AspenPlus在化工设计中的应用实践与探索

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AspenPlus软件在化工原理教学中的应用

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。

AspenPlus化工流程模拟软件学习和使用的几点体会_李俊乾

AspenPlus化工流程模拟软件学习和使用的几点体会_李俊乾
观察曲线拐点约为 1. 3,所以最佳回流比为 1. 3。然后在回 流比 1. 3 下再进行流程模拟的到最终简洁塔的模拟数据: 理论 板数: 19. 04; 进料板: 14. 8; 塔顶 / 进料: 0. 245 8( mol) 。
最后在简洁塔的所得数据基础上对该过程进行严格精馏模 块( RadFrac) 模拟即可,同理进行灵敏度分析。则最终精确塔 的模拟结果为: 回流比 1. 39,进料位置 15,理论板数 26. 23。
第 42 卷第 16 期 2014 年 8 月
广州化工 Guangzhou Chemical Industry
Vol. 42 No. 16 Aug. 2014
Aspen Plus 化工流程模拟软件学习和使用的几点体会*
李俊乾1 ,常文贵1,2 ,谢成根1,2 ,吴 菊1,2
( 1 皖西学院材料与化工学院,安徽 六安 237012; 2 精细化工六安市工程技术研究中心,安徽 六安 237012)
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广州化工
2014 年 8 月
和丰富的帮助系统,它是基于稳态化工模拟、优化、灵敏度分析 和经济评价的大型化工流程模拟软件,为我们提供一套完整的化 工单元操作模块,可用于各种操作过程的模拟及从单个操作单元 到整个工艺流程的模拟[6 -10]。它具有以下特性: 具有完备的物性 系统,可处理固体以及电解质系统; 具有完备的单元操作模型库, 可以模拟各种操作过程,可以完成单塔到整个工艺装置的模拟; 具有快速可靠的流程模拟功能; 具有先进的计算方法,具有最先 进的流程方法,同时还可以进行过程优化计算。
图 1 甲醇和水的精馏分离工艺流程图 Fig. 1 The separation process diagram of rectification of methanol and water

Aspen Plus在化工设计物料衡算中的应用

Aspen Plus在化工设计物料衡算中的应用
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在讲 完 手箅过 程后 , 体介绍 A p nPu 在 该连 具 se ls
续 反 应过 程物 料 衡算 实例 中的应 用 。首 先 , 据题 设 根
条件 得 到进料 组 成 。打开 A pnPu 用 户 界面 , se ls 选用
化学 计 量反 应器 模 块 进 行模 拟 , 图 1 示 。然 后 , 如 所
Ⅱ 垒巳 ! 笪 曼 皇 曼
A pn Pu 是 美 国 麻 省 理 工 学 院 于 2 se ls 0世 纪 7 0
转 化 率为 2% , 成产 物 的乙烯 的选 择性 为 8 % . 5 生 0 计 算 反 应器 出 口物 料 的流量 和组 成 。 传统教学 中, 我们 按 课 本 的计 算 步 骤讲 解 , 行 进 物料 组分 的编 号 、 计算 简 图 、 物料平 衡方 程 、 画 列 列摩

6 一 O
章 节 之一 , 本里 的 例题 都是 通 过 手 算 解得 , 课 公式 太 多 , 算过 程 复杂 , 计 老师 讲得 煞费 苦心 , 生学得 一 知 学
半 解 。A p nPu 作 为 目前 通 用 的大 型化 工 流程 模 se ls
拟 软件 , 有 强大 的工 艺计 算能 力 , 具 因此 , 很有必 要将 其 应 用 于物料 衡算 。
过对该 软 件 的介 绍 和举 例 应 用 , 阔 了学 生 的 眼界 , 开 激发 了他们 的学 习兴 趣 , 提高 了他们 的 学 习主动性 。

Aspen Plus在化工设计及模拟中的应用

Aspen Plus在化工设计及模拟中的应用

Aspen Plus在化工设计及模拟中的应用(摘自方利国等编《计算机在化学化工的应用》第九章,化学工业出版社,2003年)Aspen P1us是一款功能强大的化工设计、动态模拟及各类计算的软件,它几乎能满足大多数化工设计及计算的要求,其计算结果得到许多同行的认可,该软件也和其他软件一样在不断地升级。

在美国能源部的拨款资助下,麻省理上学院化工系有关教授组织了一个由高等学校和企业部门各方人员参加的开发小组,集中进行新一代化工流程模拟系统的开发,于1979年初开发成功Aspen,并投入使用。

1981年专门成立了一家公司接管了这套系统的继续开发和完善工作,同时软件更名为Aspen P1us。

它被用于化学和石油工业、炼油加工、发电、金属加工、合成燃料和采矿、纸浆和造纸、食品、医药及生物技术等领域,在过程开发、过程设计及老厂的改造中发挥着重要的作用。

该软件主要由三部分组成,简述如下。

(1))物性在物性部分中包括基础物性数据库、热力学性质和传递物性,下面分别加以介绍。

①基础物性数据库Aspen Plus中含有一个大型物性数据库.共含有32类近900种纯物质的物性,主要有:分子量、Pitzer偏心因子、临界性质、标准生成自由能、标准生成热、正常沸点下汽化浴热、回转半径、凝固点、偶极矩、比重等。

同时还有:理想气体热容方程式的参数、Antoine方程的参数、液体焓方程系数。

对UNIQAC和UNIFAC方程的参数也收集在数据库中,在计算过程中,只要所计算的组分在物性数据库中存在,则可自动从数据库中取出基础物性进行传递物性和热力学性质的计算。

②燃烧物数据库燃烧物数据库是计算高温气体性质的专用数据库。

该数据库含有常见燃烧物的59种组分的参数,其温度可高达6000K,而用Aspen P1us主数据库,当温度超过1500K以上时,计算结果就不精确了。

燃烧物数据库只适用于部分单元操作模型对理想气体的计算。

⑧热力学性质和传递物性在模拟中用来计算传递物性和热力学性质的模型和各种方法的组合共有43种,主要有:计算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Redlich-Kwong-Soave、BWR-Lee-Starling、Peng-Robinson。

