AspenPlus应用基础-reactor
合集下载
化工过程模拟实训AspenPlus教程第二版课程设计
化工过程模拟实训AspenPlus教程第二版课程设计1. 简介Aspen Plus是一种广泛使用的化工过程模拟软件，它可以模拟各种化学工艺操作和过程。
本教程将介绍如何使用Aspen Plus进行化工过程模拟实训。
本教程是第二版，增加了更多的实例和案例，以便读者更好地理解和应用Aspen Plus。
2. Aspen Plus基础在开始使用Aspen Plus前，需要了解以下基础概念：2.1 单元操作单元操作是指物料转化和传递过程中的基本操作，如反应、蒸馏、吸收、萃取等。
Aspen Plus提供了许多单元操作模块，可以用来构建整个流程。
2.2 组成组成是指物料的组成成分。
在Aspen Plus中，组成可以用化学式、分子式、元素符号等表示。
2.3 热力学热力学是指物料的能量状况。
在Aspen Plus中，可以使用不同的热力学库来模拟不同的物料。
2.4 流程图流程图是Aspen Plus中最基本的概念，所有的操作都可以在流程图中进行。
3. Aspen Plus实例3.1 空气分离实例空气分离是工业化学中常见的过程。
它可以通过液化空气来分离氮气和氧气。
在Aspen Plus中，可以使用cryogenic splitter模块来模拟这个过程。
1.创建流程图并选择cryogenic splitter模块。
2.设置物料组成和流量。
3.设置冷却剂和回收装置。
4.进行模拟并查看结果。
3.2 甲醇制备实例甲醇制备是另一个常见的化学工艺过程。
它可以使用甲烷和水制备甲醇。
在Aspen Plus中，可以使用reactor模块来模拟这个过程。
1.创建流程图并选择reactor模块。
2.设置物料组成和流量。
3.设置反应条件和反应器类型。
4.进行模拟并查看结果。
3.3 精制实例精制是化学工业中重要的过程，它可以使物料纯度更高。
在Aspen Plus中，可以使用distillation column模块来模拟这个过程。
1.创建流程图并选择distillation column模块。
Aspen Plus 使用介绍
Aspen Plus 使用介绍通过例题来了解Aspen Plus 使用。
例题：异丙苯合成工艺模拟异丙苯(C9H12)是合成染料、树脂的重要原料，可以由苯(C6H6)和丙烯(C3H6) 合成得到，具体的反应式如下：苯的流量为401bmol ／h~，丙烯的流量为401bmol ／h;反应器的热负荷和压力降均为零，丙烯的转化率90％；反应后的气体进入换热器降温冷却，换热器出口温度为130。
F 、压降为 O ．1psi 。
然后再进入压力为latm(1atm==101325Pa ，下同)、热负荷为0Btu ／h(1Btu=1055．06J ， 下同)的闪蒸器进行气液分离，液相作为产品直接引出，气相循环进入反应器，如图2-8。
用RK-SOA VE 进行热力学性质估算。
试用Aspen Plus 模拟该工艺过程，求液相产品的热力 学状态及各组分的流率。
模拟步骤如下：步骤一：启动Aspen启动方式：双击桌面快捷方式，或点击开始菜单。
提供用户信息（Account imfomation ） 首先出现图2-10界面，需选择空白模拟（Blank Simulation ）、模板（Template ）或打开已有模拟文件（Open an Existing Simulation ）。
如用模板启动，则进入图2-11界面，选英制单位的通用模板（General with English Units ）。
Aspen 提供的模板：空气分离、化学工艺、电解质、气体处理、一般工艺（广泛用于汽液平衡）、石油（石油化工）、医药、湿法冶金、固体、特种化工。
可用英制、米制作为缺省单位制。
新模拟时，需在Run Type 列表框中选运行类型，见图2-11。
运行类型：Flowsheet 、Property Estimation 、Property Analysis和 Data Regression本例选Flowsheet 。
文件File 的下拉菜单中选Save 或 Save As 保存文件。
AspenPlus应用基础-反应器
Reactions — 动力学参数(2)
LHHW型的反应速率方程： 动力学因子 推动力表达式 rA 吸附表达式
v j 吸附表达式 Ki C j j i Bi 其中： ln K i Ai Ci ln T DiT T
RCSTR—全混釜反应器
性质：釜内达到理想混合。可模拟单、 两、三相的体系，并可处理固体。 可同时处理动力学控制和平衡控 制两类反应。 用途：已知化学反应式、动力学方程和 平衡关系，计算所需的反应器体 积和反应时间，以及反应器热负 荷。
RCSTR —— 连接
RCSTR —— 模型参数
RCSTR模块有两组模型参数：
RCSTR —— 设定方式
设定方式有 7 个可选项：
4、反应器体积和相体积分率 (Reactor Volume & Phase Volume Fraction) 必须输入反应器体积和气相/凝聚相所 占的体积分率。
