AspenPlus教程物性方法
Aspen+物性估教程材料
物性估计
物性输入
选择物性估计选项
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ1）输入新建组分名称。
（2）点击User Defined。
（3）输入分子式。 需要输入分子量，沸 点，分子结构，蒸汽压 和理想气体热容。
（4）点击next。
输入分子量，注意在反应过 程中会影响Mass balance!
温度相关参数
输入
用户定义参数
输入临界温度和汽化焓数据
输入粘度数据
（1）将文件保存为TBMX.bkp文件 （2）新建一个流程模拟文件 （3）Import （导入）TBMX.bkp文件
点击性质选项 替代 合并
忽略
所有性质估算 均已设定 完成
END
选择物性方法
设置参数估计
TB 沸点；TC 临界温度； PC 临界压力； VC 临界体积； ZC 临界压缩因子 DHFORM生成热； DGFORM生成自由能；OMEGA 偏心因子；DELTA 溶解度 参数； UNIQUAC 方程参数；PARC 等张比容； DHSFRM 固体生成热。。。
Unifac参数 两元体系参数
沸点，可参考 Chemdraw的结果，也 可以从文献上来。
在Chemdraw中作图，另存为后缀为mol文件。
另存为后缀为mol文件。
用Chemical offcie中的 ChemDraw计算化学性质。
导入分子结构式
点击键计算
确定
计算结果检查 及更改
其他可添加数 据
计算完成
新建一个物性估算方法
利用ASPEN_PLUS_软件进行物性估算
利用ASPEN_PLUS_软件进行物性估算利用ASPEN PLUS 软件进行物性估算系别：生物与化学工程学院专业：化学工程与工艺班级：０９１６１１姓名：杨振学号：０１６１０９０５１指导老师：宋伟利用ASPEN PLUS 软件进行物性估算其自带的各种物质的物性数据库较全, 可满足绝大多数的工艺过程的模拟要求。
但在实际的工艺模拟计算过程中, 有时也会遇到在Aspen Plus 自带的物性数据库中查不到的物质, 使模拟过程无法正常进行下去。
此时, 利用Aspen Plus 软件提供的物性估算功能, 可以很好地解决此类问题。
以下以发酵液中低浓度1,3- 丙二醇分离项目中的重要的中间产物2- 甲基- 1,3- 二噁烷( 2MD) 的物性估算为例, 说明Aspen Plus 软件物性估算功能的使用。
正文：Aspen Plus提供一套功能强大的模型分析工具，最大化工艺模型的效益：收敛分析：自动分析和建议优化的撕裂物流、流程收敛方法和计算顺序，即使是巨大的具有多个物流和信息循环的流程，收敛分析非常方便。
calculator models计算模式：包含在线FORTRAN 和Excel 模型界面。
灵敏度分析：非常方便地用表格和图形表示工艺参数随设备规定和操作条件的变化而变化。
案例研究：用不同的输入进行多个计算，比较和分析。
设计规定能力:自动计算操作条件或设备参数，满足规定的性能目标。
数据拟合：将工艺模型与真实的装置数据进行拟合，确保精确的和有效的真实装置模型。
优化功能：确定装置操作条件，最大化任何规定的目标，如收率、能耗、物流纯度和工艺经济条件。
必要的基本物性数据, 包括分子结构、常压沸点、分子量、各种试验测得的物性等。
以上这些物性中, 仅分子结构是物性估算中所必需的, 依据分子结构, Aspen Plus 软件可计算出常压沸点和分子量, 从而10. 水溶液数据库，包括900 种离子，主要用于电解质的应用。
1. 2MD 物性的输入2- 甲基- 1,3- 二噁烷( 2MD) 是1,3- 丙二醇分离项目中的中间产物, 由于Aspen Plus 软件自带的物性数据库中查不到2MD, 使模拟分离、确定工艺条件的过程中遇到困难, 所以采用物性估算的功能对2MD 计算。
ASPENPLUS10.0物性方法和模型
例子有 l 甲烷和己烷或庚烷二元系统 van der Kooi， １９８１；Davenport and Rowlinson， １９６３；
１５
l 吉布斯能的偏差
( ) ∫ Gm − Gmig
=
−
v ∞
p
−
RT V
dV
−
RT
ln
V V ig
+
RT (Zm
− 1)
１６
l 摩尔体积 求解p T Vm 得到Vm 对于一个给定的状态方程 逸度根据方程１３计算 混合物其它的热力学性质能由偏差函 数计算 l 汽相焓
H
v m
=
H
ig m
+
(H
v m
−
H
ig m
)
f i v = ϕiv yi P （８）
校正因子ϕiv是逸度系数 对于在中压下一个汽相 ϕiv接近于１ 相同的方程可应用到液 相
f i l = ϕil xi P ９
Kohn， １９６１） l 乙烷和C数为１８－２６的正构烷烃二元系统（Peters et al．， １９８６） l 二氧化碳和C数为７－２０的正构烷烃二元系统（Fall et al．， １９８５） 不互溶的化合物分子大小差别越大 液－液和液－液－汽平衡越可能涉及重组分的固化 例如 乙烷和五环或六环烷烃则显示这个特性 碳原子数差别的增大将引起液－液分离消失 例如 在乙烷和碳原子数大于２６的正构烷烃混合物中 相对固体－流体 汽或液 平衡来说 液－液分离变成了亚稳平衡（Peters et al．， １９８６） 状态方程方法不能处理固体
Aspen Plus 物性方法的选择
● 91中性质方法 ● 四种类型 ● 可按行业和用途选择
A
1
1. Aspen Plus 91 种性质方法
AMINES ENRTLSA MXBONNE PNRTL- REFPRO
C
L
IG
P