AspenPlus软件在化工原理课程设计中的应用

AspenPlus软件在化工原理课程设计中的应用
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山 东 化 工 SHANDONGCHEMICALINDUSTRY 2019年第 48卷
AspenPlus软件在化工原理课程设计中的应用
管述哲,刘宣池,董孝宇,吴进喜,苏 冰,张玉双,吴咏梅
(新疆工程学院,新疆 乌鲁木齐 830091)
摘要:化工原理课程设计是化工类专业一门重要的工程技术类基础课程,是考察学生化工原理知识的综合运用以及解决实际工程问题 能力的重要课程。通过 AspenPlus软件进行辅助教学,提高了学生解决化工原理课程设计实际问题的效率;培养了学生多角度、多方法 解决工程问题的能力;通过设计结果误差的分析,加深了学生对化工原理及化工原理课程设计课程的理解。 关键词:AspenPlus;化工原理;教学方法;课程设计 中图分类号:G642.3 文献标识码:B 文章编号:1008-021X(2019)01-0136-02
连续精馏塔。设计中采用泡点进料,将原料液通过预热器加热 至泡点后送入精 馏 塔 内,塔 顶 上 升 蒸 汽 采 用 全 凝 气 冷 凝,冷 凝 液在泡点下一部分回流至塔顶,其余部分经产品冷却器冷却后 送至储罐。
(1)生产能力:年处理乙苯 -苯乙烯混合物 11.0万 t(开 工率 330天 /年,F=131.8kmol/h);
临界温度 /℃
临界压力 /MPa
乙苯(A) 苯乙烯(B)
C8H10 C8H8
106.16 104.14
136.2 146
343.1 369
3.70 底产品流率为 W, 塔顶流出液中乙苯含量不低于 0.95,塔底釜液中含量不高于 0.25,对精馏塔做全塔物料衡算。有:FXf =DXd +WXw
(2)原料:乙苯的含量 60%(质量分数,下同); (3)分离要求:塔顶流出液中乙苯含量不低于 0.95,塔底 釜液中含量不高于0.25,泡点进料。

Aspen Plus在化工类专业本科毕业设计中的应用与思考

Aspen Plus在化工类专业本科毕业设计中的应用与思考

第12期 收稿日期:2020-04-20基金项目:烟台大学教学改革研究项目(jyxm2020014);山东省高等学校青创人才引育计划作者简介:杜玉朋(1986—),博士,主要从事高校化工类专业教学与科研工作。

AspenPlus在化工类专业本科毕业设计中的应用与思考杜玉朋,王一飞,田 晖,王 玮,赵玉潮,任万忠(烟台大学化学化工学院,山东烟台 264005)摘要:化工生产属于过程工业的范畴,因此化工类专业教育非常注重化工过程分析、合成、模拟与优化等教学内容。

毕业设计是化工类专业最重要的一次综合性实践教学,工艺流程模拟是毕业设计任务中极为重要的一环。

本文以丙烷脱氢制丙烯工艺过程设计为例,介绍了AspenPlus流程模拟软件在化工类专业本科毕业设计中的应用及教学心得体会,以期能够为化工类专业学生顺利完成毕业设计任务和教师指导实践教学提供参考。

关键词:化工类专业;毕业设计;实践教学;AspenPlus中图分类号:G642.3 文献标识码:A 文章编号:1008-021X(2020)12-0131-02ApplicationsandConsiderationsofAspenPlusintheGraduationDesignofChemicalEngineeringMajorsDuYupeng,WangYifei,TianHui,WangWei,ZhaoYuchao,RenWanzhong(CollegeofChemistry&ChemicalEngineering,YantaiUniversity,Yantai 264005,China)Abstract:Chemicalproductionbelongstothecategoryofprocessindustry.Therefore,theeducationofchemicalengineeringmajorsattachesgreatimportancetothecontentsofchemicalprocessanalysis,synthesis,simulationandoptimization.Graduationdesignisoneofcomprehensivepracticeteachingcurriculumsforchemicalengineeringmajors,andprocesssimulationisanessentialpartofthecurriculum.Takingtheprocessdesignofpropanedehydrogenationtopropyleneasacase,thisstudyintroducestheapplicationandteachingexperienceofAspenPlusprocesssimulatorinthegraduationdesignofchemicalengineeringmajors.Thiswouldprovidereferencesforstudentstosuccessfullycompletegraduationdesigntasksandforteacherstoguidepracticeteaching.Keywords:Chemicalengineeringmajors;graduationdesign;practiceteaching;AspenPlus 化工类专业是我国现行高等教育中的重要组成部分。

AspenPlus在化工原理实验教学中的应用

AspenPlus在化工原理实验教学中的应用

Aspen Plus在化工原理实验教学中的应用作者:***来源:《高教学刊》2017年第14期摘要:在传统的化工原理实验教学基础上,将通用流程模拟软件Aspen Plus有目的、有步骤地应用于化工原理的实验教学中。

文章以实验题目筛板精馏塔分离乙醇-正丙醇混合液为例,分别阐述传统的实验教学方法及利用Aspen Plus中的简捷模块和严格计算模块对该分离过程进行模拟和设计。

通过将Aspen Plus与传统的化工原理实验相结合,可以使同学们增强学习兴趣,加深对化工单元操作的理解,提升教学效果。

关键词:化工原理实验;Aspen Plus;精馏塔中图分类号:G642 文献标志码:A 文章编号:2096-000X(2017)14-0112-03Abstract: Based on the traditional method of experimental teaching of Chemical Engineering Principle, the general process simulation software Aspen Plus has been used to the experimental teaching with a certain purpose and step by step. This paper shows the processes of the traditional method of experimental teaching and the application of DSTWU and RadFrac within the Aspen Plus in process simulation and design through the example of the separation of ethanol-n-propyl alcohol mixture with the Sieve plate distillation column. The combination of Aspen Plus and the traditional experiments of chemical engineering principle can increase students' interest, deepen the understanding of chemical unit operations and improve the teaching effect.Keywords: experiment of chemical engineering principle; Aspen Plus; distillation column一、概述化工原理是化學化工相关专业的一门重要基础课程,与生产实际紧密联系,一般开设在大学的基础化学课程之后,目的就是让学生在掌握了基础化学知识后通过化工原理课程的学习能够建立起“工程”概念,这对于学生以后的工作和学习都具有重要意义。