RCSTR —— 设定方式
设定方式有 7 个可选项：
5、反应器体积和相停留时间
(Reactor Volume & Phase Residence Time)
Aspen Plus 使用方法
Reactor Models
反应器模块 (II)
反应器模块的类别
分为三大类七种反应器：
1. 生产能力类反应器（2种）
2. 热力学平衡类反应器（2种）
3. 化学动力学类反应器（3种）
化学动力学类反应器
根据化学动力学计算反应结果。 包含三种反应器。
1、全混釜反应器（RCSTR） Continuous Stirred Tank Reactor 2、平推流反应器（RPlug） Plug Flow Reactor 3、间歇釜反应器（RBatch) Batch Reactor
ASPENPLUS反应器模拟教程
A S P E N P L U S反应器模拟教程Hessen was revised in January 2021简介什么是Process FlowsheetProcess Flowsheet（流程图）可以简单理解为设备或其一部分的蓝图.它确定了所有的给料流,单元操作,连接单元操作的流动以及产物流.其包含的操作条件和技术细节取决于Flowsheet的细节级别.这个级别可从粗糙的草图到非常精细的复杂装置的设计细节.对于稳态操作,任何流程图都会产生有限个代数方程。
例如，只有一个反应器和适当的给料和产物，方程数量可通过手工计算或者简单的计算机应用来控制。
但是，当流程图复杂程度提高，且带有很多清洗流和循环流的蒸馏塔、换热器、吸收器等加入流程图时，方程数量很容易就成千上万了。
这种情况下，解这一系列代数方程就成为一个挑战。
然而，叫做流程图模拟的电脑应用专门解决这种大的方程组，Aspen PlusTM，ChemCadTM，PRO/IITM。
这些产品高度精炼了用户界面和网上组分数据库。
他们被用于在真是世界应用中，从实验室数据到大型工厂设备。
流程模拟的优点在设备的三个阶段都很有用：研究&发展，设计，生产。
在研究&发展阶段，可用来节省实验室实验和设备试运行；设计阶段可通过与不同方案的对比加速发展；生产阶段可用来对各种假设情况做无风险分析。
流程模拟缺点人工解决问题通常会让人对问题思考的更深，找到新颖的解决方式，对假设的评估和重新评估更深入。
流程模拟的缺点就是缺乏与问题详细的交互作用。
这是一把双刃剑，一方面可以隐藏问题的复杂性使你专注于手边的真正问题，另一方面隐藏的问题可能使你失去对问题的深度理解。
历史AspenPlusTM在密西根大学界面基础启动AspenPlus，一个新的AspenPlus对象有三个选项，可以Open an Existing Simulation，从Template开始，或者用BlankSimulation创建你的工作表。
Aspen Plus 使用方法
为了保证釜内的惰性环境，输入氮气量应该使出釜物料的气相 分率保持在0.001左右。加料氨水的浓度为4.1kmol/m3，流量为32.5 m3/hr 。加料甲醛水溶液的浓度为 6.3 kmol/m3 ，流量为 32.5m3/hr。 求35C下乌洛托品的产量和输入氮气流量 ，并分析反应温度在 20~60C范围里对甲醛转化率的影响。
用途：只知化学反应式和各产物间的相 对产率，不知化学计量关系。
RYield —— 连接
RYield — 示例（1）
甲烷与水蒸汽在镍催化剂下的转化反应为：
CH 4 2H2O CO2 4H2
原料气中甲烷与水蒸汽的摩尔比为14，流量为 100 kmol/hr。反应在恒压及等温条件下进行，系统 总压为0.1013 MPa，温度为750 ℃，如果反应器出口 物流中摩尔比率CH4 H2O : CO2 : H2等于1 : 2 : 3 : 4 时，CO2和H2的产量是多少？需要移走的反应热负荷 是多少？此结果是否满足总质量平衡？是否满足元素 平衡？
RCSTR —— 设定方式
设定方式有 7 个可选项：
5、反应器体积和相停留时间
(Reactor Volume & Phase Residence Time)
必须输入反应器体积和气相/凝聚相 在反应器中的停留时间。
RCSTR —— 设定方式
设定方式有 7 个可选项：
6、停留时间和相体积分率
(Residence Time & Phase Volume Fraction)
1、操作条件 (Operation Conditions) 1) 压力 (Pressure) 2) 温度/热负荷(Temperature/Heat Duty)
RCSTR —— 模型参数
AspenPlu反应器模拟介绍 ppt课件
用途：只知化学反应式和各产物间的相 对产率，不知化学计量关系。
AspenPlu反应器模拟 介绍
AspenPlu反应器模拟介 绍
RYield 模块有五组模型参数：
1、模型设定 (Specifications) 2、产率 (Yield) 3、闪蒸选项 (Flash Options) 4、粒度分布 (PSD) 5、组分属性 (Component Attr.)
