化工过程数值模拟及AspenPlus软件应用
化工流程模拟实训：Aspen_Plus教程_第1章绪论
？！
示例：
测演讲时间
方法：[幻灯片放映] ->[设置 放映方式]
控制：人工换片/定时自动换片 播放动画效果？ 播放旁白？ 循环播放？ 绘图笔现场应用 状态（放映/编辑） 状态转换
幻灯片制作原则
提纲文章 演讲提纲，现场展开.
短语化 5/7/9 >……
提炼、力求简洁.
视觉效果 图形、直观、动静有度、色彩分明、简洁.
•情绪控制的重要性 •如何进行情绪控制
多个动作连动
示例
公司角色与定位
全面 产品与服务与提供者
技术与产品供应商 应用集成商
信息服务运营商
课程内容
创建演示文稿 修饰幻灯片 幻灯片连接
放映设置和打印
幻灯片的连接
串连（要制作完整的PowerPoint演示文稿 ，
要将单张幻灯片连接起来，似“串珍珠”）。
➢ 12字真言：“能用图，不用表；能用表，不
不断循环渐进的过程
目标
示例
评估与检查
宗旨
计划时间表
共同计划
计划要素分解
部门间协作互动
7%
2%
58%
意大利
瑞士
15%
德國
5%
5%
英國
法國
4% 1%3%
歐洲其它國家 北美 （美國，加拿大）
亞太地區(中國，澳大利亞，日本)
貿易
➢看百分比用饼状图
数量
5000 4000 3000 2000 1000
0
1
➢看差距用柱状图
A/B班上半年产量表
2
3
4
5
6
月份
月份 A班 B班
动画制作
★声音的设置
启动时间、与内容要协调、自动或手动点击
化工过程分析与合成Aspen plus在化工过程设计中的应用
对于圆盘形折流挡板需要的信息包括：
环形直径 支承盘的几何尺寸
第 22 页
折流挡板的几何结构
Baffle Cut 折流挡板的切口高度 Tube Hole 管孔 Shell to Baffle Clearance 壳层到折流挡板的环形面积
Ethylene Glycol Ti=340 K Pi=2 atm
E101
Freon-12 To=Tsat Vapor fraction=1.0
Ethylene Glycol To=300 K
第 27 页
确定出口物流的热和 加热器、冷却器、冷凝
相态条件
器等
在两个物流之间换热
两股物流的换热器。当 知道几何尺寸时，核算 管壳式换热器
在多股物流之间换热
多股热流和冷流换热器， 两股物流的换热器， LNG换热器
提供B-JAC Hetran管壳 管壳式换热器，包括釜
式换热器程序界面
式再沸器
提供B-JAC Aerotran空 错流式换热器包括空气
Rod Diameter 圆盘直径 Ring Outside Diameter 环外径 Ring Inside Diameter 环内径
第 23 页
管子的几何尺寸
计算管侧膜系数和压降需要管束的几何尺寸， HeatX模型也用这个信息从膜系数来计算传热 系数，在Geometry Tubes（管子的几何尺寸） 页上输入管子的几何尺寸。
替换这个模块的物性、模拟选项、诊断消息水平和报告选项的全 局值。
浏览结果、质量和能量平衡、压降、速度和区域分析汇总。
浏览详细的壳程和管程的结果以及关于翅片管、折流挡板和管嘴 的信息。
AspenPlus软件在化工原理教学中的应用
第16卷第9期江苏技术师范学院学报JOURNAL OF JIANGSU TEACHERS UNIVERSITY OF TECHNOLOGY Vo l.16,No.9Sep .,20102010年9月0引言化工原理属于工程学科范围，与工程实践联系密切。
1913年美国麻省理工学院首先开出一门名为“Principles of Chemical Engineering ”的新课，1923年，W H Walker 等人编著并出版了世界第一部关于化工单元操作的著作《化工原理》（Principles of Chemical Engineering ）[1-3]。
Aspen Plus 是美国麻省理工学院于20世纪70年代后期研制开发的大型化工模拟软件，被公认为世界性大型化工标准流程模拟软件[4]。
AspenPlus 自身附带有较完整的物性参数和各种模型（如反应模型、精馏模型等），能根据工艺的特点，精确计算，广泛适用于精馏、吸收、反应等化工生产过程[5,6]。
当工艺参数发生变化时，只要输入改变的参数，As-pen Plus 就可以模拟，重新计算方便。
化工原理概念多、理论性强、计算复杂、与工程实际联系密切。
利用Aspen Plus 的工程设计能力，使化工原理的教学理论联系实际，对化工原理的教学有很好的促进作用。
在教学的过程中先把问题提出来，让学生先自己通过已有的知识进行计算，然后再在Aspen Plus 软件中模拟。
这样学生就能掌握计算和设计两种能力，为解决工业实际问题打下良好的基础。
1在流体流动和输送机械中的应用Aspen Plus 可以对流体流动进行计算。
例如将25℃、1.1atm 、800m 3/h 的低浓度酒精（乙醇的质量含量为30%，水的质量含量为70%）与35℃、1.8atm 、700m 3/h 的高浓度酒精（乙醇的质量含量为95%，水的质量含量为5%）混合，求混合后的温度和体积流量等参数。
在Aspen Plus 中选择Mixers 模型来计算和模拟，工艺流程如图1所示。
《化工过程模拟与ASPEN软件应用》课程考核大纲
《化工过程模拟与ASPEN软件应用》课程考核大纲一、课程编号4300918二、课程类别专业任选课三、编写说明本大纲根据《化工过程模拟与ASPEN软件应用》课程教学大纲的要求编写，它是化学工程与工艺专业《化工过程模拟与ASPEN软件应用》（32学时）课程考核的基本依据，适用于化学工程与工艺专业。
四、课程考四、核要求与知识点第一章绪论1. 识记：（1）化工过程模拟；（2）Aspen Plus软件。
2. 理解：（1）Aspen Plus软件。
