第一讲-ASPEN-Plus使用入门

1、CAPD基础 第一讲,使用入门,ASPEN Plus,第一讲 入门基础,Aspen Plus简介 Aspen Plus 基本概念 使用Aspen Plus的基本步骤 最简单的单元模块 创建你的第一个Aspen Plus仿真模型,Aspen Plus 简介,Advanced System for Process Engineering19761981年由MIT主持、能源部资助、55个高校和公司参与开发。 可以分别和混合运用序贯模块法和联立方程法的稳态过程模拟软件。 1948种有机物、2477种无机物、3312种固体物、1676种水溶电解质、59种燃烧尾气成分的基本物性参数。 丰富的状态方程和活度

2、系数方法。,Aspen Plus 基本术语,用户界面（User Interface)。 流程图（Flowsheet）。 模型库（Model Library）。 数据浏览器（Data Browser）。 流股（Stream）。 模块（Block）。,使用Aspen Plus的基本步骤(1),启动User Interface 选用Template 设定全局特性：Setup Global Specifications 输入化学组分信息 Components 选用物性计算方法和模型 Property Methods & Models,使用Aspen Plus的基本步骤(2),物性分析/设置: Prop

3、erty Analysis/Setup 选用单元操作模块：Model Blocks 连结流股：Streams 输入外部流股信息 External Steams 输入单元模块参数 Block Specifications,使用Aspen Plus的基本步骤(3),运行模拟过程 Run Project 查看结果 View Results 输出报告文件 Export Report 保存模拟项目 Save Project 退出 Exit,启动 User Interface,从“开始”菜单中的“所有程序 / AspenTech/ Process Modeling V8.6/ Aspen Plus /As

4、pen Plus V8.6”启动Aspen Plus 的用户界面程序。 选用“Open”打开已有的模拟程序 or “New” 生成一个新的模拟程序。,启动 User Interface（2）,启动 User Interface（2）,选用 Template （1）,Simulations：当选择“New”时，应该选一个模拟的模板，根据过程类型和拟用的单位制选用，最常用的是 General with Metric Units Chemicals with Metric Units,选用 Template （2）,设定全局特性 （1）,标题 Title 度量单位 Global Unit Set 全

5、局设定 Global Settings有效相态 Valid phases游离水 Free water,设定全局特性 （2）,输入化学组分信息 (1),每个组分必须有唯一的 ID 组分可用英文名称或分子式输入 利用弹出对话框区别同分异构体,输入化学组分信息 (2),选用物性计算方法和模型 (1),输入下列信息： 方法类型 Method Filter 基础方法 Base method 亨利组分 Henry components,选用物性计算方法和模型 (2),Run Property Analysis/Setup (1),输完物性信息后，应该进行“Property Analysis/Setup”操

6、作已建立起过程模拟的支撑环境。,Run Property Analysis/ Setup (2),Run Property Analysis/ Setup (3),选用单元操作模块 Model Blocks,选类别： 共有“混合器/分割器、分离器、换热器、塔器、反应器、压力改变器、调节器、固体、固体分离器、用户模块”十大类别。 根据单元操作模块的归属选择所需的类别。,选用单元操作模块 Model Blocks,选单元操作模块： 每个类别都包括几种单元操作模块，将鼠标移到某个单元模块上时，窗口底部的说明栏中给出了该模块的简要说明。同一种单元操作过程可能有不同特性的模块，要注意选用合适的模块。,选

7、用单元操作模块 Model Blocks,选图标： 每一种单元操作模块可以用不同的图标表示。可根据流程图的需要和自己的喜好选择表示模块的图标。,选用单元操作模块 Model Blocks,选用单元操作模块 Model Blocks,绘制模块： 选好图标后，在绘图区中的选定位置点击鼠标左键，即在流程图中绘出模块。可根据需要用鼠标拖放以调节图标的位置和大小，并重新设定模块名称。,选用单元操作模块 Model Blocks,选用单元操作模块 Model Blocks,连接流股 Connecting Streams,选流股类别：共有三种流股 物流 Material Streams 热流 Heat St

8、reams 功流 Work Streams 选择所需的类别。,连接流股 Connecting Streams,流股连接点： 选好流股类别后，将光标 移到绘图区，单元模块上的流股连接点处出现箭头标识，红色标识表示必需连接的流股，蓝色标识表示根据需要选择连接的流股。,连接流股 Connecting Streams,连接流股 Connecting Streams,连接流股： 用鼠标点击两个配对的流股连接点，即可完成连接。连接好流股后可根据流程图的需要给流股重新命名，挪动连接点的位置，以及调节连线的走向。,连接流股 Connecting Streams,连接流股 Connecting Streams,

9、输入外部流股信息 (1),每一股外部流股都必须输入信息 状态变量：温度、压力、流量 组成：表达基准、数值,输入外部流股信息 (2),输入单元模块参数 (1),每一各单元模块都必须输入模型参数 模型参数的数量因模型而异，请认真理解其物理意义。 模型参数的合理选取对仿真结果的质量至关重要！,输入单元模块参数 (2),运行程序 Running Project,查看结果 View Results,输出结果报告 Export Result,输出结果报告 Export Result,保存项目 Save Project,流股混合器 Mixer,用于将多股流股混合，可以连接多股输入流股，但只有一股输出流股。