APISOUR EPNRTL NRTL
POLYFH RKASPEN
B-PITZER FACT
NRTL-2 POLYNR RK-
理想气体/道尔顿定律/亨利定律 理想气体/道尔顿定律（发布版本8）
②状态方程模型——13 种
表（2-1） 基于Lee方程的物性方法
物性方法代码 BWR-LS LK-PLOCK
状态方程 BWR-Starling Lee-Kesler-PlÖck
A
4
表（2-2） 基于 PR 方程的物性方法
物性方法代码
）
A
ELECNRTL
9
行业
（6）煤加工 Coal Processing
用途
方法
减小颗粒大小：粉碎， 研磨
分离和清洁：过滤，旋 风分离，沉降，洗涤
燃烧
SOLIDS
SOLIDS PR-BM,RKS-BM(应用
燃烧数据库）
用以下溶剂吸收酸性气 体：甲醇、NMP
煤气化和液化
PRWS,RKSWS,PRMHV 2，RKSMHV2， PSRK,SR-POLAR
羧酸、醋酸装置
WILSON-HOC,NRTLHOC,UNIQ-HOC
苯酚装置
WILSON,NRTL,UNIQU AC及变化形式
液体反应U AC及变化形式
合成氨装置
PENG-ROB,RKSOAVE,SR-POLAR
含氟化合物（包括HF）
ASPENPLUS10.0物性方法和模型
１２
所有的相态中的逸度系数都用相同的状态方程计算 由状态方程计算的逸度系数是一个 组成 温度和压力的函数 因此 可以描述液－液平衡的压力相关性
液相非理想性
在具有非常不相似的分子的系统中进行液－液分离 或者组分的尺寸或者组分分子间的 相互作用可能不相似 低压下不混合的系统通常有较强的不相似分子间的相互作用 例如极 性和非极性的混合物 在这种情况下 也可能在高压下存在溶解空白 一个例子是二甲基－ 醚和水系统 Pozo and Street，１９８４ 这种情况也出现在由一个完全氟化或者接近完全氟化 的脂肪族或脂环族氟化物及相应烃组成的系统中 Rowlinsion and Swinton １９８２ 例如 环己烷和全氟环己烷系统 Dyke et al．，１９５９；Hicks and Young，１９７１
方程２和３是相同的 唯一的差别是变量所适用的相态 逸度系数ϕiα 是通过状态方程获
得 在方程4中由 P 表示 参见方程４５ 它是状态方程的一个例子
在活度系数方法中
f iv ＝ ϕiv yi p （５）
一个液相与一个理想气体的差别比一个真实气体与一个理想气体的差别更大 因此 对 于某一液体的逸度系数和１相差很远 例如 液相水在室温 标准大气压下的活度系数大约 是０．０３ Haar 等，１９８４
状态方程描述了纯组分和混合物的压力 体积和温度 P V T 表现行为 通常对于 压力的描述是明确的 大多数状态方程都有不同的项来描述分子间的吸引和排斥力 任何热 力学性质 如活度系数和焓 都可以由一个状态方程来计算 在相同的条件下以相同的混合 物的理想气体的性质为基准计算出状态方程的性质 见 用一个状态方程性质方法计算性 质
逸度系数由状态方程获得 见方程４和 用一个状态方程性质方法计算性质 超临界和亚临界组分 计算是相同的 见 活度系数方法
ASPEN PLUS的物性方法和模型ppt(共15页)
李玉刚 计算机与化工研究所
3.1 ASPEN PLUS的物性方法和模型
类别 热力学性质模型
传递性质模型 非常规固体性质模型
详细内容
状态方程模型 活度系数模型 蒸汽压和液体逸度模型 汽化热模型 摩尔体积和密度模型 热容模型 溶解度关联模型 其它
粘度模型 导热系数模型 扩散系数模型 表面张力模型
极性物系，采用状态方程与活度系数方程相 结合的组合法，即汽相采用状态方程法，液 相逸度采用活度系数法计算，液相的其它性 质采用状态方程或经验关联式法。
过程工业推荐使用的热力学方法
Galen J. Suppes选择方法
for aqueous organics, NRTL for alcohols, Wilson for alcohols and phenols, Wilson for alcohols, ketones, and ethers Wilson or
3、针对石油调整的状态方程性质方法： PENG-ROB、RK-SOAVE 用于气体加工、炼油及化工应用。（如气体加工装置、原油塔及乙烯装置）
4、用于高压烃应用的状态方程性质方法： BWR处-理L高S温、、高L压K以及-接P近L临O界C点K的、体系（P如R气-体B管M线、传输或R超K临S界-抽B提M）
Margules for C4-C18 hydrocarbons, Wilson for aromatics Wilson or Margules
物性的查询
运行tool中的检索参数结果
参数的输入
ห้องสมุดไป่ตู้
参数回归
已知实验数据（如蒸汽压） 演示
已知平衡数据（T－XY)回归wilson参数 2参数模型，回归Aij，Aji,Bij,Bji 演示
利用aspenplus进行物性参数的估算讲解
1纯组分物性常数的估算1.1、乙基2-乙氧基乙醇物性的输入由于Aspen Plus软件自带的物性数据库中很难查乙基2-乙氧基乙醇的物性参数, 使模拟分离、确定工艺条件的过程中遇到困难，所以采用物性估算的功能对乙基2-乙氧基乙醇计算。
已知：最简式：（C6H4O）分子式：（CH>CH-O-CH-CH-O-CH-CH-OH）沸点：195C1.2、具体模拟计算过程乙基2-乙氧基乙醇为非库组分，其临界温度、临界压力、临界体积和临界压缩因子及理想状态的标准吉布斯自由能、标准吉生成热、蒸汽压、偏心因子等一些参数都很难查询到，根据的已知标准沸点TB,可以使用aspen plus软件的Estimation In put Pure Component（估计输入纯组分）对纯组分物性的这些参数进行估计。