3. 掌握或运用：（1）Aspen Plus软件。
第二章图形界面与流程建立1. 识记：（1）流程建立过程。
2. 理解：（1）流程建立过程。
3. 掌握或运用：（1）流程过程建立。
第三章物性方法1. 识记：（1）Aspen Plus数据库。
2. 理解：（1）Aspen Plus中的主要物性模型，物性方法的选择和物性数据回归。
3. 掌握或运用：（1）Aspen Plus数据库、Aspen Plus中的主要物性模型和物性方法的选择。
第四章简单单元模拟1. 识记：（1）简单单元模拟。
2. 理解：（1）混合器/分流器、两种调节器和简单分离器的参数操作。
3. 掌握或运用：（1）混合器/分流器、两种调节器和简单分离器的参数操作。
第五章流体输送单元模拟1. 识记：（1）流体输送单元模拟概述。
2. 理解：（1）泵Pump、压缩机Compr、多级压缩机MCompr、阀门Valve、管段Pipe、管线系统Pipeline的参数设定。
3. 掌握或运用：（1）泵Pump、压缩机Compr、多级压缩机MCompr、阀门Valve、管段Pipe、管线系统Pipeline的参数设定。
第六章换热器单元模拟1. 识记：（1）换热器单元模拟概念。
2. 理解：（1）换热器Heater、换热器HeatX和换热器MHeatX的模拟操作。
3. 掌握或运用：（1）换热器Heater、换热器HeatX和换热器MHeatX的模拟操作。
ASPEN Plus在化工过程优化中的应用研究
ASPEN Plus在化工过程优化中的应用研究ASPEN Plus是目前最为常用的化工过程模拟软件之一。
该软件通过建立化工装置的模型，运用热力学计算方法，模拟不同操作条件下的工艺流程，实现多种化工计算，优化和设计。
ASPEN Plus在化工工艺的优化过程中起着至关重要的作用。
化工过程模拟的主要目的是为了优化和改进现有的生产工艺。
通过模拟计算，可以得到不同工艺参数之间的关系，从而找到最优工艺参数，提高生产效率，降低生产成本。
而ASPEN Plus则是目前用于化工过程模拟和优化的最常用软件之一。
作为工业中经典化工软件，ASPEN Plus可以对化工流程进行详细的分析和确定。
它不仅可以模拟在不同工艺条件下的化工过程，还可以进行优化和设计。
因为它能够模拟多种化学反应，包括催化反应、裂解、聚合、氧化、加氢、脱氢等等。
其热力学计算功能可以模拟化学反应的放热与吸热，计算化学反应的平衡和转化率，同时还能模拟化学反应产物的物性参数。
而且，ASPEN Plus还有着优秀的流程计算功能。
它可以模拟化工装置的各种操作，如稳态、动态、可逆、不可逆、均相、异相等等，并能对装置进行热力学和物理学计算。
ASPEN Plus模拟优化的策略是通过改变优化变量，去寻找化工过程的最大化利润或最小化成本。
可以通过设置它的参数，如反应器类型、反应器进料比、反应温度、反应时间、反应物浓度，来寻求最优工艺方案。
经过多次模拟计算，确定最优方案后，可以进一步进行实验验证，以此来验证模拟计算的准确性和可行性。
ASPEN Plus还可以进行装置设计与模拟。
通过建立化工装置的模型，可以预测关键物理变量的行为、设施性能和输出结果。
在装置设计和模拟中，可以通过优化变量，如进料物料、反应条件等，找到最佳的装置配置方案。
可以通过ASPEN Plus进行分析的工艺，包括化学反应器、精馏塔、黏附塔、萃取塔、气体吸收塔和热交换器等。
最后，ASPEN Plus的应用领域相当广泛。
ASPENPLUS介绍及模拟实例
ASPENPLUS介绍及模拟实例ASPENPLUS具有广泛的应用领域，包括石化、炼油、化肥、热力、制药、生化工程等。
它可以用于模拟各种化工过程，例如分离、混合、反应、蒸馏、液-液/气-液萃取、吸收、脱吸附、干燥等。
ASPENPLUS使用了一套成熟的计算方法和数学模型，可以准确地预测化工过程的性能指标，为工程师提供决策支持。
ASPENPLUS的建模过程包括定义组分、定义装置流程、定义物理特性、定义热力学模型、定义操作条件、定义单元操作、定义修正参数等。
用户可以根据具体的工艺流程需求，选择不同的模拟单元进行组合，以实现整个过程的模拟。
在模拟过程中，用户可以通过调整操作条件和设备参数，进行优化设计，以实现最佳的性能。
下面以丙烯酸酯生产过程为例，介绍ASPENPLUS的模拟实例。
丙烯酸酯是一种重要的化工原料，广泛应用于合成高分子材料、油墨、粘合剂等。
其主要生产过程是通过异丁烯与甲基丙烯酸酯在催化剂存在下进行反应生成。
为了实现丙烯酸酯的高选择性产率，需要优化反应过程的操作条件和装置结构。
首先，在ASPENPLUS中定义组分，包括异丁烯、甲基丙烯酸酯、丙烯酸酯和副产物。
然后，定义装置流程，包括进料反应器、分离塔和产品收集器。
接下来，定义物理特性，如温度、压力、流量等。
充分考虑物料的热力学性质，确保模拟过程的准确性。
在物理特性定义完成后，需要定义热力学模型。
根据反应过程的实际情况，选择适当的热力学模型，并确定模型参数。
在反应过程中，可以设置反应器的温度、压力和催化剂的用量，以及反应物的摩尔比例。
定义好热力学模型后，需要定义操作条件。
根据实际工艺需求，设置反应器的温度和压力，以及进料和产物的流量。
可以使用ASPENPLUS提供的优化算法，通过调整操作条件，实现产物选择性的优化。
最后，定义单元操作，包括进料反应器、分离塔和产品收集器的模型和参数。
分离塔的模型可以选择蒸馏、吸收或萃取等。
通过定义修正参数，可以对模拟过程进行细致的调整和修改，以实现更准确的模拟结果。
Aspen Plus在化工设计教学中的应用
208科技资讯 SC I EN C E & TE C HN O LO G Y I NF O R MA T IO N科 技 教 育化工设计课程是化工类专业的必修课程之一,是一门融合化工工艺学、化工原理、化工设备、化工热力学、化学反应工程等专业基础课知识并最能体现学生专业综合能力的学科。