AspenPlu反应器模拟介 绍
模型设定包含操作条件设定和有效相态设定：
1、操作条件 (Operation Conditions)
指定相对于每一单位质量非惰性进料 而言，RYield出口物流中各种组分间的 相对产率。并设定进料中的惰性组分。
AspenPlu反应器模拟 介绍
甲烷与水蒸汽在镍催化剂下的转化反应为：
C4 H 22 H O C2 O 42 H
原料气中甲烷与水蒸汽的摩尔比为14，流量为 100 kmol/hr。反应在恒压及等温条件下进行，系统 总压为0.1013 MPa，温度为750 ℃，如果反应器出口 物流中摩尔比率CH4 H2O : CO2 : H2等于1 : 2 : 3 : 4 时，CO2和H2的产量是多少？需要移走的反应热负荷 是多少？此结果是否满足总质量平衡？是否满足元素 平衡？
反应和原料同示例（1），若 反应在恒压及绝热条件下进行， 系统总压为0.1013 MPa，反应器进 口温度为950 ℃，当反应器出口处 CH4转化率为73%时，反应器出口 温度是多少？
AspenPlu反应器模拟 介绍
性质：根据每一种产与输入物流间的产 率关系进行反应，只考虑总质量 平衡，不考虑元素平衡。
包含两种反应器。
1、化学计量反应器（RStoic） Stoichiometric Reactor
AspenPlu反应器模拟 介绍
AspenPlu反应器模拟介 绍
RYield 模块有五组模型参数：
1、模型设定 (Specifications) 2、产率 (Yield) 3、闪蒸选项 (Flash Options) 4、粒度分布 (PSD) 5、组分属性 (Component Attr.)
AspenPlu反应器模拟介 绍
模型设定包含操作条件设定和有效相态设定：
1、操作条件 (Operation Conditions)
指定相对于每一单位质量非惰性进料 而言，RYield出口物流中各种组分间的 相对产率。并设定进料中的惰性组分。
AspenPlu反应器模拟 介绍
甲烷与水蒸汽在镍催化剂下的转化反应为：
C4 H 22 H O C2 O 42 H
原料气中甲烷与水蒸汽的摩尔比为14，流量为 100 kmol/hr。反应在恒压及等温条件下进行，系统 总压为0.1013 MPa，温度为750 ℃，如果反应器出口 物流中摩尔比率CH4 H2O : CO2 : H2等于1 : 2 : 3 : 4 时，CO2和H2的产量是多少？需要移走的反应热负荷 是多少？此结果是否满足总质量平衡？是否满足元素 平衡？
反应和原料同示例（1），若 反应在恒压及绝热条件下进行， 系统总压为0.1013 MPa，反应器进 口温度为950 ℃，当反应器出口处 CH4转化率为73%时，反应器出口 温度是多少？
AspenPlu反应器模拟 介绍
性质：根据每一种产与输入物流间的产 率关系进行反应，只考虑总质量 平衡，不考虑元素平衡。
包含两种反应器。
1、化学计量反应器（RStoic） Stoichiometric Reactor
第1章-Aspen Plus应用基础
Aspen Plus应用基础
2012-05
Aspen plus简介
• Advanced System for Process Engineering 1976~1981年由MIT主持、能源部资助、55个高校 和公司参与开发。
• 一个生产装置设计、稳态模拟和优化的大型通 用流程模拟系统。 • 1773种有机物、2450种无机物、3314种固体 物、900种水溶电解质的基本物性参数。 • 丰富的状态方程和活度系数方法。
Aspen plus参考教材
• • • • 化工过程数值模拟及软件（屈一新） Aspen plus 10.0用户指南 Aspen plus 10.0单元操作模型 Aspen plus 物性方法和模型
Aspen plus的基本概念
• • • • • • 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）。
3 选用单元操作模块 Model Blocks
View→model Labrary Mixers/Splitters Separators Heat Exchanges Columns Reactors Pressure Changers Manipulators Solids User Models
物性方法
• 热力学性质方法 相平衡：状态方程法和活度系数法 • 传递性质方法 • 非常规组分的焓计算
状态方程法
• 可以在一个很宽的温度和压力范围应用状态方程，包括亚 临界和超临界范围。对于理想或微非理想的系统，汽液两 相的热力学性质能用最少的组分数据计算。状态方程适用 于模拟带有诸如CO2、N2、H2S这样轻气体的烃类系统。 • 为了最好地描述非理想系统，你必须通过回归汽-液平衡 实验数据而获得二元交互作用参数。在Aspenplus中有许 多组分对的状态方程二元参数。 • 在较简单的状态方程（R-K-S，P-R、L-K-P等）中所做的 假设不适用于描述高度非理想的化学系统，例如：乙醇水系统。在低压下，对于这样的系统采用活度系数选择集。 在高压下，用灵活的、具有预测功能的状态方程。
2012-05
Aspen plus简介
• Advanced System for Process Engineering 1976~1981年由MIT主持、能源部资助、55个高校 和公司参与开发。
• 一个生产装置设计、稳态模拟和优化的大型通 用流程模拟系统。 • 1773种有机物、2450种无机物、3314种固体 物、900种水溶电解质的基本物性参数。 • 丰富的状态方程和活度系数方法。
