中石化技术人员aspen培训课件(2014年3月).ppt

1、2020年9月29日星期二,Slide 1,Introduction to Aspen Plus,Aspen Technology, Inc.,1997 AspenTech. All rights reserved.,Potential,Reach Your,True,Introduction to Aspen Plus,2020年9月29日星期二,Slide 2,Introduction to Aspen Plus,课程安排-第一天,1. 介绍 - 模拟概念 2.用户界面 用户界面介绍 3.基本输入 - 图形化的用户输入界面 4.单元操作模型 常用的单元操作模块,2020年9月29日星期二,

2、Slide 3,Introduction to Aspen Plus,课程安排-第二天,5.RadFrac 严格精馏塔模型 6.反应器模型 各种不同的反应器模型,2020年9月29日星期二,Slide 4,Introduction to Aspen Plus,课程安排-第三天,7.物性- 热力学模型, 物性分析和报告的概述,2020年9月29日星期二,Slide 5,Introduction to Aspen Plus,课程安排-第四天,8.灵敏度分析 - 研究流程中变量之间的关系 9.设计规定 - 满足工艺目标 10.Fortran 块,2020年9月29日星期二,Slide 6,Intro

3、duction to Aspen Plus,课程安排-第五天,11.优化 - 优化一个流程 12.Heater and HeatX - 换热器模块 13.变压模块 - 泵,压缩机,管线和阀,7,Introduction to Aspen Plus,介绍,目的: 介绍一般的流程模拟概念和Aspen Plus 功能,2020年9月29日星期二,Slide 8,Introduction to Aspen Plus,介绍,什么是流程模拟? 使用计算机程序定量模拟一个化学过程的特性方程 使用基本物性关系 质量和能量平衡 Equilibrium 关系 速率系数 预测 物流流率, 组成和性质 操作条件 设备

4、尺寸,2020年9月29日星期二,Slide 9,Introduction to Aspen Plus,一般模拟问题,物流PRODUCT 的 组成是什么? To solve this problem, we need: Material balances Energy balances,2020年9月29日星期二,Slide 10,Introduction to Aspen Plus,流程模拟的途径,序贯模拟 Aspen Plus 是一个序贯模块模拟程序。 每个单元模块按一定的顺序求解。 联立方程 Aspen Custom Modeler (以前是 SPEEDUP) 是一个联立方程模拟程序。

5、所有的方程均同时求解。 组合方法 Aspen Dynamics (以前是 DynaPLUS) 使用 Aspen Plus 序贯模块方法去初始化稳态模拟并使用 Aspen Custom Modeler (以前是 SPEEDUP) 联立方程法求解动态模拟。,2020年9月29日星期二,Slide 11,Introduction to Aspen Plus,Aspen Plus 的重要功能,严格的电解质模拟 固体处理 石油处理 数据回归 数据拟合 优化 用户子程序,12,Introduction to Aspen Plus,用户界面,目的: 用户舒适，并熟悉Aspen Plus 图形用户界面。 As

6、pen Plus 参考: 用户指南, 第 1章, 用户界面 用户指南,第 2章, 建立一个模拟模型 用户指南, 第 4章, 定义工艺流程,2020年9月29日星期二,Slide 13,Introduction to Aspen Plus,用户界面,参考: Aspen Plus 用户指南, 第1章, 用户界面,Run ID,Tool Bar,Title Bar,Menu Bar,Select Mode,button,Model Library,Model Menu,Tabs,Process,Flowsheet,Window,Next Button,Status Area,2020年9月29日星期

7、二,Slide 14,Introduction to Aspen Plus,用户界面（续）,使用鼠标 左按钮单击 选择对象/域 单击右按钮 为选择的对象/域或入口/出口弹出菜单 双击左按钮 打开数据浏览器对象的页面 参考: Aspen Plus 用户指南, 第 1章, 用户界面,2020年9月29日星期二,Slide 15,Introduction to Aspen Plus,图形化流程操作,在流程中放置一个单元模块: 1.在模型库中单击一个模型类别标签 2.选择一个单元操作模型,单击下箭头选择一个模型图标 3.在模块上单击并拖拉它到你期望放置的流程位置上,然后释放鼠标,2020年9月29日星