陈显彰在其《化工设计概论》中讲“故凡修习化学工程者,皆以化工设计为最高攻读目标”[1]。
由此可见该课程的重要性。
这门课是将一个系统(如一个工厂、一个车间或一套装置等)全部用工程制图的方法,描绘成图纸、表格及必要的文字说明,也就是把工艺流程、技术装备转化为工程语言的过程。
它是通过设计人员运用各种手段,通过大脑的创造性劳动,将人们的要求变为现实生产的第一步。
它属于科学技术,是生产力的一部分[2]。
在21世纪的今天,世界各国之间的竞争主要是科技、人才和综合国力之间的竞争,人才竞争是竞争的实质。
中国高等工程教育的出发点和归宿是培养现代职场需要的、具有创造性及开拓性、能够参与国际竞争、具备良好的应变能力的高级专门人才。
化工设计课是一门实践性较强的学科,需要把理论和实践紧密结合;并且化工生产技术难度大,工艺流程复杂,操作技术求较高。
由于化工实验成本高,工艺设备庞大,耗时较长等特点使得实验室仅设了一些小型的、简单的验证性实验,这对于培养生的创新能力以及解决工程实际问题能力帮助不大。
鉴于上述特点,在授课及实验教学中仅采传统的教学模式比较困难。
为了强化对学生设计能力的培养,提高学生的上岗工作能力,适应社会发展需求,许多化工院校都有针对性地开设了课程设计以及创新性实验等教学环节,使学生运用一门或几门课程识解决一个不太复杂但却是综合性的问题,从而初步获得工程技术的基本训练。
计算机仿真技术模软件的应用有效地扩展了创新性实验的选题范围,节约了实验成本,成为高校实验教学改革和科研创新发展的最佳选择。
现在较为成功的模拟系统软件有Aspen Plus、PRO／II、HYSYS 等,其中Aspen Plus在我国设计院所和企业部门应用较为广泛。
化工过程模拟实训AspenPlus教程第二版教学设计
化工过程模拟实训AspenPlus教程第二版教学设计
1. 引言
化工过程模拟实训是化工专业本科生的必修课程之一，通过该课程的学习，学
生能够掌握化工过程模拟领域中的基本知识和技能，为将来从事化工工作打下基础。
AspenPlus是目前应用最为广泛的化工过程模拟软件之一，本教程面向初学者，力
求能够帮助学生快速上手，掌握AspenPlus的基本应用。
2. 教学目标
本教程的教学目标是让学生能够熟练掌握AspenPlus软件的基本操作和应用技能，具体包括：
1.了解AspenPlus软件的主要功能和模块；
2.掌握AspenPlus软件的基本界面操作；
3.能够建立简单的化工过程模拟模型，并进行数值计算；
4.能够进行AspenPlus模拟结果的分析和处理。
3. 教学内容
3.1 AspenPlus软件概述
1.AspenPlus软件的主要功能和模块；
2.AspenPlus软件的界面介绍；
3.AspenPlus软件基本操作技巧。
3.2 化工过程模拟模型的建立
1.化工过程的模拟模型简介；
2.化工过程模拟模型的建立；
3.化工过程模拟计算方法。
1。
化工流程模拟AspenPlus实例教程第二版课程设计 (2)
化工流程模拟AspenPlus实例教程第二版课程设计背景化工工程是指将原料通过化学变化经过一系列的工艺操作，转变成为有用的产品或半成品的工程技术。
而流程模拟是指将一个化工流程从原料到最终产品的整个过程，转化为一系列数学方程，通过计算机模拟这些方程，得到化工生产过程中实际情况的仿真技术。
AspenPlus是流程模拟软件领域的翘楚，它集成了热力学、物化性质数据库以及流程模拟引擎，广泛应用于包括化工、石化、新能源、制冷等诸多领域。
本文将介绍如何使用AspenPlus进行化工流程模拟。
涉及技术化工流程模拟的入门难度相对较高，需要涉及诸多领域的知识。
以下是本教程所涉及到的主要技术：1.化学工艺化学工艺包括物理化学、有机化学、无机化学、分析化学等多个方面。
2.热力学热力学是研究热与能量转化的科学。
其中最常用到的知识是热力学第一法则和热力学第二法则。
3.流体力学流体力学是研究流体（液体、气体）运动和变形规律及其作用的学科。
4.数学化工流程模拟需要用到多个数学知识，如微积分、线性代数、概率统计等。
设计目标本文设计目标为针对初学者，介绍如何使用AspenPlus进行化工流程模拟。
设计中将主要涉及以下内容：1.随机数生成器2.物性参数调节器3.简单的化工流程模拟4.更加复杂的化工流程模拟案例实现步骤步骤一：安装AspenPlus根据AspenTech官网提供的安装指南，完成AspenPlus的安装。
步骤二：创建新项目新建AspenPlus项目，并开启流程模拟界面。
步骤三：建立模型建立随机数生成器和物性参数调节器。
随机数生成器随机数生成器是用于快速生成随机数的工具，用于调节参数的随机性。
RANDU 1001 ! randu随机数生成器，初始数为1001物性参数调节器物性参数调节器是用于修改反应过程参数的工具。
TEMP 500.0 ! 修改温度为500K步骤四：建立流程建立简单的化工流程模拟。
A =B +C ! 反应A由B和C生成D =E +F ! 反应D由E和F生成步骤五：实现复杂化工流程模拟案例实现一个更为复杂的化工流程模拟案例。
AspenPlus在化工过程模拟中的应用
10、把F=500 kg/hr、P= 0.15 MPa、T=20℃含乙醇30 %w、正丙醇20%w、正丁醇10%w、水40 %w的物流分成四股输出物流，各组份在输出物流中的分配比例为：(Exercise-5.10)
2）输水量为正常用量时离心泵所需的转速、轴功率和泵出口压力；
(exercise-4.5-b)
3）输水量为50%正常用量时离心泵所需的转速、轴功率和泵出口
压力。(exercise-4.5-c)
流量（m3/hr）
23
41.5
60
84
转速
扬程（m）
113
107
96
69
3000 rpm
