveUNIF-HOCUNIFACHayden-O'ConnellUNIF-LBYLyngby-modifiedUNIFACIdealgasUNIF-LLUNIFACforliquid-liquidsystemsRedlich-Kwong活度系数模型第47页3.2AspenPlus中主要物性模型基于UNIQUAC物性措施UNIQUACUNIQUACIdealgasUNIQ-HOCUNIQUACHayden-O'ConnellUNIQ-NTHUNIQUACNothnagelUNIQ-RKUNIQUACRedlich-KwongUNIQ-2UNIQUAC(usingdataset2)Idealgas基于VANLAAR物性措施VANLAARVanLaarIdealgasVANL-HOCVanLaarHayden-O'ConnellVANL-NTHVanLaarNothnagelVANL-RKVanLaarRedlich-KwongVANL-2VanLaar(usingdataset2)Idealgas基于WILSON物性措施WILSONWilsonIdealgasWILS-HOCWilsonHayden-O'ConnellWILS-NTHWilsonNothnagelWILS-RKWilsonRedlich-KwongWILS-2Wilson(usingdataset2)IdealgasWILS-HFWilsonHFHexamerizationmodelWILS-GLRWilson(idealgasandliquidenthalpyreferencestate)IdealgasWILS-LRWilson(liquidenthalpyreferencestate)IdealgasWILS-VOLWilsonwithvolumetermRedlich-Kwong第48页3.2AspenPlus中主要物性模型措施K值计算措施应用AMINESKent-EisenbergaminesmodelMEA、DEA、DIPA、DGA中H2S、CO2处理APISOURAPIsourwatermodel带有NH3、H2S、CO2废水处理BK-10BraunK-10石油SOLIDSIdealGas/Raoult'slaw/Henry'slaw/solidactivitycoefficients冶金CHAO-SEAChao-Seadercorrespondingstatesmodel石油GRAYSONGrayson-Streedcorrespondingstatesmodel石油STEAM-TAASMEsteamtablecorrelations水或蒸汽STEAMNBSNBS/NRCsteamtableequationofstate水或蒸汽特殊模型第49页3.3物性办法选择过程模拟必须选择合适热力学模型在使用模拟软件进行流程模拟时，顾客定义了一种流程后来，模拟软件一般会自行处理流程构造分析和模拟算法方面问题，而热力学模型选择则需要顾客作决定。流程模拟中几乎所有单元操作模型都需要热力学性质计算，迄今为止，还没有任何一种热力学模型能适用于所有物系和所有过程。流程模拟中要用到多种热力学模型，热力学模型恰当选择和正确使用决定着计算成果精确性、可靠性和模拟成功是否。选用办法由物系特点及操作温度、压力经验选用由帮助系统进行选择第50页3.3物性办法选择经验选用由物系特点及其操作条件进行选择图（a）第51页3.3物性办法选择经验选用图（b）第52页3.3物性办法选择经验选用图（c）以例2.1中丙烯、苯以及异丙苯体系为例，分析体系为非极性体系，考虑到为真实物系，能够选择PENG-ROB、RK-SOAVE、PR-BM、RKS-BM等物性办法第53页3.3物性办法选择帮助系统AspenPlus为顾客提供了选择物性办法帮助系统，系统会根据组分性质或者化工处理过程特点为顾客推荐不一样类型物性办法以例2.1为例：点击菜单栏Tools下PropertyMethodSelectionAssistant，启动帮助系统第54页3.3物性办法选择