Aspen plus参考教材
• • • • 化工过程数值模拟及软件（屈一新） Aspen plus 10.0用户指南 Aspen plus 10.0单元操作模型 Aspen plus 物性方法和模型
Aspen plus的基本概念
• • • • • • 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）。
3 选用单元操作模块 Model Blocks
View→model Labrary Mixers/Splitters Separators Heat Exchanges Columns Reactors Pressure Changers Manipulators Solids User Models
物性方法
• 热力学性质方法 相平衡：状态方程法和活度系数法 • 传递性质方法 • 非常规组分的焓计算
状态方程法
• 可以在一个很宽的温度和压力范围应用状态方程，包括亚 临界和超临界范围。对于理想或微非理想的系统，汽液两 相的热力学性质能用最少的组分数据计算。状态方程适用 于模拟带有诸如CO2、N2、H2S这样轻气体的烃类系统。 • 为了最好地描述非理想系统，你必须通过回归汽-液平衡 实验数据而获得二元交互作用参数。在Aspenplus中有许 多组分对的状态方程二元参数。 • 在较简单的状态方程（R-K-S，P-R、L-K-P等）中所做的 假设不适用于描述高度非理想的化学系统，例如：乙醇水系统。在低压下，对于这样的系统采用活度系数选择集。 在高压下，用灵活的、具有预测功能的状态方程。
ASPENPLUS反应器的模拟与优化
全混流反应器 (RCSTR) 平推流反应器 (RPlug) 间歇式反应器 (Rbatch)
3
4
化学反应器是整个化工工艺流程的核心， 是实现化学物质转化的必要工序
5
为保证目的产品组分的产率和选择性， 必须选择适宜的反应器类型和反应器网 络。
CSTR PFR
CSTR PFR
CSTR
CSTR PFR
热力学模型选择RK-Soave。 反应器操作条件：温度为400℃，压力为1.9 atm。
请采用RStoic模型确定反应物料的组成、由1-丁烯转化为异 丁烯的反应选择性以及各个反应的反应热。
12
（一）生产能力类反应器
Ryield—产率反应器
性质：根据每一种产与输入物流间的产 率关系进行反应，只考虑总质量 平衡，不考虑元素平衡。
25
深入讨论：
分析示例中反应温度在300-1000 ℃范围 变化时对反应器出口物流CH4质量分率的影 响。
将示例中的反应温度设为1000 ℃，分别分 析反应(1)和反应(2)的平衡温差在 –200 0 ℃范围变化时对反应器出口物流CH4质量 分率和CO/CO2摩尔比的影响。
26
RGibbs—吉布斯反应器
指定不参加化学反应平衡的惰性 组 分 (Inerts) 及 其 不 参 加 反 应 的 摩 尔 流量(Mole flow)或分率(Fraction)。
37
RGibbs —— 惰性物
38
RGibbs —— 限制平衡
有两种选择：
1、设定整个系统的平衡温差
Entire system with temperature approach
3 Cis-2-Butene → Isobutylene
0.36
3
4
化学反应器是整个化工工艺流程的核心， 是实现化学物质转化的必要工序
5
为保证目的产品组分的产率和选择性， 必须选择适宜的反应器类型和反应器网 络。
CSTR PFR
CSTR PFR
CSTR
CSTR PFR
热力学模型选择RK-Soave。 反应器操作条件：温度为400℃，压力为1.9 atm。
请采用RStoic模型确定反应物料的组成、由1-丁烯转化为异 丁烯的反应选择性以及各个反应的反应热。
12
（一）生产能力类反应器
Ryield—产率反应器
性质：根据每一种产与输入物流间的产 率关系进行反应，只考虑总质量 平衡，不考虑元素平衡。
25
深入讨论：
分析示例中反应温度在300-1000 ℃范围 变化时对反应器出口物流CH4质量分率的影 响。
将示例中的反应温度设为1000 ℃，分别分 析反应(1)和反应(2)的平衡温差在 –200 0 ℃范围变化时对反应器出口物流CH4质量 分率和CO/CO2摩尔比的影响。
26
RGibbs—吉布斯反应器
指定不参加化学反应平衡的惰性 组 分 (Inerts) 及 其 不 参 加 反 应 的 摩 尔 流量(Mole flow)或分率(Fraction)。
37
RGibbs —— 惰性物
38
RGibbs —— 限制平衡
有两种选择：
1、设定整个系统的平衡温差
Entire system with temperature approach
3 Cis-2-Butene → Isobutylene
0.36
ASPENPlus教程-使用入门
进行模拟计算
运行模拟
在完成初始化设置后，运行模拟计算，Aspen Plus 将根据输入参数进行计算。
监视计算进度
在模拟计算过程中，可以监视计算进度，确保计算 顺利进行。
异常处理
如果计算过程中出现异常，如错误或警告信息，应 及时处理，调整参数或重新设置。
结果后处理和可视化
导出结果
模拟计算完成后，将结果导出为所需的格式，如Excel、CSV等。
输入和输出流的处理
根据单元操作的特性，设置合适的输入和输出流，如原料、产品、 热量等，确保流程的平衡和稳定。
输入和输出流的处理
01
02
03
输入流处理
为每个单元操作设置合适 的输入流，如原料的种类、 流量和温度等，以满足工 艺需求。
输出流处理