效率（%）
63
68
71
5%w，450C，1.5 bar）输出，第三股与80 kg/hr的乙酸水溶液混合后（乙酸90%w，
水10%w，350C，1.2 bar）输出。
求：三股输出物流的组成（摩尔分率与质量分率）和流量（摩尔流量及体积流量）分别是多少？
课后练习：建立以下过程的Aspen Plus仿真模型(exercise-3.2)：
1）将4000C，3 bar下的1000m3/hr水蒸气、1000 m3/hr二氧化碳和1000 m3/hr甲醇等压混合，求混合气体的温度和体积流量。
2）将4000C，30 bar下的1000 m3/hr水蒸气、1000 m3/hr二氧化碳和1000 m3/hr甲醇等压混合，求混合气体的温度和体积流量。
P=0.8MPa、T=70℃含正己烷60%、乙醇40 %w的物流在闪蒸器中混合并绝热
闪蒸到P=0.11MPa，求离开闪蒸器的汽、液、液三相的温度、质量流量和组成。(Exercise-5.6)
“AspenPlus”软件在化工生产中的应用
Ｐ ｌ ｕ ｓ ＂ 软 件在化工生产 中的应用
徐 增 花
（ 山东化 工职 业学院， 山东 淄博 ２ ５ ５ ４ ０ ６ ）
摘 要：文章介绍 了化工流程模拟软件 “ Ａ ｓ ｐ ｅ ｎ Ｐ ｌ ｕ ｓ ”的主要功能及成功应用实例 ，应用 实例表明，在化 工生产 中应 用“ Ａ ｓ ｐ ｅ ｎ Ｐ ｌ ｕ ｓ ” 软件 不仅可以优化生产 ， 而且还可 以对某设备和整套生产装置的操作参数进行模拟分析 ， 提 高生产装置技术管理水平 ， 从 而产生巨大的经济效益 ， 故应尽快在４ Ｅ ｘ － ） － 广大工程技 术人 员中推广使 用“ Ａ ｓ ｐ ｅ ｎ Ｐ ｌ ｕ ｓ ” 软件。
关 键词 ： “ Ａ ｓ ｐ ｅ ｎ Ｐ ｌ ｕ ｓ ” 软件 ； 应用 ； 经 济效 益
荷， 通过改变回流 比可计算 出塔釜氯化氢含量 、 塔顶冷凝器的热负 “ Ａ ｓ ｐ ｅ ｎ Ｐ ｌ ｕ ｓ ”是一大型通用化工流程模拟软件 ［ １ ］ 。“ Ａ ｓ ｐ ｅ ｎ ” 是 荷以及塔釜再沸器的热负荷随回流 比的变化规律 ， 如图 １ 所示 。 “ Ａ ｄ ｖ ａ ｎ ｃ ｅ ｄ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｆ ｏ ｒ Ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｉ ｒ ｎ ｇ ” 的 英文 简 称 ， 中文 意 思 是 指“ 先 进过 程 工程 系 统 ” 。 它起 源 于美 国能源 部 于七 十 年代 后 期组 织 开 发 的一 大型流 程模拟 系统 。２ ０ ０ １ 年 ，中石化 总公 司从 Ａ ｓ ｐ ｅ ｎ Ｔ ｅ ｃ ｈ公司将此软件 以 ５ 年的租期租赁下来 ，在整个集 团公司范围 ２ ０ 内进行推广使用 ， 目的就是要让广大石油化工专业技术人员把模拟 饕 优 化 技术 用 好 ， 用 出效益 。 实 践证 明 ， 此 软件 在 生产 设 计过 程 中发挥 Ｚ 耍 Ｑ 了十分重要的作用 ， 产生了巨大的经济效益。但生产厂的工程技术 誉 人员认为这类软件 只是给设计单位用 的， 原因是他们不知道“ Ａ ｓ ｐ ｅ ｎ 言 Ｐ ｌ ｕ ｓ ” 软件 的功能 和 用途 。为 了加快 “ Ａ ｓ ｐ ｅ ｎ Ｐ ｌ ｕ ｓ ” 软件 在 生产 厂 的 推 １ ０ 广使用 ， 提高生产装置技术管理水平和经济效益 ， 现将 “ Ａ ｓ ｐ ｅ ｎ Ｐ ｌ ｕ ｓ ” 软 件 的主要 功 能 及成 功 应用 实 例介 绍 如下 。 ２“ Ａ ｓ ｐ ｅ ｎ Ｐ ｌ ｕ ｓ ” 软件 的功 能 及用 途 ２ ． １故障诊断 生产装置在开车和生产 中经常会 出现异常故障 ， 过去遇到此类 问题 ， 就要凭借技术人 员及操作人员的经验及对现象的分析 ， 找 出 图 １回 流 比对塔 的 影 响情 况 可 能 的原 因并制 定 相应 的对 策 ， 再 逐 一进 行 调试 ， 验证。 有 时甚 至需 从 回流 比 的影 响规 律 可 以看 出 ， 随着 回流 比的 减 小 ， 塔 釜氯 化 要多次 、 多方 面 查 证 ， 费事 、 费工 又 费 力 ， 严 重 影 响装 置 的安 稳 长 满 氢 的 含量 增加 很 快 ， 而 冷凝 器 和 再 沸器 的热 负荷 变 化 则较 慢 。而 当 优运行。 使用“ Ａ ｓ ｐ ｅ ｎ Ｐ ｌ ｕ ｓ ” 软件进行模拟诊 断， 则可以安全 、 快捷 、 准 回流 比增 大 到 Ｏ ． ７ 时 ，回流 比的增 大对 塔 釜氯 化 氢 的含量 的影 响 已 ． ６ ～ ０ ． ７ 之间。 确地找到问题的症结所在 ， 模拟出多套解决方案 ， 择优选用 ， 使装 置 比较 缓慢 。因此 合理 的 回流 比应在 ０ 恢 复 正 常运 行 。 应用 “ Ａ ｓ ｐ ｅ ｎ Ｐ ｌ ｕ ｓ ” 软 件 不仅 可 以对 过 程 中 的 某 个 设 备 进行 模 拟分析 ， 还 可 以对 过 程 中 的子 系 统 及 整套 装 置 进 行 模 拟 ， 通 过对 模 ２ ． ２ 消除 瓶颈 过去要标定一套生产装置 ， 可能要耗资上百万元 ， 耗 时半到一 拟结果的分析可 以得出有益生产 的结论 ， 从而提高了生产装置技术 个月， 这是 生产车间最“ 头痛 ” 的工作 。现在 我们可 以利用 “ Ａ ｓ ｐ ｅ ｎ 管 理 水平 和 经济 效 益 。 Ｐ ｌ ｕ ｓ ” 软件 对 装 置 中 的大 部 分设 备进 行 快 速 、 准 确 的 模 拟标 定 ， 找 出 ４结 束语 “ 瓶颈” 部位 ， 充 分利 用 原 有设 备 ， 制定 合 理 的改 造 方案 。 ４ ． １“ Ａ ｓ ｐ ｅ ｎ Ｐ ｌ ｕ ｓ ”是一大型通用化工流程模拟软件 ， 在科研 、 设计 及 生 产 过 程 中 都有 广 泛 的应 用 ， 应用“ Ａ ｓ ｐ ｅ ｎ Ｐ ｌ ｕ ｓ ” 软 件 优 化 生 ２ ＿ ３优 化生 产 ， 提 高效 益 “ Ａ ｓ ｐ ｅ ｎ Ｐ ｌ ｕ ｓ ” 软件有几种优化功能 ， 可以利用它来优化生产装 产可 以节省大量的人力 、 物力和财力 ， 产生了巨大的经济效益 。 置的操作工况 。例如 ： 我们可以以经济效益 、 产 品产量、 投资为 目标 ４ － ２应 用 实 例 表 明 ， 在 化 工 生 产 过 程 中应 用 “ Ａ ｓ ｐ ｅ ｎ Ｐ ｌ ｕ ｓ ” 软 件 而且 还 可 以对 某设 备和 整 套 生产 装 置 的操 作 参 函数 ， 应用“ Ａ ｓ ｐ ｅ ｎ Ｐ ｌ ｕ ｓ ” 软件 ， 进行模拟计算 ， 找出生产装置 的最优 不仅 可 以优 化 生产 ， 操作参数。 数进行模拟分析 ， 提高 了生产装 置技术管理水平 ， 产生 了巨大 的经 Ａ ｓ ｐ ｅ ｎ 当然 ， “ Ａ ｓ ｐ ｅ ｎ Ｐ ｌ ｕ ｓ ” 软件的功能和用途远远不止这些 ， 在此不一 济效益 ，故应尽快在化工厂广大工程技术人员 中推广使用 “ 详述 。 Ｐ ｌ ｕ ｓ ” 软件 。 ３“ Ａ ｓ ｐ ｅ ｎ Ｐ ｌ ｕ ｓ ” 软件 的成 功 应 用实 例 参 考 文献 『 １ ］ 通 用流 程 模 拟 软 件 “ Ａ ｓ ｐ ｅ ｎ Ｐ ｌ ｕ ｓ ” （ 第十版） 简介 ． 美国 Ａ ｓ ｐ ｅ ｎ Ｔ ｅ ｃ ｈ ３ ． １应 用 “ Ａ ｓ ｐ ｅ ｎ Ｐ ｌ ｕ ｓ ” 软 件 优化 生 产 某厂【 引 二 氯 甲烷 溶 剂 回收 系 统有 两 个 绝 热 闪 蒸 塔 ， 压 力 分 别 为 公 司北京 代表 处． １ ９ ９ ８ ， １ ０ ， １ ． ２ １ 姜 际魁， 流程模拟技 术在 燕山石化集 团的应用情况， （ Ａ ｓ ｐ ｅ ｎ Ｔ ｅ ｃ ｈ １ ３ ５ ． ８ ３ １ Ｋ Ｐ ａ 和 １ ２ ８ ． ９ ３ ６ Ｋ Ｐ ａ ，其中第 一个塔 的进料 中含有 ６ ３ ５ Ｏ ６ Ｋ ｇ ／ 『 ｈ ｒ 的Ｃ Ｈ ２ Ｃ １ ２和 ４ ４ ７ ６ ４ ． ４ Ｋ ｇ ／ ｈ ｒ 的 水 ，进 料 温 度 为 ３ ７ ３ ℃ ，压 力 为 技 术应 用论 文选 》 ， １ ９ ９ ８ ， １ １ ， １ ０ — １ ２ ． ３ 恻 裔安． 《 应用 Ａ ｓ ｐ ｅ ｎ Ｐ ｌ ｕ ｓ 第十版作过程模拟、 改造与优化》 ． ２ ０ ０ ０ ． １ ６ ５ ． ４ ８ Ｋ Ｐ ａ 。 另外 ， 有两 股 压力 都 为 １ ３ ７ ９ Ｋ Ｐ ａ的饱 和蒸 汽分 别 进入 第 『 作者 简 介 ： 徐增花 ， 女， 硕 士研 究 生 ， 副教授 ， 山 东化 工 职 业 学 院 和第 二 个绝 热 闪蒸 塔 ， 那 么 当这 两 股蒸 气 的质 量 流量 分 别 为多 少 时 ，正 好 使 它 们 的 总 用 量 最 少 （ 这 两 股 蒸 气 的 流 量 变 化 范 围 为 教 师 ４ ５ ４ ￣ ￣ ｈ ｒ ￣ ９ ０ ８ ０ Ｋ ｇ ／ ｈ ｒ ） ， 并要求第二个塔的塔底流出物 中的 ｃ Ｈ ｃ ｌ ： 含 量 不超 过 １ ５ ０ ｍ ｇ ￣ Ｋ ｇ 。 若没有“ Ａ ｓ ｐ ｅ ｎ Ｐ ｌ ｕ ｓ ” 软件 ， 而通过人工计算来 解决 上述优化 问 题， 将会耗费大量的时间、 人力和物力 ， 而有 了“ Ａ ｓ ｐ ｅ ｎ Ｐ ｌ ｕ ｓ ” 软件 ， 我 们只需将此流程的已知条件输人到计算 机中， 利用 “ Ａ ｓ ｐ ｅ ｎ Ｐ ｌ ｕ ｓ ” 软 件进行模拟计算 ， 很快就可以得到计算结果 。结果是 当第一股蒸汽 和 第 二 股蒸 汽 的流 量 分 别 为 ５ ３ １ ５ ． ５ Ｋ ｇ ／ ｈ ｒ 、 ９ ３ ３ ． ８ Ｋ ｇ ／ ｈ ｒ 时 ，正 好 能 满 足上述要求。将计算结果应用于实际生产后 ， 大大降低了蒸汽的用 量， 产生了巨大的经济效益 。 ３ ． ２应用“ Ａ ｓ ｐ ｅ ｎ Ｐ ｌ ｕ ｓ ＂ 软件对塔的操作条件影响情况进行分析 某厂氯 乙烯生产装 置氯 乙烯精制单元中的脱 氯化氢塔所含物 系的沸程较宽 ， 塔内温度变化大（ 塔顶到塔底从一 ２ ４ ． ０ ℃到 １ １ ０ ％） ， 因
化工过程数值模拟及AspenPlus软件应用
化工过程数值模拟软件介绍
流程模拟技术——Aspen Plus
流程模拟的步骤
• 流程的建立 • 根据模拟的实际过程，选择合适的模型描述每一
个单元操作过程 • 根据实际流程中的物流走向将单元操作的模块连
• 输入化学组分信息数据(Components) • 选择物性方法和模型(Property Methods & Models) • 输入外部物流数据(External Streams)
Aspen Plus模拟必须的步骤
• 输入模块数据(Block Specification)，即规定每一 个单元操作模块的性能以表示工艺流程的设计条 件或操作条件
参考书
参考书
绪论
•化工模拟 •流程模拟 •单元模拟 •单元模拟与流程模拟的关系
化工模拟
• 化学工程研究对象 • 化学反应过程：化学反应器 • 物理过程：单元操作 • 化学工程研究对象的复杂性 • 物系的复杂性 • 物系流动时边界的复杂性 • 过程本身的复杂性 • 化学工程研究方法 • 早期：经验逐级放大 • 目前：数学模型方法
• 全局变量的设定 • 全局规定为整个运行设定缺省值 • 在数据浏览器中单击Setup，使用Setup
Specification • 包括：标题、度量单位、全局设置(运行类型、输
入模式、物流类、流率基准、环境压力、有效相 态和使用游离水计算)
• 对每个模块，可以使用Block Options 表格来替换 单个单元操作的全局级规定
条件的最优值以达到任何目标函数的最大值