Aspen Plus在化工设计中的应用及问题探寻

Aspen Plus在化工设计中的应用及问题探寻

Aspen Plus在化工设计中的应用及问题探寻摘要文章首先简要分析了Aspen Plus的特点,在此基础上,对Aspen Plus 在化工设计应用中的相关问题进行论述。

期望通过本文的研究能够对Aspen Plus 在化工设计中的推广使用有所帮助。

关键词Aspen Plus;化工设计;应用1 Aspen Plus的特点分析Aspen Plus是20世纪70年代被提出的流程模拟系统,在该系统中,物性模型及数据是确保模拟结果精确、可靠的关键之所在[1]。

大体上可将Aspen Plus 的特点归纳为以下几个方面:Aspen Plus数据库当中有6000种左右的纯组分性质的物性数据,纯组分数据库中包括6000种左右的化合物参数;电解质水溶液数据库中,包含将近1000种左右的分子和离子溶质估算电解质物性所需的参数,水溶液数据库中所含的离子种类将近900,可在电解质中进行应用;Aspen Plus 是目前唯一一款获准与DECHEMA数据库接口的软件,在DECHEMA数据库当中,收集了全球最完备的气液平衡与液液平衡数据,两类数据的总量约为25万套。

2 Aspen Plus在化工设计应用中的相关问题化工设计是一项较为烦琐的工作,Aspen Plus的出现,使得化工设计过程得以简化。

下面从闪蒸温度及压力的确定和精馏设计两个方面对Aspen Plus在化工设计应用中的相关问题进行分析[2]。

2.1 在闪蒸温度及压力确定中的应用(1)设计流程。

在闪蒸温度及压力确定的设计中,需要使闪蒸器出口乙醇的质量分数达到规定的要求,即11%。

对相关变量进行采集时,可通过改变压力的方法来实现对乙醇浓度的调整,换言之,压力是整个设计过程的操纵变量,具体的设计流程如下:Step1:流程图构建。

这是设计中较为重要的一个环节,首先通过主菜单进入到Aspen Plus的模拟界面当中,然后选取闪蒸器模块,用鼠标点击窗口空白位置处时,便会出现精馏塔,再按照精馏塔上出现的红色箭头的方向对物流进行绘制,并完整重命名。

Aspen Plus模拟计算软件在氯化氢吸收与解析化工设计中的应用

Aspen Plus模拟计算软件在氯化氢吸收与解析化工设计中的应用
2。2 电流 密度 的 自动控 制 对 于电流密 度 自动控 制装置 的应 用来 说 ,现 在 已经存 在商
业 化的 产 品。分 析其 原 理 ,主要 是将 电极 表面 积变 动通过 传 感
软件在氯化氢吸收与解析 化 工设计 中的应 用
器来 进行收 集 ,并进行 数据处 理 ,结合数 字运算 器的功能 ,能 实 现信 息传送 到存 储器以及 预定的 电流 密度变动 范围 ,在此基 础 上 ,进行 必要 的运算分 析 ,并 能及时 根据实 际情 况进行调 整 ,实
整输 出电流 。
行 了探 讨 。
对 于商业化的 电流密 度控 制仪来说 ,能实现 30组 电流密度 关键词 :Aspen Plus;氯化 氢;吸 收;解析
控 制参数 的要 求 ,在 系统 的 自学功能 的情 况下 ,将 其在控制器 内 进行存 储。系统运 行 中,能实现 电流密 度的 自动监控 和调节 ,准 确地 来反映镀槽 内镀件表面积 的情 况 ,利 用这种方式 ,能 自动化 的控 制好镀槽 中的镀件表面 的电流密度符合具体的工况要求 。
接触 方式 能够 响应 快 、收集 信 息较 为准 确的 特 点 ,但 人工 测量 工设计 中的应用进 行综述和探 讨。
不可 避免 高温 蒸 气影 响下读 数 准确性 的 问题 。另外 ,在玻 璃制 1氯 化氢 吸收 制备 盐 酸工 艺流 程模 拟
造工 艺 的影 响下 ,还 容 易出现 破碎 问题 ,以及其 他控 制线 路 的 腐蚀 情况 ,这 样都 会造 成现 场测 量 的不稳 定性 存在 。如果 系统 1.1氯 化 氢吸 收工 艺描 述
氯化氢吸收 制备盐酸通 常采用 多级 吸收工艺 ,其 中多级填 料 塔 串联 使用 ,氯化氢 气体则 顺次进入 多级填料 吸收塔进 行盐 酸 吸收 ,新 鲜水 从最 后一 级塔 顶部注 入 ,每 级塔底 采 出部分 稀 酸返 回前一级 塔顶作为 吸收液 。 1.2 Aspen Plus模拟 计算

Aspen Plus在化工设计教学中的应用

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。

Aspen Plus 化工流程模拟应用

Aspen  Plus 化工流程模拟应用

Aspen Plus 化工流程模拟应用学号:姓名:一、化工过程模拟系统的构成模拟系统的组成部分通用流程模拟系统(以稳态流程模拟为例)一般至少有以下几个组成部分:①单元操作和反应过程模块如精馏、换热、闪急蒸馏、蒸馏、流体输送等以及各种反应模块。

调用这些基本单元操作模块,在计算机中可以搭成各种各样模拟流程,来描述实际工艺流程。

②物性估算系统包含基础物性数据库和估算关联模型。

前者存贮各种化合物的基本物性数据,如分子量、密度、临界压力、临界温度、标准沸点、偏心因子等,以便计算时调用;后者是为计算各种物质(纯物质和混合物)在给定条件下的各种物性所需的估算方程式。