根据单元操作的特性，设 置合适的输出流，如产品 的种类、流量和温度等， 以满足工艺需求。
利用图表（如柱状图、折线图、饼图等） 直观地展示模拟结果，便于理解和比较。
敏感性分析
模型验证
分析模型参数对模拟结果的影响程度，找 出关键参数，为优化模拟结果提供依据。
将模拟结果与实际数据进行对比，验证模 型的准确性和可靠性。
优化模拟结果
参数调整
根据敏感性分析和实际需求，调整模型参数，以优化模拟结果。
常见问题总结
模型导入问题
无法导入或打开已有的Aspen 模型。
模拟结果不准确
模拟结果与实际情况存在较大 偏差。
软件启动问题
无法正常启动Aspen Plus软件。
数据输入错误
在输入数据时出现格式错误或 数据异常。
软件界面操作问题
对Aspen Plus软件界面操作不 熟悉，无法找到所需功能。
AspenplusASPENPlus使用入门-文档资料
8
选用 Template （1）
Simulations： 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
Run Type 过程仿真用 Flowsheet
9
选用 Template （2）
10
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
•1
Aspen Plus 简介
• Advanced System for Process Engineering 1976~1981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系数方法。
•2
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）。
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。
两种模块都归属于调节器类别 (Manipulators) 。
45
流股的缩放和复制 — Mult / Dupl
46
创建你的第一个AspenPlus仿真模型
选用 Template （1）
Simulations： 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
Run Type 过程仿真用 Flowsheet
9
选用 Template （2）
10
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
•1
Aspen Plus 简介
• Advanced System for Process Engineering 1976~1981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系数方法。
•2
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）。
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。
两种模块都归属于调节器类别 (Manipulators) 。
45
流股的缩放和复制 — Mult / Dupl
46
创建你的第一个AspenPlus仿真模型
Aspen Plus应用基础(II-B)
Kinetic Reactors
• Kinetic reactors are RCSTR, RPlug and RBatch. • Reaction kinetics are taken into account, and hence must be specified. • Kinetics can be specified using one of the built-in models, or with a user subroutine. The current built-in models are
Power-law Rate Expression
rate k concentration i
i exponent i
Activation Energy T k Pre - exponential Factor T exp R 0
C, O2 IN RStoic 2 CO + O2 --> 2 CO2 C + O2 --> CO2 2 C + O2 --> 2 CO C, O2, CO, CO2 OUT
Equilibrium Based Reactors
• GENERAL
– Do not take reaction kinetics into account – Solve similar problems, but problem specifications are different – Individual reactions can be at a restricted equilibrium
– Gibbs Energy Minimization - A Gibbs free energy minimization is done to determine the product composition at which the Gibbs free energy of the products is at a minimum. – Solid Equilibrium - RGibbs is the only Aspen Plus block that will deal with solid-liquid-gas phase equilibrium.