系统提供了两种办法，能够通过组分类型或是化工过程类型进行选择。以指定组分类型为例，选择第一项，Specifycomponenttype第55页3.3物性办法选择

系统提供了三种组分类型，化学系统、烃类系统以及特殊系统，这里选择烃类系统第56页3.3物性办法选择

选择完成后，系统提醒顾客是否具有石油产品数据分析或是虚拟组分，点击No第57页3.3物性办法选择系统给顾客提供几个物性办法作为参照第58页3.3物性办法选择特殊体系物性办法选择存在气相缔合体系对于存在气相缔合体系、二聚反应，常用热力学办法有两种，Nothagel和Hayden-O’Connel状态方程。Nothagel方程使用是截断范德华方程，能够模拟气相二聚反应，不足之处于于当压力大于几个大气压时就不适用了；使用Nothagel状态方程作为气相模型性质办法有NRTL-NTH、UNIQ-NTH、VANL-NTH、WIS-NTH。Hayden-O’Connel状态方程使用是截至两项维里方程，它能够可靠地预测极性组分溶和作用以及气相中二聚现象（例如具有羧酸混合物），但当压力超出10～15个大气压时也不再适用；Hayden-O’Connel状态方程作为气相模型性质办法有NRTL-HOC、UNIF-HOC、UNIQ-HOC、VANL-HOC、WIS-HOC第59页3.3物性办法选择特殊体系物性办法选择具有氟化氢（HF）体系只有WILS-HF性质办法将HF状态方程用作气相模型，此办法能可靠预测HF在混合物中强缔合影响，不过不适用于压力超出3个大气压情况具有电解质体系电解质活度系数模型ENRTL模型适用于具有多溶剂和溶解气体溶液，非常适用于中压和低压体系。Pitzer模型计算气体溶解度能够取得较好成果；B-Pitzer活度系数模型精度有限不过具有预测性；ENRTL-HF办法与ENRTL类似，用于计算HF强络合现象气相模型以及低于3个大气压体系第60页3.3物性办法选择特殊体系物性办法选择石油炼制体系PENG-ROB、RK-SOAVE是针对石油炼制体系修正热力学方程。低压常减压塔能够采取BK10、CHAO-SEA、GRAYSON等办法；中压焦化主分馏塔、FCC主分馏塔等能够采取CHAO-SEA、GRAYSON、PENG-ROB、RK-SOAVE等办法；重整装置、加氢精制装置等富氢体系能够采取GRAYSON、PENG-ROB、RK-SOAVE等办法；润滑油或脱沥青装置能够采取PENG-ROB、RK-SOAVE等办法。第61页3.3物性办法选择常见化工体系物性办法推荐化工体系推荐物性措施空分PR，SRK气体加工PR，SRK气体净化Kent-Eisnberg，ENRTL石油炼制BK10，Chao-Seader，Grayson-Streed，PR，SRK石油化工中VLE体系PR，SRK，PSRK石油化工中LLE体系NRTL，UNIQUAC化工过程NRTL，UNIQUAC，PSRK电解质体系ENRTL，Zemaitis低聚物PolymerNRTL高聚物PolymerNRTL，PC-SAFT环境UNIFAC+Henrry’Law常见化工体系所推荐物性办法（一）第62页3.3物性办法选择常见化工体系物性办法推荐过程体系推荐物性措施石油和气体加工储运系统用于高压烃应用状态方程平台分离系统用于高压烃应用状态方程油气管道运输系统用于高压烃应用状态方程炼油低压：常压塔、减压塔石油逸度和K值关联式及化验数据分析中压：焦化主分馏塔、催化裂化主分馏塔石油逸度和K值关联式及化验数据分析富氢系统：重整装置、加氢精制精选石油逸度关联式针对石油调整状态方程及化验数据分析润滑油装置、脱沥青装置针对石油调整应用状态方程及化验数据分析气体加工烃分离：脱甲烷塔、C3分离塔用于高压烃应用状态方程（带Kij）低温气体处理：空气分离用于高压烃应用状态方程，灵活和预测性状态方程用乙二醇进行气体脱水使用灵活和预测性状态方程用甲醇或NMP进行酸性气吸取使用灵活和预测性状态方程水、氨水、胺、碱、石灰或热碳酸盐进行酸性气吸取推荐使用电解质活度系数措施常见化工体系所推荐物性办法（二）第63页3.3物性办法选择石油化工乙烯装置初馏塔石油逸度关联式及化验数据分析轻烃分离塔、急冷塔用于高压烃应用状态方程芳烃抽提：BTX抽提液体活度系数(对参数很敏感)取代烃：VCM、丙烯腈装置用于高压烃应用状态方程醚生产液体活度系数法乙苯苯乙烯装置用于高压烃应用状态方程和抱负状态方程(带Watsol)或液体活度系数法对苯二甲酸液体活度系数法在醋酸部分用能模拟二聚反应措施常见化工体系物性办法推荐常见化工体系所推荐物性办法（二）第64页3.4定义物性集