为估计纯组分物性参数，则需1.在Data （数据）菜单中选择Properties（性质）2.在Data Browser Menu（数据浏览菜单）左屏选择Estimation（估计）然后选Input（输入）3.在Setup（设置）表中选择Estimation（估计）选项，Identifying Parameters to be Estimated（识别估计参数）4.单击Pure Component（纯组分）页5.在Pure Component页中选择要用Parameter（参数）列表框估计的参数6.在Component（组分）列表框中选择要估计所选物性的组分如果要为多组分估计选择物性可单独选择附加组分或选择 All （所有）估计所有组分的物性7. 在每个组分的Method （方法）列表框中选择要使用的估计方法可以规定一个以上 的方法。
具体操作过程如下：1打开一个新的运行，点击 Date/Setup Pl 'I Setup Specifications ■ Data BrowserInput Complete 2、在 Setup/Specifications-Global 页上改变 Run Type 位 property Estimation 母 Special ions <<]|A T "71 »\ ol^l N*|iet 990口岂©©co 岂」1「i ra-fr “ Q EL Specifications Simulation Options Stream Class Substreams Units-Sets Custom Units Report Options - .. r Properties Streams Blocks Reactions 匚onvergm 匚耳 Flowsheeting Options Medel Analysis Tools EO Configuratfon^/Global ^Descriptioini | Accounting | Diagnodics |Tsit tc M e-ack 匚n 丄 ct r sport ■file. E'ilp.r 3 <■!■>! <<IRT T] »| Q |^| N >|fl*w £#r th*Jnput Complete3、在 Components-specifications Selection 页上输入乙基 2-乙氧基乙醇组分，将其 Component ID 为 DIMER4、在 Properties/Molecular Structure -Object Manager 上，选择 DIMER ，然后点 EditSetupComponent'sPropertiesFlowsheeting OptionsResults Summary /Global p/De«iiptiQn | Title: Accouning | Diagnostics | I 纯组分物性墾教的店尊 U nits of rneaswement METCB^j- 荷匚吐▼ Global settingsRun t^pe;Pioperty Estimahon zi Input mockS 柜 ady-State 创 Stream class: CONVEHJ Ffcw basis: |MoleA Ambient pressure: d Ambient temp.: 师 |Fd Valid phases: 厂 Use free water calculationsSetupInput dais ： Output resdts:5、在Gage neral 页上输入乙基2-乙氧基乙醇的分子结构圧卜讷叩 匡岂 Components B- Vj Properties 二|Property Methods 由岂 E^timabori B-圉 Molecular Stryrture & DIMER 由 V Parameters 口 Data] ffi-T l Advanced 匡二 A owsheeting Options 匡•划 Results Summary Atom number: atom hype 匚口irKpctidercBAtom number 1 2 3 q 5 5 7Alam 卯e c c 0 c c 0 c4pn;富“ Tnaber i£entiry:x< an in the nLe^vle. Xc^tn. FK E viLl 占】.印：町the trpe ar Kt ^as enttrsd Input Complete6、转到Properties/Parameters/PureComponent Object Managet ，点击“ NEW ”® DIMER耳如m ■州圧•书时叩 吁岂Components B 剧Propetlies Property MethodsEstimabonMolecular StryrtureParameters 日刘 PureCj&mponentResulte Not Available -^Propertes ProjMrty Methods ・ Data BrokerJ Prepay Metlwds 三砺I till« — 」时 | I |工令TB母二j Binary Interaction□ Electrolyte PairH 口 Electrolyte Temary■Jj UNIFAC Group口 UNIFAC Group BinaryResults£j