8、期二,Slide 16,Introduction to Aspen Plus,图形化流程操作(续),在流程中放置一个物流: 1.在模型库中的 STREAMS 图标上单击 2.如果你想选择一个不同的物流类型 (物料,热或功), 单击靠近图标的下箭头,然后选择不同的类型 3.选择一个高亮显示的出口做连接 4.重复第 3 步连接物流的另一端 5.若把一个物流的末端作为工艺物流的进料,或者作为产品来放置,则单击工艺流程窗口的空白部分 6.单击鼠标右按钮停止建立物流,2020年9月29日星期二,Slide 17,Introduction to Aspen Plus,异丙基苯流程定义,RStoic,Mod

9、el,Heater,Model,Flash2,Model,Filename: CUMENE.BKP,2020年9月29日星期二,Slide 18,Introduction to Aspen Plus,苯流程定义课程练习,目的: 建立一个图形化的流程 选择相应的单元模块图标 更改模块和物流的名称,完成后用备份格式保存 (Run-ID.BKP). 文件名: BENZENE.BKP,FL1,19,Introduction to Aspen Plus,基本输入,目的: 介绍Aspen Plus 模拟运行所要求的基本输入 Aspen Plus 参考: 用户指南, 第3章，使用帮助 用户指南, 第5章，计

10、算的全局信息 用户指南, 第6章，定义组分 用户指南, 第7章，物性方法 用户指南, 第9章，定义物流 用户指南, 第10章，单元模型 用户指南, 第11章，运行你的模拟,2020年9月29日星期二,Slide 20,Introduction to Aspen Plus,用户界面,下拉式菜单 用于定义程序选项和命令 工具栏 允许直接访问一些常用功能 能够被移动、隐藏或展现 数据浏览器 用于操纵表页 能够被移动、重设大小、最大化、最小化或关闭 表页 用于输入数据和浏览模拟结果 可以由多个页面构成,2020年9月29日星期二,Slide 21,Introduction to Aspen Plus,

11、用户界面（续）,对象管理器 允许操纵离散对象的信息 能够建立、编辑、改名、删除、隐含和展现对象（在10.1版中允许拷贝和粘贴) Next 用于检查当前表格是否是完成，并且跳到下一个必需的输入表页,2020年9月29日星期二,Slide 22,Introduction to Aspen Plus,数据浏览器,菜单树,前一个表,下一个表,状态域,父按钮,Units,向后,向前,注释,Next,说明域,状态,2020年9月29日星期二,Slide 23,Introduction to Aspen Plus,帮助,帮助专题 内容- 适用于浏览整个文档。 用户指南和参考手册均包含在帮助中。 在用户指南中

12、的所有信息在Using Aspen Plus 手册下均可以找到。 索引 -使用索引项来寻找关于某个专题的帮助 寻找 -用于查找关于含有任何字或词的专题的帮助 “这是什么?” 帮助 从帮助菜单中选择 “Whats This?”然后在任何区域上单击得到这一项目的帮助,2020年9月29日星期二,Slide 24,Introduction to Aspen Plus,基本输入,对于运行模拟最小要求的输入是 (除图形流程外) ： Setup（设置） Components（组分） Properties（性质） Streams（物流） Blocks（模块） 这些输入在Data Browser 中均可以找到

13、,2020年9月29日星期二,Slide 25,Introduction to Aspen Plus,状态指示器,2020年9月29日星期二,Slide 26,Introduction to Aspen Plus,设置,大多数常用的设置信息是在Setup Specifications Global 表中输入: 运行类型 输入和输出单位 有效的相态 (例如:汽-液或汽-液-液) 环境压力,2020年9月29日星期二,Slide 27,Introduction to Aspen Plus,设置规定表格,2020年9月29日星期二,Slide 28,Introduction to Aspen Plu

14、s,设置运行类型,2020年9月29日星期二,Slide 29,Introduction to Aspen Plus,设置单位,在Aspen Plus的单位可以按 3 个不同的级别定义: 全局级 (在Setup Specifications Global 页面上的“输入数据”和“输出数据”域 ) 对象级 (在一个对象,诸如单元模块和物流的任意输入表页顶部的“Units” 域 域级,2020年9月29日星期二,Slide 30,Introduction to Aspen Plus,组分,使用 Components Specifications 表页来定义模拟所需的所有组分 纯组分数据库包含诸如分

15、子量、临界性质等参数。 可以使用 Find按钮，根据组分名、分子式、组分类别、分子量、沸点、或CAS号查找组分。,2020年9月29日星期二,Slide 31,Introduction to Aspen Plus,组分定义表格,2020年9月29日星期二,Slide 32,Introduction to Aspen Plus,输入组分,组分 ID 是用于定义模拟输入和结果中的组分 每个组分 标识通过下列途径与数据库与一个数据库相关联： 分子式: 组分的化学式 例如： C6H6(注意当有异构体时要加后缀，例如 C2H6O-2) 组分名: 组分的全名 例如： BENZENE 通过使用Find按钮，