物性集是多种物性集合，顾客能够给物性集指定名称，在一种应用中使用物性时只需引用物性集名称。在GeneralwithMetricunits模板中，系统默认物性集如下列图所示：第65页3.4定义物性集物性集设定若是物性参数不存在上述物性集中，则需要设置新物性参数集，例如若需要查看物流pH值，则需重点击New，设置一种新物性参数集PS-1第66页3.4定义物性集物性集设定选择物性参数PH第67页3.4定义物性集物性集设定第68页3.4定义物性集输出报告选项物性集输出需要在输出报告中设置第69页3.4定义物性集输出报告选项选择要输出物性，完成后，重新运行模拟，即可在成果栏中显示对应物性参数。第70页3.5物性分析AspenPlus为顾客提供了物性分析功能，主要是用来生成简单物性图表，验证物性模型和数据精确性。物性分析中能够提供图表主要分为下列三种：（1）纯组分，例如蒸汽压相对于温度变化关系图；（2）二元物系，例如T-x-y、P-x-y相图；（3）三元相图。例3.1利用物性分析功能做出甲醇-水体系在0.1MPa下T-x-y相图。已知甲醇、水流率均为50kmol/hr第71页3.5物性分析启动AspenPlus，选择模板GeneralwithMetricUnits，运行类型（RunType）选择物性分析（PropertyAnalysis）第72页3.5物性分析设定分析物性第73页3.5物性分析设定分析物性第74页3.5物性分析设定分析物性本题需要做出甲醇、水体系T-x-y相图，而T-x-y相图是表达不一样组成下物系泡露点温度，默认物性集中没有此参数，需要首先设定分析物性集，并设定输出报告选项。第75页3.5物性分析作图在成果页面，选中X轴变量对应参数，点击菜单栏Plot下X-AxisVariable，即设定X轴变量第76页3.5物性分析选中Y轴变量参数，（若Y轴包括多种变量，需要同步选中），点击菜单栏Plot下Y-AxisVariable，即可设定Y轴变量第77页3.5物性分析甲醇-水体系T-x-y相图第78页3.6物性估算AspenPlus中物性估算系统能够估算物性模型中许多参数。物性估算以基团奉献法和对比状态有关性为基础，能够估算纯组分物性常数，与温度有关模型参数，Wilson、NRTL以及UNIQUAC办法二元交互作用参数以及UNIFAC办法基团参数例3.2估算二聚物“乙基-2-乙氧基乙醇”物性。已知：

乙基-2-乙氧基乙醇分子式CH3-CH2-O-CH2-CH2-O-CH2-CH2-OH

乙基-2-乙氧基乙醇正常沸点TB=195℃第79页3.6物性估算启动AspenPlus，选择模板GeneralwithMetricUnits，运行类型（RunType）选择物性估算（PropertyEstimation）第80页3.6物性估算输入组分及分子构造第81页3.6物性估算输入组分及分子构造注：假如分子构造中具有苯环，能够在化学键类型中选择Benzenering第82页3.6物性估算输入已知物性参数第83页3.6物性估算定义物性估算本题选择估算所有缺失物性参数，也能够再对应页面下设置需要物性参数设置完成后，运行模拟，查看成果第84页3.7物性数据回归物性数据回归系统能够拟合多种纯组分物性数据，如饱和蒸汽压；该系统能够将物性模型参数与纯组分或多组分系统试验数据相拟合，顾客能够输入任意物性试验数据，例如汽液平衡数据、液液平衡数据、密度、热容或活度系数数据；该系统也能够回归AspenPlus中物性模型，如电解质和顾客模型。

物性数据回归是基于最大似然估计思想，利用原始试验数据计算物性模型中参数，能够处理多种数据类型，并且能够同步回归多种类型参数第85页3.7物性数据回归主要步骤：运行类型（RunType）选择数据回归（DataRegression）全局设定输入组分选择物性办法输入试验数据定义回归参数第86页3.7物性数据回归输入试验数据Setup页面定义数据类型，Data页面输入试验数据第87页3.7物性数据回归定义回归参数Setup页面定义数据起源，Parameters页面定义回归参数第88页3.7物性数据回归定义回归参数第89页3.7物性数据回归温度，℃摩尔分率xⅠ摩尔分率xⅡ00.0001420.999891100.0001280.999844200.0001130.999784250.0001060.999763例3.3利用甲苯-水体系液液平衡数据回归VanLaar方程中二元交互作用参数aij和aji，甲苯-水体系液液平衡数据（各相中水摩尔分率）见下表，所有数据是在0.1MPa下测得。甲苯-水体系液液平衡数据第90页3.8电解质组分

当体系中包括水及在水中会发生电离电解质（Electrolytes）时，需要使用电解质向导（ElecWizard）完成组分输入，电解质向导能够用来帮助生成也许发生多种电离反应以及电离反应生成多种电解质组分第91页3.8电解质组分第92页3.8电解质组分电解质向导分四个步骤操作：定义基本组分和定义反应生成选项；清除不存在盐及反应；选择模拟采取计算办法；检查前面设置和调整自动生成亨利组分和反应式。第93页3.8电解质组分定义基本组分和定义反应生成选项第94页3.8电解质组分清除不存在盐及反应第95页3.8电解质组分选择模拟采取计算办法第96页3.8电解质组分检查前面设置和调整自动生成亨利组分和反应式。第97页3.8电解质组分例3.4将1000m3/hr氢氧化钙水溶液（氢氧化钙5.2kmol/m3，30℃，0.1MPa）与4750m3/hr氯化钠盐酸溶液（氯化钠5.1kmol/m3，氯化氢2.2kmol/m3，20℃，0.15MPa）混合，求混合后溶液温度和pH值。第98页第4章简单单元模拟作者：王俊孙兰义第99页目录4.1混合器/分流器4.1.1混合器Mixer4.1.2分流器FSplit4.2两种调整器4.2.1物流倍增器Mult4.2.2物流复制器Dupl4.3简单分离器4.3.1两相闪蒸器Flash24.3.2三相闪蒸器Flash34.3.3液-液分相器Decanter4.3.4组分分离器Sep4.3.5两出口组分分离器Sep2第100页4.1混合器/分流器模块说明功能适用对象Mixer混合器把多股物流混合成一股物流混合三通型、物流混合操作、增加热流或增加功流操作FSplit分流器把一股或多股物流混合后提成多股物流分流器、排气阀第101页4.1.1混合器Mixer混合器Mixer输入物流能够为任意数量，通过一次简单物料平衡混合为一股物流。混合器Mixer输入物流也能够是热流和功流。混合器Mixer有多种图标可选用。第102页4.1.1混合器Mixer第103页对于对应热流和功流能够分别从模型库中选择HEAT（Q）和WORK（W）Mixer图标。单一混合器Mixer不能同步混合物流、热流、功流。4.1.1混合器Mixer第104页Mixer计算时需要指定4.1.1混合器Mixer出口物流压力（或模块压降）出口物流有效相态假如不指定压力或压降，模块将自动默认进料最低压力为出口物流压力。