Aspen Plus 11.0的安装
应用AspenPlus软件模拟二异丙苯精馏过程
应用AspenPlus软件模拟二异丙苯精馏过程1. 引言介绍二异丙苯的生产和精馏技术，并指出本文着眼于应用AspenPlus软件模拟二异丙苯精馏过程的可行性和必要性。
2. AsenPlus软件的理论基础简要阐述AspenPlus软件的原理和功能，介绍其常用的计算方法和模块，以及对相平衡和传质的处理方法。
3. 二异丙苯精馏过程的模拟与分析构建二异丙苯精馏的模型，详细介绍精馏塔的结构和参数的设置；选取合适的热力学模型和组分数据，并结合实际工艺条件进行模拟分析；通过分析各成分的流量、浓度、塔板温度等关键指标的变化，掌握二异丙苯精馏过程的规律。
4. 模拟结果的验证与优化通过与实际生产工艺数据的对比，评估模拟结果的可靠性和适用性；在此基础上，提出优化建议，改进生产工艺，提高精馏产品质量和产量。
5. 结论对本文的研究结果进行总结，指出模拟结果的优化对二异丙苯精馏过程的控制和优化具有重要意义，同时也为其他精馏过程的数字化设计和优化提供了借鉴参考。
引言二异丙苯是一种常用的溶剂和功能材料，广泛应用于化工、胶粘剂、涂料、化妆品等领域。
在其生产过程中，精馏技术是一种重要的分离纯化方法，可用于去除杂质、提高纯度、调节组分比例等目的。
因此，对二异丙苯的精馏过程进行研究和优化，具有重要的理论和应用价值。
传统的精馏过程主要靠运营经验和试验实验来掌握，这种方法存在精度低、成本高、效率低等问题。
近年来，随着科学技术的发展，数字化设计和模拟模拟技术在化工工程中的应用得到了广泛的关注和研究。
AspenPlus是一种常用的流程模拟软件，可以进行各种化工过程的数字化设计和优化。
因此，本文旨在应用AspenPlus软件模拟二异丙苯精馏过程，探究其分离规律和优化方法。
首先，本文将介绍二异丙苯的生产和精馏技术，并指出本文的研究意义和目的。
其次，本文将阐述AspenPlus软件的理论和方法，包括其基本原理、计算方法和模块。
在此基础上，本文将构建二异丙苯精馏过程的模型，并详细介绍精馏塔的结构和参数设置。
化工过程模拟系统——AspenPlus
过程系统模拟的序贯模块法
序贯模块法是通过模块的依次序贯计算求解系统模型的一种方法。 利用序贯模块法时，对每类化工单元设备编制一个子程序，该子程序包 含相应的单元模型方程和模型的求解程序，称为单元模块。单元模块对 同一类设备具有通用性。所谓调用单元模块，就是在输入模型方程中的 输入物流变量、设备结构参数和操作参数之后，利用模型的求解程序， 计算出给定条件下的设备的输出物流变量。
Feedbl
Selector
Qtvec
Measurement
模型 Crystallizer
模型图标示例
说明 连续结晶器
目的 混合悬浮液，混合产品脱 除结晶器，用于单固体产 品 旋转式/钳夹式粉碎机，笼 式磨房式压碎机和单？？ 或多？？粉碎机 用筛分离固体和固体
固体
Crusher
粉碎机
Screen
筛
三、Aspen 软件操作指南
1、单元操作模型 单元操作模型类型包括：混合器 / 分流 器、塔、操作器、分离器、反应器、固体、 换热器、压力变换器、用户模型。
用鼠标双击桌面上的Aspen Plus User Interface快捷方式，进入Aspen Plus软件 标题栏 操作画面
菜单栏 标准工具栏 数据浏览器工具栏 Next按钮 模拟运行工具栏
菜单栏标题栏标准工具栏数据浏览器工具栏next按钮模拟运行工具栏选择模块按钮模块库工艺流程窗口状态域用鼠标双击桌面上的aspenplususerinterface快捷方式进入aspenplus软件操作画面模型模型图标示例说明目的mult物流乘法器用用户提供的系数乘以物流流量dupl物流复制器把物流复制成任何数量的出口物流clchng物流类变化器改变物流类analyzerfeedblselectorqtvecmeasurement固体模型模型图标示例说明目的crystallizer连续结晶器混合悬浮液混合产品脱除结晶器用于单固体产crusher粉碎机旋转式钳夹式粉碎机笼式磨房式压碎机和单
反应精馏过程模拟_ASPENPLUS应用
54 反应精馏过程模拟——ASPEN P LU S 应用范例 第 27 卷
其中, B1 为反应精馏塔, B2 为脱水塔, B3 为精馏塔。 2 模拟计算
使用 ASPEN 做过程模拟计算, 主要包含以下几部分内容: ( 1) 物性计算。ASP EN 给我们提供了 40 多种模型用于热力学性质的计算, 30 多种模型用于物质传递性质的计算。同时还提供了象纯组分数据 库、燃烧数据库等多种用于模型计算的数据库; ( 2) 选择单元操作计算模型。ASP EN 模拟系统可以计算 几乎所有的单元操作过程, 包括物流、混合与分散、闪蒸与换热、分离过程、反应过程、泵及压缩机等。其 中对于分离过程, ASP EN 提供了三个简捷法蒸馏模型和 4 种严格多级分离模型; ( 3) 计算方法的选择。 选择适当的计算方法, 将对计算过程收敛与否起着非常关键的作用。 2. 1 物性计算
对于反应精馏单元操作过程, 我们选用 RADF RAC 严格计算模型进行模拟计算。该模型对处理反 应精馏过程有着非常好的效果〔3〕。后面的脱水塔和分离塔, 我们选用 DST WU 简捷法计算模型。在流程 计算过程中, 我们选用牛顿- 拉夫森法进行迭代计算, 从而保证收敛。 3 计算结果与比较 3. 1 工艺条件的确定
件下是很难做到在短时间内混合均匀的。 水 合反应生成的一水碱( N a2CO3 ·H 2O ) 呈