16、可以找出数据库组分,2020年9月29日星期二,Slide 33,Introduction to Aspen Plus,Find,2020年9月29日星期二,Slide 34,Introduction to Aspen Plus,性质,使用 Properties Specifications 表页定义在模拟中所使用的物性方法。 性质方法是一个模型和方法的集合，用于描述纯组分和混合物的行为。 选择正确的物性对于获得合理模拟结果是至关重要的。,2020年9月29日星期二,Slide 35,Introduction to Aspen Plus,性质规定表,2020年9月29日星期二,Slide 36

17、,Introduction to Aspen Plus,物流,使用Stream Input 表页定义进料物流条件和组分。 定义物流条件输入下列几项: 温度 压力 汽化率 定义物流组分输入下列两项之一: 总物流流量和组分分率 单个组分的流率,2020年9月29日星期二,Slide 37,Introduction to Aspen Plus,物流输入表,2020年9月29日星期二,Slide 38,Introduction to Aspen Plus,模块,Block Input 表页或Block Setup表页都指定了单元操作模型的操作条件和设备规定 所有单元操作模型都有可选的信息表页(例如,

18、BlockOptions表页),2020年9月29日星期二,Slide 39,Introduction to Aspen Plus,模块表,2020年9月29日星期二,Slide 40,Introduction to Aspen Plus,运行,从 View 菜单中选择Control Panel 或按 Next 按钮. 当所要求的表页全部填完时执行模拟过程. 按钮Next 将使你进入没有填完的表页中.,2020年9月29日星期二,Slide 41,Introduction to Aspen Plus,控制面板,控制面板含有: 一个信息窗口,通过显示来自计算的最新信息而显示模拟的进展过程 一个状

19、态区域,显示所执行的模拟模块和收敛回路的层次和顺序 一个工具栏,能够用来控制模拟,2020年9月29日星期二,Slide 42,Introduction to Aspen Plus,结果查看,历史文件或控制面板信息 包括任何生成的错误信息和警告 物流结果 包括物流条件和组成 对于所有物流 (/Data/Results Summary/Streams) 对于单个物流(在Data Browser中打开物流文件夹选择Results 表) 模块结果 包括计算出的模块操作条件 (在Data Browser中打开模块文件夹并选择Results 表),43,Introduction to Aspen Plu

20、s,单元操作模型,目的: 熟悉单元操作模型的主要类型 Aspen Plus 参考资料: 用户指导,第十章,单元操作模型 参考手册,第一卷,单元操作模型,2020年9月29日星期二,Slide 44,Introduction to Aspen Plus,单元操作模型类型,混合器/分流器 分离器 换热器 塔 反应器 压力变换器 操作器 固体 用户模型 参考:在线帮助和文档中，对具体模型的使用予以很好的介绍。 Aspen Plus 参考手册,第1卷,单元操作模型,2020年9月29日星期二,Slide 45,Introduction to Aspen Plus,混合器/分流器,2020年9月29日星

21、期二,Slide 46,Introduction to Aspen Plus,分离器,2020年9月29日星期二,Slide 47,Introduction to Aspen Plus,换热器,* Requires separate license,2020年9月29日星期二,Slide 48,Introduction to Aspen Plus,简捷塔,2020年9月29日星期二,Slide 49,Introduction to Aspen Plus,严格塔,2020年9月29日星期二,Slide 50,Introduction to Aspen Plus,反应器,2020年9月29日星期二

22、,Slide 51,Introduction to Aspen Plus,压力变化器,2020年9月29日星期二,Slide 52,Introduction to Aspen Plus,操作器,53,Introduction to Aspen Plus,RadFrac,目的: 论述 RadFrac 分馏模型 Aspen Plus 参考资料: 参考手册, 第1卷, 单元操作模型, 第4章,2020年9月29日星期二,Slide 54,Introduction to Aspen Plus,RadFrac: 严格多级分离,可对下述过程做两相或三相模拟: 普通蒸馏 恒沸蒸馏 反应蒸馏 结构选项: 任何