AspenPlus应用基础
流程图中黏贴表单
显示出流程流股参数
显示出PFD参数
更多选项
OLE 操作步骤 (对象连接与嵌入)
复制
黏贴链接
符号
状态
表输入未完成 表输入完成 表中没有输入。是可选项。
对于该表有计算结果。
对于该表有计算结果，但有计算错误。 对于该表有计算结果，但有计算警告。 对于该表有计算结果，但自从生成结果后输入已经改变。
运行类型
连接流股 Connecting Streams
1. 选流股类别： 共有三种流股 物流 Material Streams 热流 Heat Streams 功流 Work Streams 选择所需的类别。 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。
亨利组分henrycomponents选用物性计算方法和模型物性选择帮物性选择帮助程序原油组分计算选项选用物性计算方法帮助程序基于组成基于流程aspenplus不同领域推荐采用的物性数据库不同领域推荐采用的物性数据库aspenplus不同领域推荐采用的物性数据库不同领域推荐采用的物性数据库aspenplus不同领域推荐采用的物性数据库不同领域推荐采用的物性数据库aspenplus不同领域推荐采用的物性数据库不同领域推荐采用的物性数据库aspenplus不同领域推荐采用的物性数据库不同领域推荐采用的物性数据库aspenplus不同领域推荐采用的物性数据库不同领域推荐采用的物性数据库输入外部流股信息
选用物性计算方法和模型
物性选择帮助程序
原油组分计算选项
选用物性计算方法帮助程序
基于组成 基于流程
ASPEN PLUS不同领域 推荐采用的物性数据库
AspenPlus应用基础_部分1
• 基于序贯模块法的稳态过程模拟软件。 • 1773种有机物、2450种无机物、3314种固体物、
900种水溶电解质的基本物性参数。 • 丰富的状态方程和活度系数方法。
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）。
功率各是多少？
Compr 压缩机模型
Compr 模型用于模拟四种单元设备
1. 多变离心压缩机（Polytropic Centrifugal Compressor)
2. 多变正排量压缩机（Polytropic Positive Displacement Compressor)
3. 等熵压缩机（Isentropic Compressor) 4. 等熵汽轮机（Isentropic Turbine)
2. 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。
选用单元操作模块 Model Blocks
选用单元操作模块 Model Blocks
3. 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。
设定全局特性
输入化学组分信息
1. 每个组分必须有唯一的ID 2. 组分可用英文名称或分子式输入 3. 利用弹出对话框区别同分异构体
输入化学组分信息
选用物性计算方法和模型
1. 过程类型 Process type 2. 基础方法 Base method 3. 亨利组分 Henry components
900种水溶电解质的基本物性参数。 • 丰富的状态方程和活度系数方法。
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）。
功率各是多少？
Compr 压缩机模型
Compr 模型用于模拟四种单元设备
1. 多变离心压缩机（Polytropic Centrifugal Compressor)
2. 多变正排量压缩机（Polytropic Positive Displacement Compressor)
3. 等熵压缩机（Isentropic Compressor) 4. 等熵汽轮机（Isentropic Turbine)
2. 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。
选用单元操作模块 Model Blocks
选用单元操作模块 Model Blocks
3. 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。
