第3章 物性方法

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
3.2 Aspen Plus中的主要物性模型
活度系数模型
方法 液相活度系数 基于Pitzer的物性方法 PITZER Pitzer PITZ-HG Pitzer B-PITZER Bromley-Pitzer 基于NRTL的物性方法 ELECNRTL Electrolyte NRTL ENRTL-HF Electrolyte NRTL ENRTL-HG Electrolyte NRTL NRTL NRTL NRTL-HOC NRTL NRTL-NTH NRTL NRTL-RK NRTL NRTL-2 NRTL (using dataset 2) 基于UNIFAC的物性方法 UNIFAC UNIFAC UNIF-DMD Dortmund-modified UNIFAC UNIF-HOC UNIFAC UNIF-LBY Lyngby-modified UNIFAC UNIF-LL UNIFAC for liquid-liquid systems 汽相逸度系数


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
理想模型
理想物性方法 IDEAL SYSOP0 K值计算方法 Ideal Gas/Raoult's law/Henry's law Release 8 version of Ideal Gas/Raoult's law

3.2 Aspen Plus中的主要物性模型
状态方程模型
方法 状态方程 基于Lee方程的物性方法 BWR-LS BWR Lee-Starling LK-PLOCK Lee-Kesler-Plö cker 基于PR方程的物性方法 PENG-ROB Peng-Robinson PR-BM Peng-Robinson with Boston-Mathias alpha function PRWS Peng-Robinson with Wong-Sandler mixing rules PRMHV2 Peng-Robinson with modified Huron-Vidal mixing rules 基于RK方程的物性方法 PSRK Predictive Redlich-Kwong-Soave RKSWS Redlich-Kwong-Soave with Wong-Sandler mixing rules RKSMHV2 Redlich-Kwong-Soave with modified Huron-Vidal mixing rules RK-ASPEN Redlich-Kwong-ASPEN RK-SOAVE Redlich-Kwong-Soave RKS-BM Redlich-Kwong-Soave with Boston-Mathias alpha function 其他物性方法 SR-POLAR Schwartzentruber-Renon
Redlich-Kwong-Soave Redlich-Kwong-Soave Redlich-Kwong-Soave Redlich-Kwong HF Hexamerization model Redlich-Kwong Ideal gas Hayden-O'Connell Nothnagel Redlich-Kwong Ideal gas
含量等
3.2 Aspen Plus中的主要物性模型
3.2 Aspen Plus中的主要物性模型

Aspen Plus提供了含有常用的热力学模型的物性方法。 物性方法与模型选择不同，模拟结果大相径庭。如精馏 塔模拟的例子。相同的条件计算理论塔板数，用理想方 法得到11块，用状态方程得到 7块，用活度系数法得 42 块。显然物性方法和模型选择的是否合适，也直接影响 模拟结果是否有意义。 《Aspen plus物性方法和模型》

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
真实？
BK10 IDEAL
图（a）
3.3 物性方法的选择
经验选取
是 是 有液液平 衡数据？ NRTL UNIQUAC
否 是
P<10bar
有交互作 用参数？ 否 有液液平 衡数据？
WILSON NRTL பைடு நூலகம்NIQUAC UNIF-LL
极性非电解 质物系
压力 是 P>10bar 有交互作 用参数？ 否
以例2.1为例： 点击菜单栏Tools下的Property Method Selection Assistant，启动帮助系统
3.3 物性方法的选择
系统提供了两种方法，可以通过组分类型或是化工过程的类型进行 选择。以指定组分类型为例，选择第一项，Specify component type
3.3 物性方法的选择
WILS-LR
Wilson state)
(liquid
enthalpy
reference Ideal gas
3.2 Aspen Plus中的主要物性模型
特殊模型
方法 K值计算方法 应用
AMINES
APISOUR BK-10 SOLIDS
Kent-Eisenberg amines model
API sour water model Braun K-10
PURECOMP

常数参数。例如绝对温度、绝对压力。 相变的性质参数。例如沸点、三相点。 参考态的性质参数。例如标准生成焓以及标准生成吉布斯自由能。 随温度变化的热力学性质参数。例如饱和蒸汽压。