例如状态方程、计算液相活度系数的关联式、计算热焓和自由能的关联式等,物性估算系统用以为单元操作模块计算提供所需要的各种物性数据。

③数学方法程序主要有两大类数学程序:一类是系统分解方法,能够使大系统自动分隔和断裂,并排出单元模块的计算顺序;另一类是加速迭代计算收敛和其他通用的数学方法。

④执行系统具有输入语言自动翻译、模拟程序装配和结果打印等功能。

二、Aspen Plus模拟的主要步骤1.建立模型——常用内置模板有:空气分离模板、化学工艺、气体加工、石油、固体等。

此外,还要选择模拟的运行类型,flow sheet类型最常用。

如果不进行流程模拟则可选择其他的运行类型,如化验数据分析、数据回归、性质分析等。

2. 定义流程——Aspen Plus中的单元操作模型主要有:混合器和分流器、分离器、换热器、塔反应器、压力变送器、控制器、固体以及用户模型。

3. 计算的全局信息——全局信息主要有:运行类型、平衡要求、有效相态、诊断信息、全局的温度压力限制、物流类及子物流、度量单位选择以及最终的报告形式等。

4. 规定组分——Aspen Plus拥有强大的组分数据库,除了标准的内置数据库外,用户还可使用自己的数据库。

注意,在处理固体组分时,定义组分是否恰当会直接影响到最后的模拟结果。

Aspen Plus在化工教学中的应用

Aspen Plus在化工教学中的应用
当今化工行业技术的发展 日异先进 , 计算机技术逐 渐向各学科 3 改进 化 工 课 程 课 堂 教 学 方 法 渗透 , 在 化工领域 的应用也十分广泛 , 逐渐成为化工过程设计 、 化工 为 了改变传统教学模 式的诸多弊端 , 提高学生 的学生学 习的积 过程模拟和优化 的重要载体【 1 ] 。 但从 目前来看 , 现今 的化工人才需求 极性 , 使学生能够完全参与 到课 堂学 习中来 , 提 升教学效果 , 增 强学 难 正逐渐转 向化工专业基础知识 扎实 、 有较强 的思维 能力 和计 算机操 生的理解能力 ,通过选取课 本 中部分 内容包括 每一章节 的重点 、 作 能力 的复合型和应用型人才的转 变。 把 A u t o C A D、A s p e n P l u s 、 点等方 面 , 让学 生采取 自学 和查阅资料 的模式 , 可 以起 到很好 的教 E x c e l 等 常见 的计 算 、 绘图 、 模 拟软件 引入实践教 学 , 可 以很好 的激 学效果 。学生是 主体 , 教师是主导 。 学 生讲 课 , 教师听课并对不足的 发 学生学习意愿 , 强化学生 对知识 的理解 , 而且有利 于提高学 生 的 部分进行补充 , 学 生的学 习热情得 到了极大 的提高 。 实践操作水平 , 提高学生 的计算 机应用水平 , 还 可以增强学 生对化 为 了改变理论 与实践衔接较差 的现状 , 在 理论教学 中渗透实验 工行业 的理解 , 为学生构建一个立体化的化工厂。 教学 、 仿 真模 拟 、 工厂实践等多元教学模式 。 让理论知识得 以及 时的 1 A s p e n P l u s的应用优势 运用 , 使 其相互穿插 , 理论与实 际紧密 连接 。学完相关理论 知识后 , A s p e n Hu s 是美 国麻 省理 工学 院研制 开发 的化 工模 拟 软件 。 立 即带领学生去厂 区现场参观 , 在现场发现问题 , 解决 问题 。 了解 实 A s p e n P l u s配有完备 的物性模型和全面的单元操作模型 、 模型分析 际生 产工艺流程及 设备 , 并且与课 堂所学理论 知识进行 比较 , 让学 工具, 并且具 有方便直 观的数据输入输 出接 口, 可广泛用 于各种流 生 了解 到课本 中学到 的工艺 流程是如何 应用 的。从实践 中发现 问 程 的模 拟计算 。这类 软件早 已普遍 应用于发达 国家的本科 生 的教 题 、 解决问题 , 使学生所学知识得到巩 固和加深 。 学, 学生 在学习相关课程 时 , 可以通过应用化工 模拟软件来 完成许 但是 由于地域限制 以及教学 资源的有 限性 , 有很 多实践条件 是 多 的教学 内容 。 近年来 国内也有多家高校将其 引入 了化工原理 的教 无法 达到 的 , 并且化 工产业技术水 平发展 的速度又较 快 、 产 品不断 学课堂 中 , 也 均 取 得 了 良好 的教 学 效 果 。 推 陈出新 。因此 , 对于开设化工专业 的高等 院校应广泛采用 一些化 A s p e n P l u s 软件 的优势可 以概括为 :具有完备 的物性 数据库 , 工软件来 弥补教学过程 中的短板 。 物性模 型和数据是得到精确可靠的模拟结果的关键。 A s p e n P l u s具 A s p e n P l u s的“ 单 元模块 ” 与“ 化工 原理 ” 课 程 中的“ 单元 操作 ” 有 丰富的物性数据和完备 的物性模 型 ; 完整 的单元操作 模块 , A s p e n 的思想基 本相 同 , 都是将具有共性 的操作 过程的共性抽象 出来进行 P l u s包含完整 的化工单元模块, 易于组建化工流程 。单元模块包 括 数学 建模 , 从而解决过程计算 问题 。我们将 实际案例应用 于综合性 换 热器 、 闪蒸器 、 多级平衡计 、 反应器 ; 分析 工具 强大 , A s p e n P l u s 提 习题 中 , 使课程紧贴实际化工过程 。利用 A s p e n P l u s 模 拟软件把化 供 了一些重要 的模拟分析工具 。如 : 流程优化 、 灵 敏度分析 、 设计 规 工原 理中复杂的过程计 算用程序来完成 , 并模拟 出化工生 产真实状 定 及工况研究等 。 态过程 。这样 不仅 提高了学生的学习参与度 , 而且带 动学 生解决实 2 传统化工教学方法的局限性 际问题的能力。大大提高了学习效率 , 为理论教学做好 了延伸 。 对于普 通高校来说 ,大部分 的学科 教学都采用课堂教学为主 , A s p e n P l u s是 有着强大功能 的化工软 件 , 广泛应 用与化工课程 当然也包括 化工教学 。学生在课堂听 , 老师在课堂讲 。 讲 的抽象 , 听 设计 , 不但提升 学生实践参 与的主动性 , 还 可以有效地 解决物 性查 的模糊。仅 仅能在在理论知识学 习之后 采取课 内实验 、 仿 真实验室 找困难的问题『 3 1 , 为教师的选题扩大 了范 围 , 解决 了物料衡 算和能量 模拟 、 工厂实 习等辅助性的 内容来完善学生对课堂 知识 的理 解与掌 衡算 中复杂的计算 , 有效提高学生 的计 算结果H 。更为重要 的是 , 通 握。 虽说这种教学方式 在内容上 比较全面 , 但是 也存在较 多的缺点 。 过使 用 A s p e n P l u s模 拟软件 可 以更好 的优 化操 作条 件 和设 备核 2 . 1学 生 被 动 学 习 算, 学生通过实践操作 , 完成 了学与用 的衔接 。 传统的化工教学 方式是教师讲 , 学生听。 在这种 教学方式下 , 原 4结论 本抽象且理论性 较强的化工课 程就更加让学生难 以接受 , 更不要提 A s p e n P l u s应用 于化工课 程近年来 已经 取得 了优 异 的教 学效 及取得 良好的教学效果了。 学生在上课期 间大部分 时间都在 听讲和 果 , 培养 出的学生在参加 全 国化工 大赛 中取得 了优异 的成绩 , 在创 记笔记 , 参与性很差 。虽然在授课期 间老 师也应用 多媒 体课件等新 新精神 的培养上也是有 了很大 的帮助 , 我们将继续 发挥应用型 软件 媒体 的形式展示化工工艺运行 的特点 ,但是不能亲 自动手参 与 , 实 的优势 , 为学校 的发展转 型发挥积极 的作用 。 际操作 能力得不到锻炼 , 只是 一个 被动 的观 看者 , 无 法为学 生建立 参 考 文 献 立体感 的思维 , 学生难 以理解课 堂教学 中的重难 点 , 很 难提 升是学 f 1 1 5 c 4 会君 , 计伟 荣 , 项斌. 4 E - Y - + 计算机 复合人 才培 养模 式初探 『 J 1 . 化 生的学习效果和热情。 工高等教 育, 2 0 0 9 ( 2 ) : 1 7 — 1 9 . 2 . 2 课 程 衔 接 差 【 2 ] 李功 样. “ 化 工原理 ” 课程 的教 学改革 实践[ J 1 . 广 东工业 大学 学报 : 在课堂的理论教学结 束以后 , 学生会 以多种形式 参与实践 。例 社会科 学版 , 2 0 0 2 , 2 ( 2 )4 8 — 5 0 . 如化工实训 、 仿真模拟 、 工厂实习等。 通过实践 的内容来辅助学生学 【 3 ] 戚一文 , 方云进. 物性估 算在 A s p e n P l u s软件 中的应用【 J J . 浙江化 习, 这样虽然 可以加强学生对 化工厂 的认识 , 但是 理论与实 践之 间 工 , 2 0 0 7 , 3 8 01 : 9 - 1 1 . 的衔接性不强 。学生经过一学期的理论教学活动 , 有些课堂上遗 留 『 4 1陈会,梅智 明. A s p e n p l u s模拟 环丁砜 萃取精 馏苯 乙烯工 艺过程 的问题 已经淡忘 , 有些掌握 的知识点 已经模 糊 , 尚未操作就 已经遗 f J ] . 齐鲁石油化工 , 2 0 0 9 , 3 7 ( 3 ) : 1 8 2 — 1 8 5 . 失 了部分知识要点 。学与用之间不能一气呵成 , 很难提升学生 的教