第105页例4.1.1将下表中三股物流混合，求混合后产品温度、压力及各组分流率，物性办法选用CHAO-SEA。4.1.1混合器Mixer物流组分流率kmol/hr温度℃压力MPa气相分率进料（FEED1）丙烷（C3）101002

正丁烷（NC4）15正戊烷（NC5）15正己烷（NC6）10进料（FEED2）丙烷（C3）151202.5

正丁烷（NC4）15正戊烷（NC5）10正己烷（NC6）10进料（FEED3）丙烷（C3）25100

0.5正丁烷（NC4）0正戊烷（NC5）15正己烷（NC6）10第106页分流器FSplit能够将已知状态（如温度、压力、流率、组成等）一股或几股物流混合后分割成相同状态任意股出口物流。所有出口物流具有与混合后入口物流相同组成和条件。分流器FSplit有多种图标可选用。4.1.2分流器FSplit第107页4.1.2分流器FSplit第108页对应热流和功流能够分别从模型库中选择HEAT（Q）和WORK（W）FSplit图标。分流器FSplit不能把一种流股提成不一样类型流股，例如分流器FSplit不能把一股物流提成一股功流和一股物流。4.1.2分流器FSplit第109页能够通过指定产品分率（SplitFraction，产品流率与进料总流率比值）、质量流率、摩尔流率、体积流率或组分流率（需要指定关键组分Keycomponents）来确定出口产品参数。4.1.2分流器FSplit第110页4.1.2分流器FSplit第111页FSplit计算时需要指定出口物流压力（或模块压降）出口物流有效相态假如不指定压力或压降，模块将自动默认进料最低压力为出口物流压力。