设定全局特性
输入化学组分信息
1. 每个组分必须有唯一的ID 2. 组分可用英文名称或分子式输入 3. 利用弹出对话框区别同分异构体
输入化学组分信息
选用物性计算方法和模型
1. 过程类型 Process type 2. 基础方法 Base method 3. 亨利组分 Henry components
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
RStoic —— 反应热
设定反应热的计算类型： １、不计算反应热； ２、根据生成热计算反应热； ３、用户指定反应热。
RStoic —— 选择性
选择性定义为：
P / Areal S P, A P / Aideal
△P代表选定组分 (selected) P的生成摩尔数； △A代表参照组分 (reference) A的消耗摩尔数；
RStoic — 化学计量反应器
性质：按照化学反应方程式中的计量关 系进行反应，有并行反应和串联 反应两种方式，分别指定每一反 应的转化率或产量。
用途：已知化学反应方程式和每一反应 的— 连接
RStoic —— 模型参数
RStoic 模块有六组模型参数：
1、模型设定 (Specifications) 2、产物 (Products) 3、物流指定 (Assign Steams) 4、惰性物 (Inerts) 5、限制平衡 (Restricted Equilibrium)
RGibbs —— 模型设定
模型设定包含操作条件、计算选项和相态设定：
1、操作条件 (Operation Conditions)
RStoic — 示例（2）
反应和原料同示例（1），若 反应在恒压及绝热条件下进行， 系统总压为0.1013 MPa，反应器进 口温度为950 ℃，当反应器出口处 CH4转化率为73%时，反应器出口 温度是多少？
RYield——产率反应器
性质：根据每一种产与输入物流间的产 率关系进行反应，只考虑总质量 平衡，不考虑元素平衡。
设定方式有 7 个可选项：
1、反应器体积 (Reactor 2、停留时间 (Residence 4、反应器体积和相体积分率 5、反应器体积和相停留时间 6、停留时间和相体积分率 Volume) 7、相停留时间和体积分率 Time) 3、反应器体积和相体积 (Reactor Volume & Volume Fraction) Residence Time) (Reactor Time & PhasePhase Volume) 只需输入物料在反应器中的平均停 (ResidenceVolumeTime &Volume Fraction) ) (Phase Residence & Phase Volume Fraction 只需输入反应器的体积。 (Reactor 必须输入反应器体积和气相/凝聚相 必须输入反应器体积和气相/凝聚相所 必须输入物料在反应器中的总平均停 必须输入气相/凝聚相在反应器中的停 留时间。 必须输入反应器体积和气相/凝聚相 在反应器中的停留时间。 占的体积分率。 留时间和气相/凝聚相所占的体积分率。 留时间和所占的体积分率。 所占的体积。
指定相对于每一单位质量非惰性进料 而言，RYield出口物流中各种组分间的 相对产率。并设定进料中的惰性组分。
RYield — 示例（1）
甲烷与水蒸汽在镍催化剂下的转化反应为：
CH 4 2H2O CO2 4H2
原料气中甲烷与水蒸汽的摩尔比为14，流量为 100 kmol/hr。反应在恒压及等温条件下进行，系统 总压为0.1013 MPa，温度为750 ℃，如果反应器出口 物流中摩尔比率CH4 H2O : CO2 : H2等于1 : 2 : 3 : 4 时，CO2和H2的产量是多少？需要移走的反应热负荷 是多少？此结果是否满足总质量平衡？是否满足元素 平衡？
用途：只知化学反应式和各产物间的相 对产率，不知化学计量关系。
RYield —— 连接
RYield —— 模型参数
RYield 模块有五组模型参数：
1、模型设定 (Specifications) 2、产率 (Yield) 3、闪蒸选项 (Flash Options) 4、粒度分布 (PSD) 5、组分属性 (Component Attr.)