Aspen+plus在化工设计教学中应用

Aspen+plus在化工设计教学中应用

万方数据汪斌等Aspenplus在化工设计教学中应用2010.V01.24,No.91.1具有完备的物性数据库物性模型和数据是得到精确可靠的模拟结果的关键。

AspenPlus具有丰富的物性数据和完备的物性模型。

AspenPlus数据库包括将近6000种纯组分的物性数据,约900种离子和分子溶质估算电解质物性所需的参数,约3314种固体的固体模型参数,61种化合物的Henry常数参数,二元交互作用参数约40000多个。

AspenPlus是唯一获准与DECHEMA数据库接口的软件。

该数据库收集了世界上最完备的气液平衡和液液平衡数据,共计25万多套数据。

1.2完整的单元操作模块AspenPlus包含完整的化工单元模块,易于组建化工流程。

单元模块包括①换热器,包括加热(冷却)器、两股物流换热器和多股物流换热器;②闪蒸器,包括双出口闪蒸和三出口闪蒸;③多级平衡计算,包括用于精馏、萃取、间歇蒸馏和石油精炼过程的平衡计算及填料塔、板式塔的塔内流体力学计算;④反应器,包括理想反应器、平衡反应、收率反应器、化学计量反应器和最小自由能反应器;可用来对反应器的物料和能量衡算,并进行反应器的设计;⑤其他,包括混和器、分流器、多出口组分分离器、泵和压缩机。

1.3分析工具AspenPlus提供了一些重要的模拟分析工具。

如:流程优化、灵敏度分析、设计规定及工况研究等。

日垒璺巳皇翌旦坚璺查丝王透过史座旦2.1设计型计算设计任务:在常压连续筛板精馏塔中精馏分离含苯41%的苯、甲苯混和液。

要求塔顶馏出液中含甲苯量不大于4%,塔底釜液中含甲苯量不低于96%(以上均为质量分率)。

已知参数:苯、甲苯混合液处理量4t/h;进料热状态自选;回流比自选;塔顶压强4kPa(表压),热源低压饱和水蒸气,单板压降不大于0.7kPa;其他计算中所用物性数据由Aspenplus内置或计算。

在模型库中选择D蚋rU模型进行设计型简捷计算,如图l所示。

在这里苯和甲苯体系可近似看成理想系,选择I.deal方法。

AspenPlus在化工过程模拟中实际应用

AspenPlus在化工过程模拟中实际应用

Aspe nPlus 在化工过程模拟中的应用第2章AspenPlus 模拟基础 第3章流股的混合与分割过程模拟 第4章 压力变送过程模拟 第5章分离设备模拟第6章传热设备模拟 第7章塔设备模拟 第8章反应器模拟 第9章固体操作设备模拟第三章 流股的混合与分割过程模拟学习目的:1、练习用 Aspen Plus 进行流程仿真的基本步骤;2、掌握物流混合模块 Mixers/Splitters 的用法。