4.1.2分流器FSplit第112页例4.1.2将三股进料通过度流器提成三股产品PRODUCT1、PRODUCT2、PRODUCT3，进料物流仍然选用例4.1.1三股进料，物性办法选用CHAO-SEA。要求：①物流PRODUCT1摩尔流率为进料50%；②物流PRODUCT2中具有10kmol/hr正丁烷。4.1.2分流器FSplit第113页4.2两种调整器物流倍增器Mult与物流复制器Dupl设置在模块库Manipulators下。模块说明功能Mult物流倍增器将物流按百分比放大或缩小Dupl物流复制器将物流复制成任意数量出口物流第114页4.2.1物流倍增器Mult第115页4.2.1物流倍增器Mult物流倍增器Mult通过指定缩放因子将一股进口物流所有与流率有关参数按照一定百分比缩放而不变化其状态参数。主要模块参数为缩放因子（Multiplicationfactor）。第116页4.2.2物流复制器Dupl第117页物流复制器Dupl用于将一股输入物流复制为多股完全相同输出物流。在同一股进料下，物流复制器Dupl可复制物流和能流，不遵循物料和能量衡算。4.2.2物流复制器Dupl第118页4.3简单分离器模块说明功能适用对象Flash2两相闪蒸器用严格汽-液平衡或汽-液-液平衡，把进料提成两股出口物流闪蒸器、蒸发器、分液罐Flash3三相闪蒸器用严格汽-液-液平衡，把进料提成三股出口物流分相器、有两个液相单级分离器Decanter液-液分相器把进料提成两股液相出口物流分相器、有两个液相而无气相单级分离器Sep组分分离器根据要求组分流率或分率，把入口物流提成多股出口物流组分分离操作，不考虑分离过程，例如蒸馏和吸取Sep2两出口组分分离器根据要求流率、分率或纯度，把入口物流提成两股出口物流组分分离操作，不考虑分离过程，例如蒸馏和吸取第119页4.3.1两相闪蒸器Flash2第120页4.3.1两相闪蒸器Flash2Flash2模块连接图如下：第121页Flash2模块模型参数有：1.闪蒸设定(FlashSpecifications)2.有效相态(ValidPhase)3.液沫夹带(LiquidEntrainmentinVaporStream)4.3.1两相闪蒸器Flash2第122页1.闪蒸设定(FlashSpecifications)需要要求温度、压力、气相分率、热负荷这四个参数中任意两个。4.3.1两相闪蒸器Flash2第123页2.有效相态(ValidPhase)4.3.1两相闪蒸器Flash2汽-液相(Vapor-Liquid)汽-液-液相(Vapor-Liquid-Liquid)汽-液-游离水相(Vapor-Liquid-FreeWater)汽-液-污水相(Vapor-Liquid-DirtyWater)第124页3.液沫夹带(LiquidEntrainmentinVaporStream)液相被带入汽相中分率。4.3.1两相闪蒸器Flash2第125页例4.3.1进料物流进入第一种闪蒸器FLASH1分离为汽液两相，液相再进入第二个闪蒸器FLASH2进行闪蒸分离。已知进料温度为100℃，压力为3.8MPa，进料中氢气、甲烷、苯、甲苯流率分别为185kmol/hr、45kmol/hr、45kmol/hr、5kmol/hr。闪蒸器FLASH1温度为100℃，压降为0，闪蒸器FLASH2绝热，压力为0.1MPa，物性办法选用PENG-ROB。求闪蒸器FLASH2温度。4.3.1两相闪蒸器Flash2第126页4.3.2三相闪蒸器Flash3三相闪蒸器Flash3可进行给定热力学条件下汽-液-液平衡计算，出口产品为一股气相和两股液相。第127页4.3.2三相闪蒸器Flash3第128页4.3.2三相闪蒸器Flash3Flash3模块连接图如下：第129页Flash3模块模型参数有：1.闪蒸设定(FlashSpecifications)2.关键组分(KeyComponent)3.液沫夹带(LiquidEntrainmentinVaporStream)4.3.2三相闪蒸器Flash3第130页1.闪蒸设定(FlashSpecifications)需要要求温度、压力、气相分率、热负荷这四个参数中任意两个。4.3.2三相闪蒸器Flash3第131页2.关键组分(KeyComponent)指定关键组分后，含关键组分多液相作为第二液相，不然默认密度大液相作为第二液相。4.3.2三相闪蒸器Flash3第132页3.液沫夹带(LiquidEntrainmentinVaporStream)需要分别设定两个液相被夹带入汽相中分率。4.3.2三相闪蒸器Flash3第133页4.3.2三相闪蒸器Flash3例4.3.2两股进料进入三相闪蒸器Flash3进行一次闪蒸。进料FEED1中乙醇、甲苯流率分别为5kmol/hr、25kmol/hr，进料FEED2中水流率为20kmol/hr，两股进料温度均为25℃，压力均为0.1MPa，闪蒸器温度为80℃，压力为0.1MPa，物性办法选用UNIQUAC。求产品中各组分流率是多少？第134页4.3.3液-液分相器Decanter液-液分相器Decanter可进行给定热力学条件下液-液平衡或液-自由水平衡计算，出口产品为两股液相。第135页4.3.3液-液分相器Decanter第136页Decanter模块连接图如下：4.3.3液-液分相器Decanter第137页4.3.3液-液分相器DecanterDecanter模块模型参数有：1.液-液分相器设定(DecanterSpecifications)2.关键组分(KeyComponent)3.分离效率(SeparationEfficiencies)第138页4.3.3液-液分相器Decanter1.液-液分相器设定(DecanterSpecifications)需要要求压力，以及温度、热负荷其中一种。第139页4.3.3液-液分相器Decanter2.关键组分(KeyComponent)指定关键组分后，含关键组分多液相作为第二液相，不然默认密度大液相作为第二液相第140页4.3.3液-液分相器Decanter3.分离效率(SeparationEfficiencies)分离效率代表相组成偏离平衡组成程度。x1,i和x2,i——第一和第二液相中组分i摩尔分数；Ki——组分i平衡常数；Ei——组分i分离效率。第141页4.3.3液-液分相器Decanter当不指定分离效率时，软件默认其值为1。第142页4.3.3液-液分相器Decanter例4.3.3两股进料进入液-液分相器Decanter进行液-液分离。进料采取例4.3.2中进料，液-液分相器温度为25℃，压力为0.1MPa，乙醇分离效率为0.9。第143页4.3.4组分分离器Sep组分分离器Sep可将任意股入口物流，按照每个组分分离要求提成两股或多股出口物流。当未知分离过程，但已知每个组分分离成果时，能够用组分分离器Sep替代严格分离模块以节省计算时间。第144页4.3.4组分分离器Sep第145页4.3.4组分分离器SepSep模块连接图如下：第146页4.3.4组分分离器SepSep模块模型参数有：1.设定(Specifications)2.进料闪蒸(Feed