23、数量的进料 任何数量的侧线采出 采出和循环回流 任何数量的换热器,2020年9月29日星期二,Slide 55,Introduction to Aspen Plus,RadFrac 流程连接,气体蒸馏物 (DV),1,顶级或冷凝器热负荷,热 (可选),(Q1),液体蒸馏物 (DL),水 (DW) (可选),物料,回流,（任何数量),L1 + LW,产品 (任何数量),热,循环回流,倾析器,热,产品,热,返回,(任何数量),上升蒸汽,(VN),N级,底级或再沸器热负荷,热 (可选),(QN),塔底 (B),2020年9月29日星期二,Slide 56,Introduction to Aspen

24、Plus,规定: 理论板数 冷却器和再沸器结构 有效相态 收敛,RadFrac结构设置,2020年9月29日星期二,Slide 57,Introduction to Aspen Plus,RadFrac 物流设置,规定: 进料板位置,2020年9月29日星期二,Slide 58,Introduction to Aspen Plus,RadFrac 压力设置,规定下列项之一: 塔压力分布 塔顶/塔底压力,2020年9月29日星期二,Slide 59,Introduction to Aspen Plus,绘图向导,用 绘图向导 (在 Plot 菜单上) 能立即生成模拟结果的曲线图，你能用绘图向导显

25、示如下操作的结果: 物性分析 数据回归分析 RadFrac、 MultiFrac和 RateFrac的数据分布 点击数据窗口中的对象生成该对象的曲线图.,2020年9月29日星期二,Slide 60,Introduction to Aspen Plus,绘图向导示范,用绘图向导创建整个塔的气相组成曲线.,2020年9月29日星期二,Slide 61,Introduction to Aspen Plus,RadFrac 的DesignSpecs 和 Vary,用DesignSpecs 和 Vary 表页可以在RadFrac 模型内部规定并执行设计规定。 可以调整一个或多个RadFrac 输入，来

26、满足对一个或多个 RadFrac 性能参数的规定要求。,62,Introduction to Aspen Plus,反应器模型,目的: 介绍各种类型的反应器模型, 每类中至少详细考察一个反应器。 Aspen Plus 参考资料: 参考手册, 第1卷, 单元操作模型, 第7章,2020年9月29日星期二,Slide 63,Introduction to Aspen Plus,反应器概述,Reators (反应器),以物料平衡为基础 Ryield Rstioc,以反应平衡为基础 REquil RGibbs,以动力学为基础 RCSTR RPlug RBatch,2020年9月29日星期二,Slide

27、 64,Introduction to Aspen Plus,基于物料平衡反应器,RYield 只要求物料平衡, 不要求原子平衡 用来模拟入口物流不知道，但出口物流已知的反应器(例如，模拟一个炉子),70 lb/hr H2O 20 lb/hr CO2 60 lb/hr CO 250 lb/hr tar（焦油） 600 lb/hr char（焦碳）,1000 lb/hr Coal（煤）,IN,OUT,RYield,2020年9月29日星期二,Slide 65,Introduction to Aspen Plus,基于物料平衡反应器 (续),RStoic 要求原子平衡和质量平衡 用于化学平衡数据和

28、动力学数据不知道或不重要的反应器 可以规定或计算在参考温度和压力下的反应热,2 CO + O2 - 2 CO2 C + O2 - CO2 2 C + O2 - 2 CO,C, O2,IN,OUT,RStoic,C, O2, CO, CO2,2020年9月29日星期二,Slide 66,Introduction to Aspen Plus,以化学平衡为基础的反应器,概述 不考虑反应动力学 各个模块能解算相似的问题，但问题规定不同 REquil 通过求解反应平衡方程而计算化学平衡和相平衡 可用在有许多组分、已知一些反应并且较少组分参加反应的情况,2020年9月29日星期二,Slide 67,Int

29、roduction to Aspen Plus,以化学平衡为基础的反应器(续),RGibbs 未知反应当发生的反应未知，或由于有许多组分参与反应，致使反应数量很多时，该功能十分有用。 吉布斯能最小通过吉布斯自由能最小化来确定在产品吉布斯自由能最小时的产品组成。,2020年9月29日星期二,Slide 68,Introduction to Aspen Plus,动力学反应器,动力学反应器有 RCSTR, RPlug 和RBatch。 因为考虑了反应动力学, 所以必须定义反应动力学。 动力学可以用一个内置模型定义： Power-Law模型 Langmuir-Hinshelwood-Hougen-W