传递性质的参数，例如粘度。
安全性质的参数。例如闪点、着火点。 UNIFAC模型中的集团参数。 状态方程中的参数。 与石油相关的参数。例如油品的API值、辛烷值、芳烃含量、氢含量及硫
石油
Grayson-Streed corresponding model STEAM-TA ASME steam table correlations STEAMNBS
states 石油 水或蒸汽 水或蒸汽
NBS/NRC steam table equation of state
3.3 物性方法的选择
Redlich-Kwong Redlich-Kwong-Soave Hayden-O'Connell Ideal gas Redlich-Kwong
3.2 Aspen Plus中的主要物性模型
基于UNIQUAC的物性方法 UNIQUAC UNIQUAC UNIQ-HOC UNIQUAC UNIQ-NTH UNIQUAC UNIQ-RK UNIQUAC UNIQ-2 UNIQUAC (using dataset 2) 基于VANLAAR的物性方法 VANLAAR Van Laar VANL-HOC Van Laar VANL-NTH Van Laar VANL-RK Van Laar VANL-2 Van Laar (using dataset 2) 基于WILSON的物性方法 WILSON Wilson WILS-HOC Wilson WILS-NTH Wilson WILS-RK Wilson WILS-2 Wilson (using dataset 2) WILS-HF Wilson Wilson (ideal gas and liquid enthalpy WILS-GLR
WIS-NTH。Hayden-O’Connel状态方程使用的是截至两项的维里方程，它
能够可靠地预测极性组分的溶和作用以及气相中的二聚现象（比如含有羧 酸的混合物），但当压力超过10～15个大气压时也不再适用；Hayden-
O’Connel状态方程作为气相模型的性质方法有NRTL-HOC、UNIF-HOC、
state)
Ideal gas Hayden-O'Connell Nothnagel Redlich-Kwong Ideal gas Ideal gas Hayden-O'Connell Nothnagel Redlich-Kwong Ideal gas
reference
Ideal gas Hayden-O'Connell Nothnagel Redlich-Kwong Ideal gas HF Hexamerization model Ideal gas
否
图（c）
以例2.1中丙烯、苯以及异丙苯体系为例，分析体系为非极性体 系，考虑到为真实物系，可以选择PENG-ROB、RK-SOAVE、PRBM、RKS-BM等物性方法
3.3 物性方法的选择
帮助系统
Aspen Plus为用户提供了选择物性方法的帮助系统，系统会根据组 分的性质或者化工处理过程的特点为用户推荐不同类型的物性方法
UNIQ-HOC、VANL-HOC、WIS-HOC
3.3 物性方法的选择
特殊体系的物性方法选择 含有氟化氢（HF）的体系
只有WILS-HF性质方法将HF状态方程用作气相模型，此方法能可 靠的预测HF在混合物中的强缔合影响，但是不适用于压力超过3个 大气压的情况
含有电解质的体系
电解质的活度系数模型ENRTL模型适用于具有多溶剂和溶解气体 的溶液，非常适用于中压和低压体系。Pitzer模型计算气体溶解度 可以获得很好的结果；B-Pitzer活度系数模型精度有限但是具有预 测性；ENRTL-HF方法与ENRTL类似，用于计算HF强络合现象的 气相模型以及低于3个大气压的体系
第3章 物性方法
作者：毕欣欣 孙兰义
物性方法
3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 Aspen Plus数据库 Aspen Plus中的主要物性模型 物性方法的选择 定义物性集 物性分析 物性估算 物性数据回归 电解质组分
3.1 Aspen Plus数据库
3.1 Aspen Plus数据库
系统提供了三种组分类型，化学系统、烃类系统以及特殊系统，这
里选择烃类系统
3.3 物性方法的选择
选择完成后，系统提示用户是否含有石油产品的数据分析或是虚
拟组分，点击No
3.3 物性方法的选择
系统给用户提供几种物性方法作为参考
3.3 物性方法的选择
特殊体系的物性方法选择
存在气相缔合的体系
对于存在气相缔合的体系、二聚反应，常用的热力学方法有两种， Nothagel和Hayden-O’Connel状态方程。 Nothagel方程使用的是截断的范德华方程，可以模拟气相的二聚反应，不 足之处在于当压力大于几个大气压时就不适用了；使用Nothagel状态方程 作为气相模型的性质方法有NRTL-NTH、UNIQ-NTH、VANL-NTH、
MEA 、 DEA 、 DIPA 、 DGA中H2S、CO2的处理
带有 NH3、H2S、CO2的废 水处理 石油
Ideal Gas/ Raoult's law/Henry's law /solid 冶金 activity coefficients
CHAO-SEA
GRAYSON
Chao-Seader corresponding states model