Flash)3.出料闪蒸(OutletFlash)第147页4.3.4组分分离器Sep1.设定(Specifications)指定每个组分在各输出物流中分率（Splitfraction，组分由进料进入到产品中分数）或者流率。第148页4.3.4组分分离器Sep2.进料闪蒸(FeedFlash)指定入口物流混合后闪蒸压力和有效相态。第149页4.3.4组分分离器Sep3.出料闪蒸(OutletFlash)能够在该页面直接设置每一股输出物流闪蒸压力、温度、气相分率和有效相态。第150页4.3.4组分分离器Sep例4.3.4采取组分分离器Sep将一股温度为70℃，压力为0.1MPa进料物流分离成两股产品，进料中甲醇、水、乙醇流率分别为50kmol/hr、100kmol/hr、150kmol/hr，要求塔顶产品流率为50kmol/hr，甲醇摩尔分数为0.95，乙醇摩尔分数为0.04，物性办法采取UNIQUAC。求塔底产品流率与组成。第151页4.3.5两出口组分分离器Sep2两出口组分分离器Sep2能够有一股或多股输入物流，但只能有两股输出物流。并把输入物流中各个组分按照指定百分比或浓度分派到输出物流中。第152页4.3.5两出口组分分离器Sep2第153页4.3.5两出口组分分离器Sep2Sep模块模型参数有：1.设定(Specifications)2.进料闪蒸(Feed

Flash)3.出料闪蒸(OutletFlash)第154页4.3.5两出口组分分离器Sep21.设定(Specifications)能够指定各输出物流流量(Flow)/流量分率(Splitfraction)、各个组份流量/流量分率、以及摩尔分率/质量分率。可自由设定参数个数由物料平衡自由度决定。第155页4.3.5两出口组分分离器Sep22.进料闪蒸(FeedFlash)指定入口物流混合后闪蒸压力和有效相态。第156页4.3.5两出口组分分离器Sep23.出料闪蒸(OutletFlash)能够在该页面直接设置每一股输出物流闪蒸压力、温度、气相分率和有效相态。第157页4.3.5两出口组分分离器Sep2例4.3.5用两出口组分分离器Sep2分离如例4.3.4中所述进料物流，要求塔顶产品流率为50kmol/hr，且甲醇摩尔分数为0.95，乙醇摩尔分数为0.04，物性办法采取UNIQUAC。第158页第5章流体输送单元模拟作者：王丁丁孙兰义第159页目录5.1概述5.2泵Pump5.3压缩机Compr5.4多级压缩机Mcompr5.5阀门Valve5.6管段Pipe5.7管线系统Pipeline第160页5.1概述AspenPlus提供6种流体输送单元模块（PressureChangers）第161页5.2泵PumpPump模块用于模拟两种设备泵（Pump）泵是把机械能转换成液体能量，用来给液体增压和输送液体流体机械。水轮机（Turbine）水轮机是把水流能量转换为旋转机械能动力机械，它属于流体机械中透平机械。第162页5.2泵Pump——连接泵Pump连接示意图第163页输入参数输出成果出口压力（Dischargepressure）所需功率（Fluidpower/Brakepower）压力增量（Pressureincrease）所需功率（Fluidpower/Brakepower）压力比率（Pressureratio）所需功率（Fluidpower/Brakepower）指定功率（Powerrequired）出口压力（Dischargepressure）特性曲线（Useperformancecurvetodeterminedischargeconditions）所需功率（Fluidpower/Brakepower）5.2泵Pump——模块参数（1）泵Pump模块有5种计算形式出口压力、泵水力学效率和驱动机效率常用参数指定：第164页5.2泵Pump——模块参数（2）指定模型指定参数指定效率第165页特性曲线有三种输入方式：5.2泵Pump——特性曲线（1）列表数据

TabularData多项式

Polynomials顾客子程序

UserSubroutines操作转速下单根曲线

Singlecurveatoperatingspeed；参照转速下单根曲线

Singlecurveatreferencespeed；不一样转速下多条曲线

Multiplecurvesatdifferentspeeds.特性曲线数目，有三个选项：第166页5.2泵Pump——特性曲线（2）选择曲线形式设定特性曲线变量选择曲线数目第167页在CurveData页面中输入特性曲线数据：5.2泵Pump——特性曲线（3）特性曲线变量单位Unitsofcurvevariables每根曲线特性数据表如Headvs.flowtables每根曲线对应转速Curvespeeds第168页5.2泵Pump——特性曲线（4）曲线变量单位曲线对应转速输入流量—扬程数据第169页5.2泵Pump——特性曲线（5）在Efficiencies页面中输入效率数据：输入流量—效率数据第170页当泵操作转速与特性曲线转速不一样步，还要输入操作转速数据：5.2泵Pump——特性曲线（6）要求操作转速第171页5.2泵Pump——特性曲线（7）用多项式表达特性曲线：输入多项式系数第172页5.2泵Pump——NPSHR（1）汽蚀余量又叫净正吸头NPSH，是表达汽蚀性能主要参数。其中：Hs