Dau 庄…二]Advanced 吁二I Flowsheeting Options £ 口 Re-suhs Su mmaiy Slalus匸亠 RewalNew... FuidimalGioip | FcrmJa | ShwclureAtenfl AliOffnS 8i«'dNumberTjps Number Type ■C2 c Single tend2 C3 0 Single bond2 Q ■1 cSingle band4C 5 c Single bond 5 C B Q Single bandB 0 7 c Sing letond 7 c B c Single bandBc 9 0 Single bondDelire- mdecule iU connedivilii然后创建一个标量（Scalar ）参数TBResults Nat Available 、输入DIMER 的标准沸点（TB ） 195C Obiect manager Mame T^pe I 3 二j PircComponert New Pure Component Parameters u v Edt Hide 2d 也岂“：甲由：B . I . ........ 1!.:■田. Setup Comportents Propertits 二| PtQ^erty Methods 卤 Estimation型 Mdecular Structure'| Parameters2j Pure Component 田••二j Binary Interaction二| ElBctrolyte Pair :—二| Electrolyte- Terna ry 二 UNUFAC Group •二 UNIFAC Group Binary 由 l | Results 口 Data •二j Advanced Flowsheet] ng Options Results SumiTiflry广 esrrela i H ＞：＞ILCOILV«ILl：L OHEll lltlfl-r HAST IlBdTiA or «CC＜pi Properties Parameters Pure ComponentTB - Data Browser 口 |E |QTB 日 包币 |ENG 73 ^1^1 AH 弓 ＞〉| 口匸 | 附|M a '-a 田；由. Setup Components Properties h ] Property Methods / Estimation Molecular Structure = 0 TB s Binary Interaction 匚 E ettrolyte Pair r — Elert no lyte Ternary : UNIFAC Group ;■■■■□ UNIFAC Group Binary 0-0 ResuKs Pa r-a meters |-岂 Pu re Component /input Parameters Unite Data Component Componsml ： DIMER - T TB C 1 195 Ftire component scalar par^neters a 申“口 io•…口 Oats Jj Advanced Flows heating OptionsResults SummaryInput CompleteInput Complete9、运行该估算，并检查其结果。
利用aspenplus进行物性参数的估算讲解
1纯组分物性常数的估算1.1、乙基2-乙氧基乙醇物性的输入由于Aspen Plus软件自带的物性数据库中很难查乙基2-乙氧基乙醇的物性参数, 使模拟分离、确定工艺条件的过程中遇到困难，所以采用物性估算的功能对乙基2-乙氧基乙醇计算。
已知：最简式：（C6H4O）分子式：（CH>CH-O-CH-CH-O-CH-CH-OH）沸点：195C1.2、具体模拟计算过程乙基2-乙氧基乙醇为非库组分，其临界温度、临界压力、临界体积和临界压缩因子及理想状态的标准吉布斯自由能、标准吉生成热、蒸汽压、偏心因子等一些参数都很难查询到，根据的已知标准沸点TB,可以使用aspen plus软件的Estimation In put Pure Component（估计输入纯组分）对纯组分物性的这些参数进行估计。
为估计纯组分物性参数，则需1.在Data （数据）菜单中选择Properties（性质）2.在Data Browser Menu（数据浏览菜单）左屏选择Estimation（估计）然后选Input（输入）3.在Setup（设置）表中选择Estimation（估计）选项，Identifying Parameters to be Estimated（识别估计参数）4.单击Pure Component（纯组分）页5.在Pure Component页中选择要用Parameter（参数）列表框估计的参数6.在Component（组分）列表框中选择要估计所选物性的组分如果要为多组分估计选择物性可单独选择附加组分或选择 All （所有）估计所有组分的物性7. 在每个组分的Method （方法）列表框中选择要使用的估计方法可以规定一个以上 的方法。