内容:课堂练习: 建立以下过程的 Aspen Plus 仿真模型 (exercise-3.1):已知:将 100m 3/hr 的低浓酒精(乙醇20%w ,水80%w,40°C , 1 atm )与200m 3/hr目 录第1章化工过程模拟概述-Prop 丙 n-正 iso-间、异 Meta-间的高浓酒精(乙醇90%w,水10%w, 30°C, 2atm)混合,混合后物流平均分为三股,一股直接输出,第二股与100 kg/hr的甲醇水溶液混合后(甲醇95%w,水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400°C, 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。

3)将4000C, 300 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。

Aspen Plus在《化工热力学》二元体系汽液相平衡数据回归分析中的应用

Aspen Plus在《化工热力学》二元体系汽液相平衡数据回归分析中的应用

山 东 化 工 收稿日期:2020-08-04基金项目:贵州省教育厅教学内容与课程体系改革项目(2019148;2019150;GZSJG10977201510);六盘水师范学院教改项目(LPSSYjg201909;LPSSYjg201910;LPSSYJZ201505);卓越工程师培养计划(LPSSYzyjypyjh201702);六盘水师范学院精品课程建设(LPSSYjpkc201907)作者简介:王克良(1984—),黑龙江齐齐哈尔人,硕士,副教授,研究方向化工传质与分离。

AspenPlus在《化工热力学》二元体系汽液相平衡数据回归分析中的应用王克良1,李 静1,李 琳1,缪应菊1,叶 昆2(1.六盘水师范学院化学与材料工程学院,贵州六盘水 553004;2.中国石油工程建设有限公司华北分公司,河北任丘 062550)摘要:以AspenPlus软件回归乙醇-甲乙酮二元体系的汽液相平衡数据为例,比较了NRTL、WILSON及UNIQUAC三种热力学方程模型的准确性。

相比传统的手动迭代优化计算,可以极大的降低计算量,提高准确度。

学生通过软件回归模型参数,可以帮助学生更加深入地掌握常见的这几种化工热力学方程。

根据回归的准确程度筛选最佳的物性方法,用于后续的流程模拟计算。

将AspenPlus软件与《化工热力学》课程中"汽液相平衡数据回归分析"的核心知识点相结合的实践设计模式,既能让学生理解计算的基本原理,又能快速、准确的处理数据,是新工科中“理工”结合较好的实例。

关键词:AspenPlus;化工热力学;汽液相平衡;热力学方程中图分类号:G642;TQ013.1-4 文献标识码:A 文章编号:1008-021X(2020)18-0200-03 《化工热力学》课程是在《物理化学》课程的基础上,进一步介绍热力学原理在过程热力学分析和流体相平衡计算中的应用,是化工专业学生掌握系统工程、化工分离工程的理论基础[1-3]。

AspenPlus在化工设计中的应用实践与探索

AspenPlus在化工设计中的应用实践与探索

2012.08总第267期摘要:Aspen Plus 是针对化工为代表的功能强大的过程系统模拟软件,本文介绍了如何将其引入化工设计环节。

教学实践表明,使用软件模拟可以节省计算量、提高效率,培养学生解决工程问题的能力,与手工计算的差异对比分析原因,巩固化工原理知识。

关键词:Aspen Plus ;化工设计;教学实践中图分类号:G642.0文献标识码:A 文章编号:1671-0568(2012)23-0093-02*本文系中国矿业大学(北京)大学生创新性实验计划项目“基于现代化工软件AspenPlus 的碳酸二甲酯工艺设计”(编号:110313y )的阶段性成果。

一、引言化工设计是指对化工过程的设计,通过设计一系列的单元设备操作,将其合理地组合起来,从而实现从原料的输入到产品的输出。

[1]化工设计课程是高校化学工程与工艺专业的一门重要的专业必修课,是在学生学完专业基础理论课《化工原理》、《化学反应工程》、《化工热力学》及主要专业课《化工工艺学》、《化工仪表自动化》、《化工设备》后,所开设的一门综合性实践教学课程。

近年来,随着计算机技术在化工生产及过程设计应用上的快速发展,掌握先进的计算机控制与设计技术,以适应行业的发展,显得尤为重要。

Aspen Plus 是一种适应化工工程日益综合化、大型化、复杂化趋势,已全方位应用于化工过程研究、开发、设计、仿真、生产过程控制、优化及技术改造等的大型软件,具有最适用于工业、且最完备的物性系统。

它计算精准,是目前国内外化工设计院使用的主流软件。

[2]将Aspen Plus 应用于化工设计课程教学,不仅可以培养学生学习兴趣和计算机应用能力,而且为学生将来从事相关行业的工作打下坚实的基础。

Aspen Plus 是一款针对以化工为代表的过程系统模拟软件,其设计基础是以“三传一反”和化工系统工程为核心的化工专业知识,本文结合Aspen Plus 在化工设计教学中的应用实践粗谈教学体会。

“AspenPlus”软件在化工生产中的应用

“AspenPlus”软件在化工生产中的应用
科技创新与应用 I 2 0 1 3 年 第1 6 期
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

AspenPlus软件实习报告

AspenPlus软件实习报告

Aspen Plus 软件实习报告一、Aspen Plus概述Aspen Plus是大型通用流程模拟系统,源于美国能源部七十年代后期在麻省理工学院(MIT)组织的会战,开发新型第三代流程模拟软件。