为允许吸上真空度设计泵安装位置时，应核实“必需汽蚀余量”NPSHR——NetPositiveSuctionHeadRequired第173页在NPSHR页面输入NPSHR数据5.2泵Pump——NPSHR（2）第174页5.2泵Pump——NPSHR（3）根据安装和流动情况能够算出泵进口处“有效汽蚀余量”NPSHA——NetPositiveSuctionHeadAvailable在实际使用条件下，选择泵应当满足：第175页5.2泵Pump——成果查看成果查看从数据浏览器Pump对象下选择Results|Summary，查看成果，成果中显示流体功率、轴功率、电功率等参数。第176页组分缩写式流率，kmol/hr甲烷C10.05乙烷C20.45丙烷C34.55正丁烷NC48.60异丁烷IC49.001,3-丁二烯DC49.005.2泵Pump——例题1一泵将压力为170kPa物流加压到690kPa，进料温度为-10℃，摩尔流率及组成如下表所示。泵效率为80%，电动机效率为100%。计算泵提供应流体功率、泵所需要轴功率以及电动机消耗电功率各是多少？物性办法采取PENG-ROB。第177页5.2泵Pump——例题2流率，m3/hr201053扬程，m40250300400一泵输送流率为100kmol/hr苯，苯压力为100kPa，温度为40℃。泵效率是60%，电动机效率是90%，特性曲线数据如下表所示。计算泵出口压力、提供应流体功率及泵所需要轴功率各是多少？物性办法采取RK-SOAVE。第178页5.3压缩机ComprCompr模型用于模拟四种单元设备多变离心压缩机PolytropicCentrifugalCompressor多变正排量压缩机PolytropicPositiveDisplacementCompressor等熵压缩机IsentropicCompressor等熵汽轮机IsentropicTurbine第179页5.3压缩机Compr——连接压缩机是将机械能转变为气体能量，用以给气体增压或输送机械。按增压程度由低到高又能够分为通风机、鼓风机和压缩机。第180页5.3压缩机Compr——连接Compr模型连接图如下：第181页Compr模块模拟压缩机时提供8种计算模型：5.3压缩机Compr——计算模型（1）等熵模型IsentropicASME等熵模型IsentropicusingASMEmethodGPSA等熵模型IsentropicusingGPSAmethodASME多变模型PolytropicusingASMEmethodGPSA多变模型PolytropicusingGPSAmethod分片积分多变模型Polytropicusingpiecewiseintegration正排量模型Positivedisplacement分片积分正排量模型Positivedisplacementusingpiecewiseintegration第182页5.3压缩机Compr——计算模型（2）Compr模块模拟压缩机时提供8种计算模型：第183页5.3压缩机Compr——计算模型（3）Compr模块模拟涡轮机时仅有1种计算模型：等熵模型Isentropic第184页输入参数输出成果出口压力（Dischargepressure）所需功率（Fluidpower/Brakepower）压力增量（Pressureincrease）所需功率（Fluidpower/Brakepower）压力比率（Pressureratio）所需功率（Fluidpower/Brakepower）指定功率（Powerrequired）出口压力（Dischargepressure）特性曲线（Useperformancecurvetodeterminedischargeconditions）所需功率（Fluidpower/Brakepower）5.3压缩机Compr——模块参数（1）压缩机Compr模块有5种计算形式出口压力+指定效率常用参数指定：第185页5.3压缩机Compr——模块参数（2）选择类型要求出口条件要求效率等熵效率多变效率机械效率第186页5.3压缩机Compr——效率（1）对于压缩机对于汽轮机等熵效率