RCSTR—全混釜反应器
性质：釜内达到理想混合。可模拟单、 两、三相的体系，并可处理固体。 可同时处理动力学控制和平衡控 制两类反应。 用途：已知化学反应式、动力学方程和 平衡关系，计算所需的反应器体 积和反应时间，以及反应器热负 荷。
RCSTR —— 连接
RCSTR —— 模型参数
RCSTR模块有两组模型参数：
1、操作条件 (Operation 2、持料状态 (Holdup) Conditions) 1) 压力 (Pressure) 1) 有效相态 (Valid Phases) 2) 温度/热负荷(Temperature/Heat 2) 设定方式 (Specification Type) Duty)
RCSTR —— 设定方式
1、操作条件 (Operation Conditions)
(1) 压力； (2) 温度/热负荷
2、有效相态 (Valid Phases)
汽 / 液 / 固 / 汽-液 / 汽-液-液 / 液-游离水 / 汽-液-游离水
RStoic —— 化学反应
定义RStoic中进行的每一个化学反 应的编号、化学计量关系、产物生成速 率或反应物转化率。并指明计算多个反 应的转化率时是否按照串联反应方式计 算。
RCSTR —— 选择反应
RCSTR中的化学反应通
过选用预定义的化学反应对 象来设定。
Reactions — 化学反应对象
用途： 为三类动力学反应器模
块和RadFrac 模块提供反 应的计量关系、平衡关 系和动力学关系。
Reactions —— 对象类型
创建化学反应对象时，需赋予对象ID 和选择对象类型。我们可用的类型有 三种： 1、LHHW 型
1、操作条件 (Operation Conditions)
(1) 压力； (2) 温度/热负荷
2、有效相态 (Valid Phases)
汽 / 液 / 固 / 汽-液 / 汽-液-液 / 液-游离水 / 汽-液-游离水
REquil —— 化学反应
定义REquil中进行的每一个化学反应 的编号、化学计量关系、产物生成比速率 (Extend)或趋近平衡温度(Temperature Approach)。
1、模型设定 (Specifications) 2、化学反应 (Reactions) 3、反应热 (Heat of Reaction) 4、选择性 (Selectivity) 5、粒度分布 (PSD) 6、组分属性 (Component Attr.)
RStoic —— 模型设定
模型设定包含操作条件设定和有效相态设定：
REquil —— 连接
REquil —— 模型参数
REquil 模块有四组模型参数：
1、模型设定 (Specifications) 2、化学反应 (Reactions) 3、收敛 (Convergence) 4、液沫夹带 (Entrainment)
REquil —— 模型设定
模型设定包含操作条件设定和有效相态设定：
RGibbs—吉布斯反应器
性质：根据系统的Gibbs自由能趋于最小 值的原则，计算同时达到化学平 衡和相平衡时的系统组成和相分 布。 用途：已知化学反应式，不知道反应历 程和动力学可行性，估算可能达 到的化学平衡和相平衡结果。
RGibbs —— 连接
RGibbs —— 模型参数
RGibbs 模块有五组模型参数：
RGibbs — 示例（2）
若在示例(1)中的原料气中加 入25 kmol/hr 的氮气，并考虑氮 与氢结合生成氨的副反应，求 反应器出口物流中CH4和NH3的 质量分率。如果将氮设为惰性 组份，结果有什么变化？
化学动力学类反应器
根据化学动力学计算反应结果。 包含三种反应器。
1、全混釜反应器（RCSTR） Continuous Stirred Tank Reactor 2、平推流反应器（RPlug） Plug Flow Reactor 3、间歇釜反应器（RBatch) Batch Reactor
REquil — 示例（2）
分析示例（1）中反应温度 在300~1000 ℃范围变化时对反 应器出口物流CH4质量分率的 影响。
REquil — 示例（3）
将示例(1)中的反应温度设为 1000 ℃，分别分析反应(1)和反 应(2)的趋近平衡温度在 –200 ~ 0 ℃范围变化时对反应器出口物流 CH4质量分率和CO/CO2摩尔比的 影响。
RYield —— 模型设定
模型设定包含操作条件设定和有效相态设定：
1、操作条件 (Operation Conditions)
(1) 压力； (2) 温度/热负荷
2、有效相态 (Valid Phases)
汽 / 液 / 固 / 汽-液 / 汽-液-液 / 液-游离水 / 汽-液-游离水
RYield —— 产率
比速率=速率/化学计量系数 趋近平衡温度=△T意指在T+ △T下计算化 学反应平衡。
REquil — 示例（1）
甲烷与水蒸汽在镍催化剂下的转化反应为：
CH 4 H 2O CO 3H2
CO H 2O CO2 H 2
原料气中甲烷与水蒸汽的摩尔比为14，流 量为100 kmol/hr。若反应在恒压及等温条件下 进行，系统总压为0.1013 MPa，温度为750 ℃， 当反应器出口处达到平衡时，CO2和H2的产量 是多少？反应热负荷是多少？
(1) 压力； (2) 温度/热负荷
2、计算选项 (Calculation Options)
仅计算相平衡/同时计算化学平衡和相平衡/是否限 制化学平衡
3、相态 (Phases)
输入存在的相态数。
RGibbs —— 产物
有三种选择：
1、系统中的所有组分都可以是产物； 2、指定可能的产物组分； 3、定义产物存在的相态。
RYield — 示例（2）
若在示例（1）的原料气中 加入 25 kmol/hr 氮气，其余条 件不变，计算结果会发生什么 变化？