30、atson (LHHW) 反应的催化剂的反应系数可以为零。 反应是用反应 ID 指定。,2020年9月29日星期二,Slide 69,Introduction to Aspen Plus,使用反应 ID,单个反应ID可以在任意个数动力学反应器(RCSTR, RPlug 和 RBatch)中引用 。,2020年9月29日星期二,Slide 70,Introduction to Aspen Plus,Power Law表达式,示例:,正反应: (假设反应中A为2级，B为3级) 系数:A: B: C: D: 指数:A: B: C: D:,-2-312,2 300,逆反应: (假设反应中C为1级，D为

31、2级) 系数:C: D: A: B: 指数:C: D: A: B:,-1-2 23,1 2 00,71,Introduction to Aspen Plus,物性,目的: 介绍物性方法和物性参数的概念 明确有关物性方法选择方面的问题 介绍使用物性分析来报告物性 Aspen Plus 参考资料: 用户指南, 第 7 章, 物性方法 用户指南, 第 8 章, 物性参数和数据 用户指南, 第 29 章, 性质分析,2020年9月29日星期二,Slide 72,Introduction to Aspen Plus,工况研究- 丙酮回收,要获得精确的模拟结果，选择正确的物性方法和精确的物性参数是很重要的

32、,FEED,OVHD,BTMS,COLUMN,5000 lbmol/hr,丙酮：10 mole %,水：90 mole %,规定: 丙酮回收率为99.5 mole %,2020年9月29日星期二,Slide 73,Introduction to Aspen Plus,如何建立物性,选择一个物性方法,检查参数/获得其它参数,确认结果,创建流程,2020年9月29日星期二,Slide 74,Introduction to Aspen Plus,物性方法,一个物性方法是用于计算物性的模型和方法的集合 Aspen Plus提供了含有常用的热力学模型的物性方法。 用户可以修改现有的物性方法或建立新的物性

33、方法。,2020年9月29日星期二,Slide 75,Introduction to Aspen Plus,描述组分物性的方法 物性模型 理想状态方程活度系数特殊 (EOS)模型模型 模型,物性模型,2020年9月29日星期二,Slide 76,Introduction to Aspen Plus,理想状态与非理想状态的对比,我们所定义的理想行为应该是什么样? 符合理想气体定律和拉乌尔定律 理想系统应该是什么样? 大小和形状相似的非极性组分 什么决定非理想状态程度? 分子相互作用例如，分子的大小、形状和极性 我们如何研究一个系统的非理想程度? 性质图 (例如 TXY & XY),x,y,x,y

34、,x,y,2020年9月29日星期二,Slide 77,Introduction to Aspen Plus,状态方程和活度模型比较,2020年9月29日星期二,Slide 78,Introduction to Aspen Plus,常用选项集,状态方程物性方法 PENG-ROB RK-SOAVE 活度系数物性方法 NRTL UNIFAC UNIQUAC WILSON,2020年9月29日星期二,Slide 79,Introduction to Aspen Plus,亨利定律,亨利定律只和理想与活度系数模型一起使用。 它用于确定液相中的轻气体和超临界组分的量。 任何超临界组分和轻气体 (CO2

35、、N2、等。) 都应该说明为亨利组分 (Components Henry Comps Selection 页面)。 亨利组分列表 ID 应该在 Properties Specifications Global 页 中的 Henry Components 域中输入。,2020年9月29日星期二,Slide 80,Introduction to Aspen Plus,选择物性方法 - 复习,你的系统中有无极性组分?,操作条件是否在混合物临界区域附近?,你的系统中是否有轻气体或超临界组分?,用带有亨利定律的活度系数模型,用活度系数模型,用状态方程模型,否,否,否,是,是,是,参考: Aspen Pl

36、us 用户指南, 第 7章, 物性方法, 给出了关于物性方法选择方面的类似的、更详细的信息。,2020年9月29日星期二,Slide 81,Introduction to Aspen Plus,如何建立物性方法,选择物性方法,检查参数/获得其它参数,确认结果,创建流程,2020年9月29日星期二,Slide 82,Introduction to Aspen Plus,纯组分参数,描述一单个组分的属性 在 Properties Parameters Pure Component 文件夹中输入,2020年9月29日星期二,Slide 83,Introduction to Aspen Plus,二元

37、参数,用来描述两个组分之间的相互作用 在 Properties Parameters Binary Interaction 文件夹中输入 来自数据库的参数值能够在图形用户界面中的输入表中查看。 在完成流程之前必须要查看含有来自数据库的数据的参数表。,2020年9月29日星期二,Slide 84,Introduction to Aspen Plus,如何建立物性,选择物性方法,检查参数/获得附加参数,确认结果,创建流程,2020年9月29日星期二,Slide 85,Introduction to Aspen Plus,物性分析,用来生成简单的物性图表， 验证物性模型和数据。 图表类型: 纯组分,