松散的颗粒状态, 内含游离水 5- 7% 左右, 密度 约 1250K g/ T 。根据查定, 在水合机反应区内一水 碱与热纯碱的体积比大于 2. 0∶1( 我厂水合机满 负荷生产时此体积比是 2. 2∶1) 。由上述分析可 知, 若采取将水合水先加入到一水碱中, 利用一水 碱分散性能好和在反应区内的体积大于热纯碱的 条件, 使吸水后的一水碱与热纯碱混合, 就可使热 纯碱很容易地迅速分散到一水碱中, 吸收一水碱 中含有的水分进行水合反应。即是将一水碱做为 水合水的载体和两相混合中的连续相, 热纯碱做 为两相混合中的分散相, 消除了热纯碱与水合机 内壁的接触机会, 从而避免水合机内壁粘碱结疤。 3 异径水合机的防结疤技术
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参考书
2021/3/6
浙江工业大学化材学院 刘华彦
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参考书
2021/3/6
浙江工业大学化材学院 刘华彦
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绪论
•化工模拟 •流程模拟 •单元模拟 •单元模拟与流程模拟的关系
2021/3/6
浙江工业大学化材学院 刘华彦
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化工模拟
–根据实际流程中的物流走向将单元操作的模块连接起 来，形成完整的模拟所需要的工艺流程
• 变量的设置
– 根据模拟的需要完成必须的和可选的变量的输入
• 程序的运行
– 根据需要采用合适的方式运行流程模拟
• 输出报告
2021/3/6
浙江工业大学化材学院 刘华彦
14
Aspen Plus流程模拟商业软件
• ASPEN：先进过程工程系统（Advanced System for Process Engineering）
• 化学工程研究对象
– 化学反应过程：化学反应器 – 物理过程：单元操作
• 化学工程研究对象的复杂性
– 物系的复杂性 – 物系流动时边界的复杂性 – 过程本身的复杂性
• 化学工程研究方法
– 早期：经验逐级放大 – 目前：数学模型方法
2021/3/6
浙江工业大学化材学院 刘华彦
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化工模拟
• 化工模拟的思想 – 过程分解 – 过程简化 – 过程综合
浙江工业大学化材学院 刘华彦
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Aspen Plus软件功能
• 进行工艺过程严格的能量和质量平衡计算 • 预测物流的流率、组成和性质 • 预测操作条件、设备尺寸 • 减少装置设计时间并进行各种设计方案比较 • 帮助改进当前工艺
– 回答“如果…那会怎么样”的问题 – 在给定的限制内优化工艺条件 – 辅助确定一个工艺约束部位（消除瓶颈）
• 运行模型 • 查看计算结果 • 输出报告文件(Report) • 保存模拟项目(*.apw/*.bkp) • 退出
×：不选
2021/3/6
浙江工业大学化材学院 刘华彦
24
Aspen Plus 11.0的安装
• 选择Aspen License Manager 单击Next进行 安装
• 出现插入CD2选项框时，选择CD2内文件所 在的位置或插入CD2继续安装
2021/3/6
浙江工业大学 11.0的安装
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输入/结果浏览菜单
Status 状态按钮
Comments 注释按钮
Next Sheet 下一表页
Go Forward 向前
Go Back 向后
Menu tree 菜单树
Status bar 状态区
Prompt area 提示区
2021/3/6
浙江工业大学化材学院 刘华彦
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状态指示符各符号的含义
2021/3/6
浙江工业大学化材学院 刘华彦
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Aspen Plus 11.0的安装
• 在个人PC上使用ASPEN PLUS，选择All Products 选项(如选择Licensed Products 则要先安装ALM， ASPEN LICENSED MANAGER)
2021/3/6
浙江工业大学化材学院 刘华彦
• 化工模拟的层次
模拟对象规模 10-10m
10-7m
10-3m
100m
102m
模拟层次
分子模拟
传递过程及
单元操作及
反应动力学模拟 反应器模拟
图1-1 化工过程模拟层次
流程模拟
2021/3/6
浙江工业大学化材学院 刘华彦
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流程模拟/过程模拟
• 根据化工过程的数据，采用适当的模拟软件，将 一个由许多个单元过程组成的化工流程用数学模 型描述，用计算机模拟实际的生产过程，并在计 算机上通过改变各种有效条件得到所需要的结果： 原材料消耗、公用工程消耗和产品、副产品的产 量和质量等重要数据
ASPEN PLUS
空白模拟 (Blank Simulation)
ASPEN PLUS User Interface
基于模板 （Tamplate）
已有的模拟（Open an Existing Simulation）
2021/3/6
浙江工业大学化材学院 刘华彦
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Aspen Plus的基本术语
• 用户界面（User Interface） • 流程图（Flow Sheet） • 模型库（Model Library） • 数据浏览器（Data Browser） • 流股（Stream） • 模块（Block）