具体操作过程如下：1打开一个新的运行，点击 Date/Setup Pl 'I Setup Specifications ■ Data BrowserInput Complete 2、在 Setup/Specifications-Global 页上改变 Run Type 位 property Estimation 母 Special ions <<]|A T "71 »\ ol^l N*|iet 990口岂©©co 岂」1「i ra-fr “ Q EL Specifications Simulation Options Stream Class Substreams Units-Sets Custom Units Report Options - .. r Properties Streams Blocks Reactions 匚onvergm 匚耳 Flowsheeting Options Medel Analysis Tools EO Configuratfon^/Global ^Descriptioini | Accounting | Diagnodics |Tsit tc M e-ack 匚n 丄 ct r sport ■file. E'ilp.r 3 <■!■>! <<IRT T] »| Q |^| N >|fl*w £#r th*Jnput Complete3、在 Components-specifications Selection 页上输入乙基 2-乙氧基乙醇组分，将其 Component ID 为 DIMER4、在 Properties/Molecular Structure -Object Manager 上，选择 DIMER ，然后点 EditSetupComponent'sPropertiesFlowsheeting OptionsResults Summary /Global p/De«iiptiQn | Title: Accouning | Diagnostics | I 纯组分物性墾教的店尊 U nits of rneaswement METCB^j- 荷匚吐▼ Global settingsRun t^pe;Pioperty Estimahon zi Input mockS 柜 ady-State 创 Stream class: CONVEHJ Ffcw basis: |MoleA Ambient pressure: d Ambient temp.: 师 |Fd Valid phases: 厂 Use free water calculationsSetupInput dais ： Output resdts:5、在Gage neral 页上输入乙基2-乙氧基乙醇的分子结构圧卜讷叩 匡岂 Components B- Vj Properties 二|Property Methods 由岂 E^timabori B-圉 Molecular Stryrture & DIMER 由 V Parameters 口 Data] ffi-T l Advanced 匡二 A owsheeting Options 匡•划 Results Summary Atom number: atom hype 匚口irKpctidercBAtom number 1 2 3 q 5 5 7Alam 卯e c c 0 c c 0 c4pn;富“ Tnaber i£entiry:x< an in the nLe^vle. Xc^tn. FK E viLl 占】.印：町the trpe ar Kt ^as enttrsd Input Complete6、转到Properties/Parameters/PureComponent Object Managet ，点击“ NEW ”® DIMER耳如m ■州圧•书时叩 吁岂Components B 剧Propetlies Property MethodsEstimabonMolecular StryrtureParameters 日刘 PureCj&mponentResulte Not Available -^Propertes ProjMrty Methods ・ Data BrokerJ Prepay Metlwds 三砺I till« — 」时 | I |工令TB母二j Binary Interaction□ Electrolyte PairH 口 Electrolyte Temary■Jj UNIFAC Group口 UNIFAC Group BinaryResults£j Dau 庄…二]Advanced 吁二I Flowsheeting Options £ 口 Re-suhs Su mmaiy Slalus匸亠 RewalNew... FuidimalGioip | FcrmJa | ShwclureAtenfl AliOffnS 8i«'dNumberTjps Number Type ■C2 c Single tend2 C3 0 Single bond2 Q ■1 cSingle band4C 5 c Single bond 5 C B Q Single bandB 0 7 c Sing letond 7 c B c Single bandBc 9 0 Single bondDelire- mdecule iU connedivilii然后创建一个标量（Scalar ）参数TBResults Nat Available 、输入DIMER 的标准沸点（TB ） 195C Obiect manager Mame T^pe I 3 二j PircComponert New Pure Component Parameters u v Edt Hide 2d 也岂“：甲由：B . I . ........ 