38、 例如 蒸汽力相对温度 二元, 例如 TXY, PXY 三元相图。 在含有原始数据的结果表上，按Plot Wizard 按钮可得到其它二元曲线图。 为便于以后参考和使用，物性分析输入和结果可以另存成一个表。,2020年9月29日星期二,Slide 86,Introduction to Aspen Plus,物性分析 - 图表,理想 XY 图: 恒沸物 XY 图 : 2液相XY 图:,y-x diagram for TOLUENE / WATER,LIQUID MOLEFRAC TOLUENE,2020年9月29日星期二,Slide 87,Introduction to Aspen Plus,如

39、何建立物性,选择一个物性方法,检查参数/获得附加参数,确认结果,创建流程,2020年9月29日星期二,Slide 88,Introduction to Aspen Plus,建立物性 - 复习,1.选择物性方法 -根据下列条件选择一个物性方法： 模拟中存在的组分 模拟的操作条件 2.检查参数 - 确定在Aspen Plus 数据库中可用的参数 3.获得附加参数 (必要时) - 所需的参数可以通过下列途径获得 查找文献 实验数据回归 (数据回归) 物性常数估算 (物性估算) 4.确认结果 - 通过下列方法来检验对物性方法和所用物性数据的选择是否正确 物性分析,2020年9月29日星期二,Slid

40、e 89,Introduction to Aspen Plus,物性集,物性集 (Prop-Set) 是一个把物性集或集合作为一个用户给定名的对象来访问的一种方法。当在一个应用中使用物性时只引用物性集名。 用物性集可以报告热力学性质、传递性质和其它性质值。 目前的物性集应用包括: 设计规定、Fortran 模块、灵敏度 物流报告 物性表 (Property Analysis) 塔盘性质 (RadFrac, MultiFrac, 等.) 加热/冷却曲线 (Flash2, MHeatX, 等.),2020年9月29日星期二,Slide 90,Introduction to Aspen Plus,预

41、先定义的物性集,一些模拟模板包括预先定义的物性集 下表列出了 General 模板中包括的预先定义的物性集和物性类型:,2020年9月29日星期二,Slide 91,Introduction to Aspen Plus,物流结果选项,在 Setup Report Options Stream 页上，用: Flow Basis 和 Fraction Basis 复选框定义如何报告物流组成 Property Sets 按钮指定物性集名，该物性集含有对每一个物流都要报告的附加性质,92,Introduction to Aspen Plus,灵敏度分析,目的: 介绍灵敏度分析的用法，研究过程变量之间的

42、关系。 Aspen Plus 参考资料: 用户指南, 第 20 章, 灵敏度分析 相关标题: 用户指南, 第 18 章, 访问流程变量 用户指南, 第 19 章, Fortran 模块和内嵌 Fortran,2020年9月29日星期二,Slide 93,Introduction to Aspen Plus,灵敏度分析,可使用户研究输入变量的变化对过程输出的影响。 在灵敏度模块文件夹的 Results 表上能够查看结果。 可以把结果绘制成曲线，使不同变量之间的关系更加形象化。 位于 /Data/Model Analysis Tools/Sensitivity 下,2020年9月29日星期二,Sl

43、ide 94,Introduction to Aspen Plus,灵敏度分析举例,冷却器出口温度怎样影响产品物流纯度的? 被调节(被改变)变量是什么? 被测量(采集)变量是什么?,文件名: CUMENE-S.BKP,冷却器出口温度,产品物流中异丙基苯纯度 (摩尔分率),2020年9月29日星期二,Slide 95,Introduction to Aspen Plus,灵敏度分析结果,2020年9月29日星期二,Slide 96,Introduction to Aspen Plus,灵敏度分析的用法,研究输入变量的变化对过程（模型）的影响 用图表表示输入变量的影响 核实设计规定的解是否可行,2

44、020年9月29日星期二,Slide 97,Introduction to Aspen Plus,灵敏度分析应用步骤,1.定义被测量(采集)变量 它们是在模拟中计算的参量，在第4步将要用到 (Sensitivity Input Define 页)。 2.定义被操作(改变的)变量 它们是要改变的流程变量 (Sensitivity Input Vary 页)。 3.定义被操作(改变的)变量范围 被操作变量的变化可以按在一个间隔内等距点或变量值列表来规定。 (Sensitivity Input Vary 页) 4.规定要计算的或要制成表的变量。 制表变量可以是任何合法的Fortran 表达式，表达式