化工过程数值模拟及AspenPlus软件应用
单/击/此/处/添/加/副/标/题/内/容
化工过程数值模拟 及Aspen Plus软件应用
刘华彦 浙江工业大学 化材学院
2021/3/6
浙江工业大学化材学院 刘华彦
2
新产品：研究与开发
实验设计、实验报告：Microsoft Office文本处理 Chemoffice、AutoCAD、Visio等分子式、实验装置 Endnote引用参考文献
2021/3/6
浙江工业大学化材学院 刘华彦
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ASPEN PLUS的组成
• 物性数据库
– 通用的数据库：Aspen CD——ASPEN TECH 公司自己开发的数据库，DIPPR——美国化工 协会物性数据设计院设计的数据库
– 专用的数据库 – 工业上最适用而完备的物性系统：1773种有机
物、2450种无机物、3314种固体物、900种水溶 液电解质的基本物性参数
2021/3/6
浙江工业大学化材学院 刘华彦
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NEXT按钮的使用
• 单击此按钮就可以调用ASPEN PLUS专家系统
• 借助显示信息指导用户对一个运行进行必需和可 选的输入，进行下一步操作，当用户改变已经输 入的选择项和规定时，也确保用户不会做出不完 整或不一致的规定
• 在其指导下，用户可以安全、方便地完成模拟所 必须经历的各步骤
2021/3/6
浙江工业大学化材学院 刘华彦
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单元模拟软件
• CFD (Computational Flow Dynamics)商业软件
– CFX软件
– Fluent
• PHOENICS
– 计算流体力学与传热学的商业化软件 – 适合模拟低速热流输运现象
• STAR-CD
– Simulation of Turbulent-flow in Arbitrary Region缩写， Computational Dynamics Ltd
Model Library 模型库
Model Menu Tabs 模型菜单条
Status Area 状态区
2021/3/6
浙江工业大学化材学院 刘华彦
29
数据浏览器（Data Browser）
Up One Level 到上一级
Folder List 文件夹列表
Units 单位
Previous Sheet Input/Results View Menu
2021/3/6
浙江工业大学化材学院 刘华彦
32
Aspen Plus模拟必须的步骤
• 画出模拟流程图：选用单元模块(Model Blocks)， 连接流股(Streams)
• 进行全局级设置(Setup Global Specification)，选择 或定义一个合适的单位集，还可以选择输出报告的 格式和内容
2021/3/6
浙江工业大学化材学院 刘华彦
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ASPEN PLUS的组成
• 系统实现策略（数据输入－解算－结果输出）
– 提供了交互式图形界面(GUI)：操作方便、灵活 – 按DXF标准格式输出流程图，再转换成其他CAD系统
如AUTOCAD所能调用的图形文件 – 先进的数值计算方法：直接迭代法、正割法、拟牛顿
2021/3/6
浙江工业大学化材学院 刘华彦
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ASPEN PLUS的组成
• 物性数据库
– 丰富的状态方程和活度系数法：
• 理想混合物汽-液平衡的拉乌尔定律 • 烃类混合物的Chao-Seader • 非极性和弱极性混合物的Redilch-Kwong-Soave、
BWR-Lee-Staring、Peng-Robinson • 强的非理想液态混合物的活度系数模型：UNIFAC、
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Aspen Plus 11.0的安装
• 单击Next继续，选择Standard Install 单击 Next
2021/3/6
浙江工业大学化材学院 刘华彦
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Aspen Plus 11.0的安装
• 选择要安装的模块，ASPEN PLUS 必选，第一次 安装时和Online, Web（网络组件）相关的模块不 要选择。单击Next出现以下画面
– 1976~1981年：美国能源部资助，MIT主持，55个高校 和公司参与，开发的新型第三代流程模拟软件
• 1982年：Aspen Tech公司成立将其商品化，称为 ASPEN PLUS
• ASPEN PLUS是基于序贯模块法的稳态化工模拟、 优化、灵敏度分析和经济评价的大型化工流程软 件
2021/3/6
法、Broyden法等 – 可以同时收敛多股断裂(Tear)流股、多个设计规定 – 应用ASPEN PLUS的优化功能，可寻求工厂操作条件
的最优值以达到任何目标函数的最大值
2021/3/6
浙江工业大学化材学院 刘华彦
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Aspen Plus 11.0的安装
• 运行CD1内的Setup.exe程序进行安装，单击 Aspen Engineering Suite选项，则开始进行安装， 单击Next