1!.:■田. Setup Comportents Propertits 二| PtQ^erty Methods 卤 Estimation型 Mdecular Structure'| Parameters2j Pure Component 田••二j Binary Interaction二| ElBctrolyte Pair :—二| Electrolyte- Terna ry 二 UNUFAC Group •二 UNIFAC Group Binary 由 l | Results 口 Data •二j Advanced Flowsheet] ng Options Results SumiTiflry广 esrrela i H ＞：＞ILCOILV«ILl：L OHEll lltlfl-r HAST IlBdTiA or «CC＜pi Properties Parameters Pure ComponentTB - Data Browser 口 |E |QTB 日 包币 |ENG 73 ^1^1 AH 弓 ＞〉| 口匸 | 附|M a '-a 田；由. Setup Components Properties h ] Property Methods / Estimation Molecular Structure = 0 TB s Binary Interaction 匚 E ettrolyte Pair r — Elert no lyte Ternary : UNIFAC Group ;■■■■□ UNIFAC Group Binary 0-0 ResuKs Pa r-a meters |-岂 Pu re Component /input Parameters Unite Data Component Componsml ： DIMER - T TB C 1 195 Ftire component scalar par^neters a 申“口 io•…口 Oats Jj Advanced Flows heating OptionsResults SummaryInput CompleteInput Complete9、运行该估算，并检查其结果。
ASPEN PLUS的物性方法和模型
汽相状态方程
理想气体定律 Redlich-Kwong
Redlich-Kwong-Soave
Nothnagel Hayden-O Connell HF状态方程
如何选择热力学方法
热力学模型选择方法
对非极性或弱极性物系，可采用状态方程法。 该法利用状态方程计算所需的全部性质和汽 液平衡常数。
2.自学预习的习惯 自学是获取知识的主要途径。就学习过程而言，教师只是 引路人，学生是学习的真正主体，学习中的大量问题，主要* 自己去解决。
阅读是自学的一种主要形式，通过阅读教科书，可以独立 领会知识，把握概念本质内涵，分析知识前后联系，反复推敲， 理解教材，深化知识，形成能力。学习层次越高，自学的意义 越重要，目前我国的高考为选拔有学习潜能的学生，对考生的 自学能力有较高的要求。
物性推算（1)
输入化合物组份
输入已知的物性
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请删除本文章后使用本学习课件， 感谢支持。
世界上最可怕的力量是习惯，世界上最宝贵的 财富也是习惯。一个班级, 一个企业，一个国家， 一个民族是如此，对于人的一生，更是如此。生 而为人，每个人都需要踏踏实实地做人，而良好 的做人习惯正是帮助我们构建成功人生所必需 的。
Margules for C4-C18 hydrocarbons, Wilson for aromatics Wilson or Margules
物性的查询
运行tool中的检索参数结果
参数的输入
参数回归
已知实验数据（如蒸汽压） 演示
已知平衡数据（T－XY)回归wilson参数 2参数模型，回归Aij，Aji,Bij,Bji 演示
化工流程模拟实训：Aspen Plus教程 第3章物性方法
3.3 物性方法的选择
经验选取 由物系特点及其操作条件进行选择
电解质 极性 物系 电解质？ 非电解质 物 系 真实 非极性 物系 PENG-ROB RK-SOAVE PR-BM RKS-BM >1atm CHAOSEA BK10 GARYSON 虚拟& 真实 P 真空 参考（b） ELECNRTL
ASME steam table correlations NBS/NRC steam table equation of state
石油
水或蒸汽 水或蒸汽
3.3 物性方法的选择
过程模拟必须选择合适的热力学模型
在使用模拟软件进行流程模拟时，用户定义了一个流程以 后，模拟软件一般会自行处理流程结构分析和模拟算法方 面的问题，而热力学模型的选择则需要用户作决定。流程 模拟中几乎所有的单元操作模型都需要热力学性质的计算 ，迄今为止，还没有任何一个热力学模型能适用于所有的 物系和所有的过程。流程模拟中要用到多个热力学模型， 热力学模型的恰当选择和正确使用决定着计算结果的准确 性、可靠性和模拟成功与否。 选取方法 由物系特点及操作温度、压力经验选取 由帮助系统进行选择
否
UNIFAC UNIF-LBY UNIF-DMD
PRWS RKSWS SR-POLAR
PSRK RKSNHV2
图（b）
3.3 物性方法的选择
经验选取
二聚物 是 聚合度 HF六聚物 活度系数模型 有气相 缔合？ WILSON WILS-RK WILS-LR WILS-GLR NRTL NRTL-RK NRTL-2 UNIQUAC UNIQ-RK UNIQ-2 UNIFAC UNIF-LL UNIF-LBY UNIF-DMB WILS-NTH WILS-HOC NRTL-NTH NRTL-HOC UNIQ-NTJ UNIQ-HOC UNIF-HOC WILS-HF