IsentropicEfficiency第187页5.3压缩机Compr——效率（2）多变效率

PolytropicEfficiency第188页5.3压缩机Compr——效率（3）机械效率

MechanicalEfficiency压缩机汽轮机第189页5.3压缩机Compr——特性曲线（1）特性曲线有4种输入方式：列表数据

TabularData多项式

Polynomials扩展多项式ExtendedPolynomials顾客子程序

UserSubroutines操作转速下单根曲线

Singlecurveatoperatingspeed参照转速下单根曲线

Singlecurveatreferencespeed不一样转速下多条曲线

Multiplecurvesatdifferentspeeds特性曲线数目，有三个选项：第190页5.3压缩机Compr——特性曲线（2）曲线形式曲线变量曲线数量其他选项第191页5.3压缩机Compr——成果查看从数据浏览器Compr对象下选择Results|Summary查看成果，成果显示轴功率、出口压力、出口温度等参数。成果查看第192页物流温度为100℃，压力为690kPa，组成下表所示。现用多变压缩机将该物流压缩至3450kPa，压缩机多变效率为100%，驱动机机械效率为100%。计算压缩机所需轴功率及该物流出口温度和体积流率各是多少？物性办法采取PENG-ROB。5.3压缩机Compr——例题组分缩写式流率，kmol/hr甲烷C10.05乙烷C20.45丙烷C34.55正丁烷NC48.60异丁烷IC49.001,3-丁二烯DC49.00第193页5.4多级压缩机MCompr多级压缩将气体压缩过程分在若干级中进行，并在每级压缩之后将气体导入中间冷却器进行冷却。第194页5.4多级压缩机Mcompr——连接（1）MCompr模型外部连接图如下：第195页5.4多级压缩机Mcompr——连接（2）MCompr模型内部连接图如下：第196页5.4多级压缩机Mcompr——计算模型多级压缩机MCompr模块用于模拟四种单元设备多级多变压缩机Multi-stagePolytropicCompressor多级多变正排量压缩机Multi-stagePolytropicPositiveDisplacementCompressor多级等熵压缩机Multi-stageIsentropicCompressor多级等熵涡轮机Multi-stageIsentropicTurbine第197页5.4多级压缩机Mcompr——模块参数（1）MCompr模型参数级数Numberofstages

指定压缩机级数压缩机模型Compressormodel

有6种计算模型供选用计算模型英文对照

等熵模型IsentropicASME等熵模型IsentropicusingASMEmethodGPSA等熵模型IsentropicusingGPSAmethodASME多变模型PolytropicusingASMEmethodGPSA多变模型PolytropicusingGPSAmethod正排量模型Positivedisplacement第198页5.4压缩机Compr——模块参数（2）设定方式(Specificationtype)

指定压缩机工作方式，与压缩机Compr模块有所不一样设定方式英文对照固定最后一级出口压力Fixdischargepressurefromlaststage固定每级出口条件Fixdischargeconditionsfromeachstage用特性曲线确定出口条件UseperformancecurvestodeterminedischargeconditionsMCompr模型参数第199页5.4多级压缩机Mcompr——模块参数（3）要求级数指定类型工作方式第200页5.4多级压缩机Mcompr——模块参数（3）物流定义

在Material页面定义物流要求进料物流要求产品物流第201页5.4多级压缩机MCompr——模块参数（4）要求级间参数

在Spec页面定义级间参数：效率、温度等第202页5.4多级压缩机MCompr——模块参数（5）冷却器设定

在Cooler页面定义中间冷却器参数：冷却器负荷、冷却器温度等第203页5.4多级压缩机Mcompr——特性曲线（1）多级压缩机特性曲线有三种输入方式：列表数据

TabularData多项式

Polynomials顾客子程序

UserSubroutines能够提供多张特性曲线表(Maps)，每张表又能够有多条特性曲线。多级压缩机每一级能够有多种叶轮(wheels)，能够为每个叶轮选用不一样特性曲线表、叶轮直径和百分比因子(scalingfactors)第204页5.4多级压缩机MCompr——特性曲线（2）曲线变量曲线表数量曲线数量叶轮设定曲线形式第205页5.4多级压缩机Mcompr——成果查看成果查看从数据浏览器MCompr对象下选择Results|Summary查看成果，成果显示出口压力、功率、级间冷却器负荷等。第206页5.4多级压缩机MCompr——例题物流温度为100℃，压力为690kPa，组成如下表所示。使该物流通过一种二级等熵压缩机，压缩机一级和二级之间冷却器移出热量30kW，压降为0。计算压缩机总功率，物流通过一级压缩机后温度，以及最后出口温度各是多少？物性办法采取PENG-ROB。组分缩写式流率，kmol/hr甲烷C10.05乙烷C20.45丙烷C34.55正丁烷NC48.60异丁烷IC49.001,3-丁二烯DC49.00第207页5.5阀门Valve阀门Valve模块用来调整流体流经管路时压降。阀门Valve模块假定流动过程绝热，并将阀门压降与流量系数关联起来，可确定阀门出口物流热状态和相态。第208页5.5阀门Valve——计算模型阀门模型有三种应用方式（计算类型）指定出口压力下绝热闪蒸

Adiabaticflashforspecifiedoutletpressure计算指定出口压力下阀门流量系数

Calculatevalveflowcoefficientforspecifiedoutletpressure计算指定阀门出口压力(核实方式)Calculateoutletpressureforspecifiedvalve第209页5.5阀门Valve——模块参数（1）利用核实方式时，需输入下列参数：阀门类型(Valvetype)截止阀(Global)、球阀(Ball)、蝶阀(Butterfly)厂家(Manufacturer)Neles-Jamesbury系列/规格(Series/Style)线性流量(linearflow)、等百分比流量(equalpercentflow)尺寸(Size)公称直径阀门开度（Openning）第210页5.5阀门Valve——模块参数（2）计算类型阀门开度要求