该项目称为“过程工程的先进系统”(Advanced System for Process Engineering,简称ASPEN),并于1981年底完成。

1982年为了将其商品化,成立了AspenTech公司,并称之为Aspen Plus。

该软件经过20多年来不断地改进、扩充和提高,已先后推出了十多个版本,成为举世公认的标准大型流程模拟软件,应用案例数以百万计。

Aspen Plus是一个生产装置设计、稳态模拟和优化的大型通用流程模拟系统。

Aspen Plus是工程套件的核心,可广泛地应用于新工艺开发、装置设计优化,以及脱瓶颈分析与改造。

此稳态模拟工具具有丰富的物性数据库,可以处理非理想、极性高的复杂物系;并独具联立方程法和序贯模块法相结合的解算方法,以及一系列拓展的单元模型库。

此外还具有灵敏度分析、自动排序、多种收敛方法,以及报告等功能。

二、Aspen Plus组成物性数据库单元操作模块(物料混合器\分流器、分离器、换热器、塔、反应器、压力变送设备、固体处理器、控制器)系统实现策略(数据输入-解算-结果输出)Aspen其它模拟软件:Aspen PinchB-JACSplitAspen DynamicsAspen Custom modelerBatch PlusPolymers PlusAspen ZYQAd三、Aspen Plus产品特点1、产品具有完备的物性数据库:物性模型和数据是得到精确可靠的模拟结果的关键。

人们普遍认为Aspen Plus具有最适用于工业、且最完备的物性系统。

许多公司为了使其物性计算方法标准化而采用Aspen Plus的物性系统,并与其自身的工程计算软件相结合。

2、产品线比较长,集成能力很强:Aspen Plus 是Aspen工程套件(AES)的一个组份。

AspenPlus应用于化工原理课程设计的实践

AspenPlus应用于化工原理课程设计的实践

2007年第2期(总第94期)[作者简介]刘保柱(19712),男,讲师,硕士。

Aspen Plus 应用于化工原理课程设计的实践刘保柱,于凤文,朱菊香(浙江工业大学化学工程与材料学院,浙江杭州310032)[摘要]软件的Next 导航按钮和特制演示视频,可以使学生较快地掌握了软件的使用。

利用DST WU 捷算模块获得不同塔板数下对应的回流比,将数据导入Excel 进行费用计算能得到最优回流比。

用Rad 2F rac 模块进行严格计算,得到完整的工艺数据,再利用自编软件即可完成塔板和换热器设计。

软件的应用增强了学生的兴趣,提高了设计效率和质量,同时拓宽了教师的选题范围,使课程设计更接近工程实际,获得了良好的教学效果。

[关键词]化工原理;课程设计;Aspen Plus;精馏塔一、概述化工原理是化工类专业最重要的专业基础课,课程设计是教学中的一个重要环节。

目前课程设计尤其是工艺过程计算中主要还是手工计算,大量的手工计算会耗费学生过多的时间,使学生对化工设计产生畏难心理;同时需要的一些数据难以从文献中获得,教师在选题时受到限制,难以反映化工发展的实际,降低了学生对课题的兴趣。

我校化工原理教研室在气液传质过程及设备方面做了大量工作,依托这一优势,课程设计中经常选择精馏装置设计作为课题。

设计中要求学生首先根据给定的数据确定精馏塔的最优回流比,然后按最优回流比进行工艺计算得到精馏塔工艺数据,接着进行塔板设计,最后完成设备设计。

为了提高设计效率,我校教师开发出塔板设计软件、换热器设计软件。

而在工艺计算方面虽开发了乙醇2水系统的回流比优化程序,但对于更多物系的工艺计算还没有很好的办法。

通用化工软件已经在现代化工设计中得到广泛应用,极大地提高了设计的效率和质量。

As 2pen Plus 是其中使用较多的过程模拟软件,它由美国AspenTech 公司于上世纪80年代初推向市场,经过多年的发展完善,目前的版本配有完备的物性模型和全面的单元操作模型,并且具有方便直观的数据输入输出接口,可广泛用于各种流程的模拟计算。

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2012.08总第267期摘要:Aspen Plus是针对化工为代表的功能强大的过程系统模拟软件,本文介绍了如何将其引入化工设计环节。

教学实践表明,使用软件模拟可以节省计算量、提高效率,培养学生解决工程问题的能力,与手工计算的差异对比分析原因,巩固化工原理知识。

关键词:Aspen Plus;化工设计;教学实践中图分类号:G642.0文献标识码:A文章编号:1671-0568(2012)23-0093-02*本文系中国矿业大学(北京)大学生创新性实验计划项目“基于现代化工软件AspenPlus的碳酸二甲酯工艺设计”(编号:110313y)的阶段性成果。

一、引言化工设计是指对化工过程的设计,通过设计一系列的单元设备操作,将其合理地组合起来,从而实现从原料的输入到产品的输出。

[1]化工设计课程是高校化学工程与工艺专业的一门重要的专业必修课,是在学生学完专业基础理论课《化工原理》、《化学反应工程》、《化工热力学》及主要专业课《化工工艺学》、《化工仪表自动化》、《化工设备》后,所开设的一门综合性实践教学课程。

近年来,随着计算机技术在化工生产及过程设计应用上的快速发展,掌握先进的计算机控制与设计技术,以适应行业的发展,显得尤为重要。

Aspen Plus是一种适应化工工程日益综合化、大型化、复杂化趋势,已全方位应用于化工过程研究、开发、设计、仿真、生产过程控制、优化及技术改造等的大型软件,具有最适用于工业、且最完备的物性系统。

它计算精准,是目前国内外化工设计院使用的主流软件。

[2]将Aspen Plus应用于化工设计课程教学,不仅可以培养学生学习兴趣和计算机应用能力,而且为学生将来从事相关行业的工作打下坚实的基础。

Aspen Plus是一款针对以化工为代表的过程系统模拟软件,其设计基础是以“三传一反”和化工系统工程为核心的化工专业知识,本文结合Aspen Plus在化工设计教学中的应用实践粗谈教学体会。

二、教学现状分析中国矿业大学(以下简称“我校”)化学工程与工艺专业的本科生培养方案中,主要在第五和第六学期开设专业基础理论课和重要的专业课程,如《化工原理》、《化学反应工程》、《化工热力学》和《化工分离工程》等。