aspenplus物性方法的选择方案
AspenPlus物性方法的选择方案12020年4月19日22020年4月19日Aspen Plus 对不同应用领域，推荐使用的物性计算方法Recommended Property Methods for Different Applications一、Oil and Gas Production 石油和天然气生产轻烃储存和运输过程Application (应用) Recommended Property Methods （推荐计算方法）Reservoir systems 水库系统PR-BM, RKS-BMPlatform separation 平台分离PR-BM, RKS-BMTransportation of oil and gas by pipeline 经过管道运输石油和天然气PR-BM, RKS-BM二、Refinery 炼油过程Application Recommended Property MethodsLow pressure applications(up to several atm)低压应用（几个ATM ）Vacuum tower, atmospheric crude tower 减压塔，常压塔BK10, CHAO-SEA, GRAYSONMedium pressure applications(up to several tens of atm)中压应用（到ATM 几十）Coker main fractionator, FCC main fractionator 焦化分馏塔，催化裂化分馏塔CHAO-SEA, GRAYSON,PENG-ROB, RK-SOAVEHydrogen-rich applications, Reformer, Hydrofiner 富氢体系，重整装置，加氢催化精制GRAYSON, PENG-ROB, RK-SOAVELube oil unit, De-asphalting unit 润滑油装置，脱沥青装置PENG-ROB, RK-SOAVE三、Gas Processing 气体加工Application Recommended Property MethodsHydrocarbon separations , Demethanizer, C3-splitter 油气分离，脱甲烷塔，C3分离器PR-BM, RKS-BM, PENG-ROB, RK-SOAVE Cryogenic gas processing , Air separation 低温气体处理，PR-BM, RKS-BM, PENG-ROB, RK-SOAVE3 2020年4月19日空气分离Gas dehydration with glycols 天然气用二元醇脱水PRWS, RKSWS, PRMHV2, RKSMHV2, PSRK,SR-POLARAcid gas absorption with 酸气的吸收 Methanol (RECTISOL) 甲醇（甲醇） NMP (PURISOL)N-甲基吡咯烷酮PRWS, RKSWS, PRMHV2, RKSMHV2, PSRK, SR-POLAR Acid gas absorption with 酸气吸收 Water 水Ammonia 氨Amines 胺Amines + methanol (AMISOL) 胺+甲醇Caustic 烧醎Lime 石灰Hot carbonate 热碳酸盐ELECNRTLClaus process 克劳斯法PRWS, RKSWS, PRMHV2, RKSMHV2, PSRK,SR-POLAR四、Petrochemicals 石油化工过程Application Recommended Property Methods Ethylene plant 乙烯装置 Primary fractionator 初馏塔CHAO-SEA, GRAYSON Light hydrocarbons 轻烃 Separation train Quench tower 急冷塔PENG-ROB, RK-SOAVEAromatics 芳烃 BTX extraction 苯;甲苯和二甲苯抽提WILSON, NRTL, UNIQUAC and their ariances 及其方差Substituted hydrocarbons 取代的烃 VCM plant 氯乙烯装置Acrylonitrile plan 丙烯腈装置PENG-ROB, RK-SOAVE Ether production 醚的生产MTBE, ETBE, TAME 甲基叔丁基醚，乙基叔丁基醚，甲基叔戊基醚WILSON, NRTL, UNIQUAC and their variancesEthylbenzene and styrene plants 乙苯和苯乙烯装置PENG-ROB, RK-SOAVE orWILSON, NRTL, UNIQUAC and their variancesTerephthalic acid 对苯二甲酸WILSON, NRTL, UNIQUAC and their variances(with dimerization in acetic acid section)五、Chemicals 化工过程Application Recommended Property Methods。
ASPEN+PLUS+10.0+物性方法和模型
热力学性质方法