10、注意区分适用于物流、热流和功流的模块。 物流混合器有多种图标可选用。,流股混合器 Mixer,流量分配器 FSplit,用于将一股输入流股或多股输入流股混合后分割为多股输出流股。 注意区分适用于物流、热流和功流的模块。 主要模型参数为每股输出流股的分配率(Split)或流量(Flow)。,流量分配器 FSplit,流量分配器 FSplit,流股的缩放和复制 Mult / Dupl,乘法器(Mult)用于将一股输入流股的流量缩放后作为输出流股，主要模型参数为缩放因子(Multiplication factor)。 复制器(Dupl)用于将一股输入流股复制为多股完全相同的输出流股。 两种模块都归属

11、于调节器类别(Manipulators) 。,流股的缩放和复制 Mult / Dupl,创建你的第一个AspenPlus仿真模型,建立以下过程的Aspen Plus仿真模型： 将1000 m3/hr的低浓酒精（乙醇30%w，水 70%w，30 C，1 bar）与700 m3/hr的高浓酒精（乙醇 95%w，水5%w，20 C，1.5 bar）混合。 求混合后的温度和体积流量。,物性计算方法和模型 (1),Aspen Plus提供了丰富的物性计算方法与模型，我们必须根据物系特点和温度、压力条件适当选用。可以利用Tools菜单下的Property Method Selection Assistan

12、t工具帮助我们缩小适用方法的范围。 Aspen Plus的在线帮助也可以提供有用的详细信息。,物性计算方法和模型 (2),点击高亮的菜单条目,物性计算方法和模型 (3),阅读弹出的对话框中的说明，然后点击右下方的“Next”按钮。,物性计算方法和模型 (4),1.指定组份类型 Specify component type 2.指定过程类型 Specify process type,从两种帮助方式中选择一种：,物性计算方法和模型 (5),1.化学品 体系 Chemical 2.烃类体系 Hydrocarbon 3.特殊类型 Special ( water only, amines, Sour w

13、ater, carboxylic acids, HF, electrolyte),组份类型划分为三种：,物性计算方法和模型 (6),体系是否处于高压？( 10 bars ) 回答 Yes No,以普通化学品体系为例，选择后弹出的对话框将询问：,物性计算方法和模型 (7),对话框中给出了选择物性计算方法的参考意见。如果你对有关的方法不了解，可以移动下拉条观看对进一步帮助信息的建议。,物性计算方法和模型 (8),进一步的帮助信息,亨利组分 (1),在操作条件下表现为不凝性气体的组分被称为亨利组分(Henry Components),其在液相中的溶解度用亨利定律描述。,混合溶剂中的亨利系数由下式计算

14、,亨利组分 (2),式中的加权系数由下式计算,单一溶剂中的亨利系数由下式计算,亨利组分 (3),饱和蒸气压下在单一溶剂中的亨利系数由下式计算,式中的纯组分饱和蒸气压用Antoine公式计算。,亨利组分 (4),亨利组分在Components大类下的Henry Comp子类目录里创建一个对象来定义。 为对象设定ID后，将在工作条件下表现为可溶性不凝气体选择到右侧的列表框中。,亨利组分 (5),亨利组分 (6),创建了亨利组分对象后，还需在Properties大类下的Parameters子类下的Binary Interaction目录下的Henry-1对象中输入亨利系数的温度关联系数（从数据库里调

15、用）。,亨利组分 (7),电解质组分 (1),如果系统包含水和在水中会发生电离的电解质(Electrolytes)，我们则需利用电解质向导(Elec Wizard)来帮助我们构建可能发生的各种电离反应和产生的各种电解质组分。,电解质组分 (2),电解质组分 (3),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； 、从生成物清单中删除不需要的成分和反应式； 、选择电解质计算的模拟表达方式； 、审定物性方法设置和调整自动生成的亨利组分和反应式。 完成后软件会自动引导你从数据库中调取所需的物性参数。,电解质组分 (4),电解质组分 (5),在弹出的对话框中选出发生电离的电解质组份；选

16、择氢离子形式；并确定是否包含成盐反应，水的电离反应，以及成冰反应。 然后点击Next按钮。,电解质组分 (6),对话框中将列出水溶性成份，可能存在的盐类，和所涉及的反应方程式，包括离解反应和电离平衡反应。 可以删除不需要的成分和反应式。,电解质组分 (),然后选择在模拟中 采用真实组份 True component 如：Na+，Cl- ， NaCl(S) 还是表观组份 Apparent component 如：NaCl,电解质组分 (),在Summary对话框中确认有关信息后，点击Finish按钮推出电解质向导。,物性集合(1),如果希望在输出结果中包含所需的物性数据，则可在Properties大类下的Prop- sets子类下创建一个物性集对象，将所需物性包含进去。 例如我们想知道流股的pH值，则可定义一个pH物性集对象。,物性集合(2),物性集合(3),物性集合(4),物性