45、含有步骤1中定义的变量 (Sensitivity Input Tabulate 页)。,2020年9月29日星期二,Slide 98,Introduction to Aspen Plus,绘图,1. 选择包括 X 轴变量的列， 然后选择从 Plot 菜单下选择 X-Axis 变量 。 2.选择包括 Y 轴变量的列， 然后选择从 Plot 菜单下选择 Y-Axis 变量 。 3. (可选的) 选择含有参数变量的列，然后从 Plot 菜单下选择 参数变量。 4.从 Plot 菜单下选择 Display Plot 。 要选择一列， 用鼠标左键点击列标题。,99,Introduction to Asp

46、en Plus,设计规定,目的: 介绍使用设计规定来满足设计要求。 Aspen Plus 参考资料: 用户指南, 第 21 章, 设计规定 相关标题: 用户指南, 第 18 章, 访问流程变量 用户指南, 第 19 章, Fortran 模块和内嵌 Fortran 用户指南, 第 17 章, 收敛性,2020年9月29日星期二,Slide 100,Introduction to Aspen Plus,设计规定,类似于反馈控制器 用户可把被计算的流程参量值设置成一具体值 通过改变一个指定的变量达到目的 位于 /Data/Flowsheeting Options/Design Specs 下,20

47、20年9月29日星期二,Slide 101,Introduction to Aspen Plus,设计规定举例,冷却器出口温度是多少才能使异丙基苯产品纯度达到98%（摩尔百分数）? 被操作（改变的）变量是什么? 被测量（采集）变量是什么? 要达到的规定（目标）是什么?,文件名: CUMENE-D.BKP,冷却器出口温度,物流 PRODUCT中的异丙基苯摩尔分率,物流 PRODUCT中的异丙基苯摩尔分率= 0.98,2020年9月29日星期二,Slide 102,Introduction to Aspen Plus,设计规定应用步骤,1.定义被测量（采集）变量 它们是流程参量，通常是计算出的参量

48、， 用于目标函数中 (Design Spec Define 页)。 2.规定目标函数 (Spec) 和目标 (Target) 它是规定要满足的等式 (Design Spec Spec 页)。 3.设置目标函数允差 如果在该允差范围内满足目标函数等式，规定就收敛了 (Design Spec Spec 页)。,2020年9月29日星期二,Slide 103,Introduction to Aspen Plus,设计规定应用步骤 (续),4. 定义被操作（改变的）变量 它是一个变量，设计规定改变它的值以满足目标函数方程 (Design Spec Vary 页)。 5.定义被操作（改变的）变量范围 这

49、是范围的上限和下限，在该范围内 Aspen Plus 改变被操作变量 (Design Spec Vary 页)。,104,Introduction to Aspen Plus,Fortran 模块,目的: 介绍 Aspen Plus 中 Fortran 模块的用法。 Aspen Plus 参考资料: 用户指南, 第 19 章, Fortran 模块和内嵌 Fortran 相关标题: 用户指南, 第 20 章, 灵敏度分析 用户指南, 第 21 章, 设计规定 用户指南, 第 18 章, 访问流程变量 用户指南, 第 22 章, 优化,2020年9月29日星期二,Slide 105,Introd

50、uction to Aspen Plus,Fortran 模块,用户可以写Aspen Plus 执行Fortran 模块。 Aspen Plus 能够解释简单的 Fortran ，并且不需要编译。 若编译较复杂Fortran代码，在运行Aspen Plus 引擎的机器上必须有Fortran编译器。 位于 /Data/Flowsheeting Options/Fortran 下。,2020年9月29日星期二,Slide 106,Introduction to Aspen Plus,Fortran 模块举例,用 Fortran 模块设置 Heater 模块压降 换热器压降与换热器体积流量的平方成正

51、比。,Fortran Block DELTA-P = -10-9 * V2,V,文件名: CUMENE-F.BKP,DELTA-P,2020年9月29日星期二,Slide 107,Introduction to Aspen Plus,Fortran 模块举例 (续),访问那一个流程变量? 什么时候执行 Fortran 模块? 要读取那一个变量，写入那一个变量?,物流 REAC-OUT 的体积流量 它能用两个不同方式访问: 1. 物流 REAC-OUT 的质量流量和质量密度 2.包含混合物的体积流量的物性集 经过模块 COOL 的压降,在 COOL 模块之前,读取体积流量 写入压降,2020年9