在第六学期开设《计算机化工应用》,通过对Aspen Plus软件的理论学习与上机实践,让学生掌握流体输送单元、传热单元、分离单元等单元操作的仿真设计和流程模拟;通过学期末的《化工原理课程设计》的手工计算,让学生熟悉和掌握化工设计的基本原理和方法,并辅以AspenPlus软件进行流程模拟,刘保柱等]和孙兰义等将软件用于化工原理课程设计教学中取得了很好的效果。

[3,4]在第七学期开设的《化工专业综合设计》和第八学期的毕设环节,要求学生设计化工厂,针对指定的化工生产系统进行模拟和优化。

通过这一系列课程的学习,使学生从简单的单元操作模块模拟,过渡到对整个化工生产系统的模拟和优化;从基础的计算机操作的学习,转向解决设计型和综合型的复杂问题;从理论知识的学习转向工程实践能力的培养,最终达到培养学生综合运用专业理论知识和计算机技术解决实际工程问题的能力的目的。

2011年,我校购买了用于教学的Aspen公司的“Uni-versity package for Process Engineering”5年使用权(可同时使用150人),给学生提供了学习先进设计工具的机会,也给《计算机化工应用》课程提供了上机保证,使我校化工专业的设计软件与国际接轨,提高了学生的竞争力。

Aspen Plus是一个功能强大的通用过程仿真软件,但要灵活掌握、使用软件,学习起来仍有相当难度。

软件是全英文的操作界面,对学生的专业英语水平也提出了更高的要求。

为了使学生能在给定时间内掌握软件的基本用法并利用它完成设计任务,利用有限学时,在教学环节介绍软件的使用步骤、用户界面;物性计算模型的选择;流体输送单元选择pump和valve;传热单元选择heater和heatX;分离器选择flash2和sep;塔器选择DSTWU和RadFrac;反应器选择RStoic、Rplug和RCSTR等典型的单元模块进行教学,让学生学习典型单元模块的基本设置方法,通过单元模块的仿真模拟,掌握软件的工作原理,学会分析仿真模拟结果,并结Aspen Plus在化工设计中的应用实践与探索*曹俊雅,王光耀,朱凯,杨萨莎,蒋艳彩(中国矿业大学[北京]化学与环境工程学院,北京100083)932012.08总第267期中旬(高等教育研究)合化工原理课程设计中的手工计算结果,进行对比分析。

在教学环节中,通过屏幕捕捉软件制作单元操作模拟视频,通过软件的Next专家导航系统和强大的在线帮助功能,可以使学生较快地掌握软件的基本使用功能。

需要注意的是,在用软件模拟仿真之前,要求学生掌握手工计算的方法和原理,通过对比手工计算和软件模拟的差异学会分析原因。

三、教学实例探讨以精馏模拟为例,模拟对象是乙苯———苯乙烯系统一级精馏塔,进料条件为:乙苯28.4%(质量分数),苯乙烯71.6%(质量分数),流率1000kg/h,压力0.12MPa,温度30?C;精馏塔塔压0.02MPa;要求99.8%的乙苯从塔顶排出,99.9%的苯乙烯从塔底排出,确定精馏塔的理论板数、回流比和最佳进料板位置。

首先用DST-WU模块进行精馏塔的简捷计算,确定出回流比、理论板数等基本参数,模拟流程图见图1。

图1精馏分离乙苯-苯乙烯模拟流程图(DSTWU)添加完物流后即完成了基本的流程输入;从数据库中添加本模型所需的乙苯和苯乙烯组分;物性方法选择NRTL模型;定义进料物料流股,操作单元模块定义时初选回流比为最小回流比的1.5倍,输入流出物和塔釜液的产品回收率,即可完成数据的输入,进行模拟。

计算的物流结果见表1,最小回流比为12.13,最小理论板数为55块,进料板为第48块。

表1塔计算结果(DSTWU)将计算选项中选择“生成回流比———理论板数关系表”,此结果对选取合理的理论板数很有参考价值;然后通过“plo”进行绘图,见图2,合理的理论板数可在图中曲线斜率绝对值较小的区域(80~0之间)选择,回流比选择为25,理论板数选为85。

图2精馏塔理论板数和回流比关系曲线然后,用RadFrac模块进行严格计算,物料组分信息都不变,流程图中只需将DSTWU模块换成RadFrac模块,重新连接流股,根据DSTWU简捷计算的结果设定模块参数,运行结果如表2所示。

通过浓度分布剖形结果表可知,在16块板处的组分质量分数与进料组成较为接近,把进料板数设为16重新运行,进行校核计算。

还可以通过灵敏度分析工具选择最佳进料板位置,进行优化设计。

表2RadFrac模拟组分浓度分布剖形结果(质量分数)Aspen Plus是功能强大的流程模拟软件,把AspenPlus软件应用到化工设计中,可以减轻计算工作量,提高设计效率和质量,提高学生的学习兴趣,让他们更好地巩固和提高化工原理知识,促进他们提升解决工程实际问题的能力,为教学改革开辟新的路径。

参考文献:[1]王华,张国涛.化工设计课程教学改革建议[J].广州化工,2010,38(6).[2]王帅等.Aspen Plus在化工专业教学中的应用[J].化工时刊,2010,24(2).[3]刘保柱等.Aspen Plus应用于化工原理课程设计的实践[J].化工高等教育,2007,(2).[4]孙兰义等.Aspen Plus在化工原理课程设计教学中的应用[J].广州化工,2009,36(12).理论板数苯乙烯乙苯10.0530110.94698920.0669450.93305530.0841740.91582640.1055480.89445250.1320870.86791360.1649250.83507570.205140.7948680.2534390.74656190.3097020.690298100.372570.62743110.4393760.560624120.5066080.493392130.5707440.429256140.6290280.370972150.6798580.320142160.7227330.277267170.7579680.242032180.7863510.213649190.8088730.191127200.8265420.173458210.8402870.159713220.850910.14909230.8590820.140918240.8653440.134656参数进料塔顶馏出液塔釜液温度(C)20.084.795.6压力(bar) 1.20.20.2质量流量(kg/h)1000.00284.15715.85乙苯质量流量(kg/h)284.00283.4320.568苯乙烯质量流量(kg/h)716.000.716715.284乙苯质量分率0.2840.997778ppm苯乙烯质量分率0.720.0030.99994。

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