在一个模拟中 所执行的主要热力学性质计算是相平衡 在一个平衡的系统的汽液相中 对于每个组分i 最基本的关系是 f i v ＝ f i l （１） 其中： f i v ＝ 组分i在汽相中的逸度 f i l ＝ 组分i在液相中的逸度 应用热力学提供了两种通过相平衡关系根据可测量的状态变量来描述逸度的方法 即状 态方程方法和活度系数方法 在状态方程方法中 f i v＝ ϕi vyi p ２ l l f i ＝ ϕi xi p （３） 同时 ln ϕiα = − 其中：
临界溶解温度
在液－液平衡中 互溶性取决于温度和压力 随着温度和压力的增加和减少溶解度也将 增加和减少 这种趋势与混合物的热力学性质有关但不能预测 随着温度和压力的增加和减 少 不互溶相可以变成易溶 在这种情况下出现一个液－液临界点 方程１１和方程１２能够处 理这种现象 但是工程类的状态方程不能准确地模拟这种现象
地模拟汽－液平衡的压力相关性 然而 它目前还不能精确地模拟临界现象 见 状态方程 模型
富甲烷烃混合物的相平衡曲线图 逆行液化 在２７０k 在混合物临界温度以上 下 压缩在 富甲烷烃混合物的相平衡曲线 图中所 示的富甲烷混合物 将出现一个露点 然后将形成液相直到液相分率大约为０．７５ １１０bar 在进一步压缩后 液相分率将又减少直到第二个露点出现 如果随着减小压力进行此过程
f i l = ϕil x i P
９
一个液相与一个理想气体的差别比一个真实气体与一个理想气体的差别更大 因此 对 于某一液体的逸度系数和１相差很远 例如 液相水在室温 标准大气压下的活度系数大约 是０．０３ Haar 等，１９８４ 状态方程描述了纯组分和混合物的压力 体积和温度 P V T 表现行为 通常对于 压力的描述是明确的 大多数状态方程都有不同的项来描述分子间的吸引和排斥力 任何热 力学性质 如活度系数和焓 都可以由一个状态方程来计算 在相同的条件下以相同的混合 物的理想气体的性质为基准计算出状态方程的性质 见 用一个状态方程性质方法计算性 质
AspenPlus物性方法的选择方案
PR-BM,RKS-BM
Platformseparation平台分离
PR-BM,RKS-BM
Transportationofoilandgasbypipeline经过管道运输石油
和天然气
PR-BM,RKS-BM
二、Refinery炼油过程
Application
Etherproduction醴的生产
MTBE,ETBE,TAMES叔乙基叔TS醴，甲基叔戊基醴
WILSON,NRTL,UNIQUACandtheirvariances
Ethylbenzeneandstyreneplants乙本和本乙烯装置
PENG-ROB,RK-SOAVEor
WILSON,NRTL,UNIQUACandtheirvariances
GRAYSON,PENG-ROB,RK-SOAVE
Lubeoilunit,De-asphaltingunit润滑油iOl,脱WWiOI
PENG-ROB,RK-SOAVE
三、GasProcessing气体加工
Application
RecommendedPropertyMethods
Hydrocarbonseparations,Demethanizer,C3-splitter油气
PRWS,RKSWS,PRMHV2,RKSMHV2,PSRK,SR-POLAR
Acidgasabsorptionwith酸气的吸收Methanol(RECTISOL)甲醇(甲醇)NMP(PURISOL)N-甲基叱咯烷酮
PRWS,RKSWS,PRMHV2,RKSMHV2,PSRK,SR-POLAR
Acidgasabsorptionwith酸气吸收
Aspen_Plus推荐使用的物性计算方法
A s p e n_P l u s推荐使用的物性计算方法(总7页)-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除做模拟的时候物性方法的选择是十分关键的，选择的十分正确关系着运行后的结果。
是一个难点，高难点，而此内容与化工热力学关系十分紧密。
首先要明白什么是物性方法比如我们做一个很简单的化工过程计算，一股100C,1atm的水-乙醇(1:1的摩尔比，1kmol/h）的物料经过一个换热器后冷却到了80C,,问如分别下值是多少1.入口物料的密度，汽相分率。
2.换热器的负荷。
3.出口物料的汽相分率，汽相密度，液相密，还可以问物料的粘度，逸度，活度，熵等等。
以上的值怎么计算出来好，我们来假设进出口的物料全是理想气体，完全符合理想气体的行为，则其密度可以使用PV=nRT计算出来。
并且汽相分率全为1，即该物料是完全气体。
由于理想气体的焓与压力无关，则换热器的负荷可以根据水和乙醇的定压热熔计算出来。
在此例当中，描述理想气体行为的若干方程，比如涉及至少如下2个方程：=nRT，=CpdT. 这就是一种物性方法（aspen plus中称为ideal property method)。
简单的说，物性方法就是计算物流物理性质的一套方程，一种物性方法包含了若干的物理化学计算公式。
当然这例子选这种物性方法显然运行结果是错误的，举这个例子主要是让大家对物性方法有个概念。
对于水-乙醇体系在此两种温度压力下，如果当作理想气体来处理，其误差是比较大的，尤其对于液相。
按照理想气体处理的话，冷却后仍然为气体，不应当有液相出现。
那么应该如何计算呢想要准确的计算这一过程需要很多复杂的方程，而这些方程如果需要我们用户去一个个选择出来，则是一件相当麻烦的工作，并且很容易出错。
好在模拟软件已经帮我做了这一步，这就是物性方法。
对于本例，我们对汽相用了状态方程，srk,液相用了活度系数方程(nrtl,wilson,等等），在aspen plus中将此种方法叫做活度系数法。