52、月29日星期二,Slide 108,Introduction to Aspen Plus,Fortran 模块的用法,前馈控制 (根据上游物流计算的值设置流程输入) 调用外部子程序 从外部文件输入或输出到外部文件 写到控制面板, 历史文件, 或报告文件上 定制报告,2020年9月29日星期二,Slide 109,Introduction to Aspen Plus,Fortran 模块应用步骤,1.访问在 Fortran 内使用的流程变量 必须标识所有读取或写入的流程变量 (Fortran Input Define 页)。 2.编写 Fortran 为达到预期结果，要编写非执行 (COMMON

53、, EQUIVALENCE, 等) Fortran (Fortran Input Declarations 页) 和可执行 Fortran (Fortran Input Fortran 页) 。 3.规定 Fortran 模块在执行顺序中的位置 (Fortran Input Sequence 页) 直接规定，或 用读写变量规定,110,Introduction to Aspen Plus,Heater 和 HeatX,目的: 介绍 Heater 和 HeatX 单元操作模型的用法 Aspen Plus 参考资料: 用户指南, 第 12 章, 单元操作模型,2020年9月29日星期二,Slide

54、 111,Introduction to Aspen Plus,操作 Heater,Heater 模块在规定热力学状态下把多股入口物流混合生成单股出口物流。 你能用 Heater 表示: Heaters（加热器） Coolers（冷却器） Valves（阀门） Pumps （泵）和 Compressors （压缩机）(无论何时都不需要与功有关的结果。),2020年9月29日星期二,Slide 112,Introduction to Aspen Plus,Heater 输入规定,允许组合: 压力 (或压降) 和下列之一: 出口温度 热负荷或入口热流股 汽化分率 温度变化 出口温度或温度变化 和下

55、列之一: 压力 热负荷 汽化分率,2020年9月29日星期二,Slide 113,Introduction to Aspen Plus,Heater 输入规定 (续),对于单相用压力（压降）和下列之一: 出口温度 热负荷或入口热流股 温度变化,2020年9月29日星期二,Slide 114,Introduction to Aspen Plus,操作 HeatX,HeatX 能模拟如下管壳换热器类型: 逆流和并流 TEMA E, F, G, H, J 和 X 壳 TEMA E 和 F 壳 裸管和翅片管 HeatX 执行: 全区域分析 传热和压降计算,2020年9月29日星期二,Slide 115

56、,Introduction to Aspen Plus,操作 HeatX (续),当规定 HeatX时，要考虑: 严格/详细计算或 简化/简捷法 怎样计算 对数平均温差 传热系数 压降,2020年9月29日星期二,Slide 116,Introduction to Aspen Plus,HeatX 输入规定,选择如下规定之一: 传热面积和几何尺寸 换热负荷 热端或冷端出口物流: 温度 温度变化 汽化分率,2020年9月29日星期二,Slide 117,Introduction to Aspen Plus,HeatX 与 Heater,为避免由 HeatX 导致的流程复杂用两个换热器Use tw

57、o heaters (与热流股、Fortran 模块或设计规定相匹配) 。,2020年9月29日星期二,Slide 118,Introduction to Aspen Plus,两个 Heaters 与一个 HeatX 相对,2020年9月29日星期二,Slide 119,Introduction to Aspen Plus,热曲线,HeatX 和 Heater 能计算热曲线 (Hcurves)。 对于 Aspen Plus 能生成的任何性质的各种独立变量(通常负荷和温度)能够创建表格 。 这些表格能打印、绘制曲线或输出与其它换热器设计软件一起使用。,2020年9月29日星期二,Slide 1

58、20,Introduction to Aspen Plus,热曲线制表结果,2020年9月29日星期二,Slide 121,Introduction to Aspen Plus,热曲线绘制,122,Introduction to Aspen Plus,压力变化模块,目的: 介绍变化压力的所有单元操作模型: Pump（泵）、Compressor(压缩机)和 计算通过管或阀的压力变化的模型 Aspen Plus 参考资料: 用户指南, 第 12 章, 单元操作模型,2020年9月29日星期二,Slide 123,Introduction to Aspen Plus,操作 Pump 模型,Pump 模块能模拟: 泵 水力透平 计算或输入功率 Heater 模型只能用于压力计算 Pump 设计成处理单液相 能规