《化工流程模拟实训—Aspen-Plus教程(孙兰义主编)》配套PPS课件第3章-物性方法
《化工流程模拟实训—Aspen Plus教程(孙兰义主编)》配套PPS课件第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
极性 物系
物 系
电解质？
非极性 物系
真实？
电解质
ELECNRTL
非电解质
参考（b）
真实
PENG-ROB RK-SOAVE PR-BM RKS-BM
虚拟& 真实
>1atm CHAOSEA BK10 GARYSON
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
Redlich-Kwong HF Hexamerization model Redlich-Kwong Ideal gas Hayden-O'Connell Nothnagel Redlich-Kwong Ideal gas
Redlich-Kwong Redlich-Kwong-Soave Hayden-O'Connell Ideal gas Redlich-Kwong
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》
《化工流程模拟实训—Aspen Plus教程(孙兰义主编)》配套PPS课件第7章 分离单元模拟PartB
第7章分离单元模拟Part B 作者：武佳孙兰义第7章分离单元模拟Part B⏹7.1 概述⏹7.2 精馏塔的简捷设计模块DSTWU ⏹7.3 精馏塔的简捷校核模块Distl⏹7.4 精馏塔的严格计算模块RadFrac ⏹7.5 塔板和填料的设计与校核⏹7.6 连续萃取模块Extract⏹7.7 吸收示例7.1 概述模块说明功能适用对象DSTWU 使用Winn-Underwood-Gilliland方法的多组分精馏的简捷设计模块确定最小回流比、最小理论板数以及实际回流比、实际理论板数等仅有一股进料和两股产品的简单精馏塔Distl 使用Edmister方法的多组分精馏的简捷校核模块计算产品组成仅有一股进料和两股产品的简单精馏塔RadFrac 单个塔的两相或三相严格计算模块精馏塔的严格核算和设计计算普通精馏、吸收、汽提、萃取精馏、共沸精馏、三相精馏、反应精馏等Extract液-液萃取严格计算模块液-液萃取严格计算萃取塔MultiFrac严格法多塔蒸馏模块对一些复杂的多塔进行严格核算和设计计算原油常减压蒸馏塔、吸收/汽提塔组合等SCFrac简捷法多塔蒸馏模块确定产品组成和流率、估算每个塔段理论板数和热负荷等原油常减压蒸馏塔等PetroFrac石油蒸馏模块对石油炼制工业中的复杂塔进行严格核算和设计计算预闪蒸塔、原油常减压蒸馏塔、催化裂化主分馏塔、乙烯装置初馏塔和急冷塔组合等RateFrac非平衡级速率模块精馏塔的严格核算和设计计算蒸馏塔、吸收塔、汽提塔、共沸精馏、反应精馏等DSTWU是多组分精馏的简捷设计模块，针对相对挥发度近似恒定的物系开发，用于计算仅有一股进料和两股产品的简单精馏塔。
DSTWU模块用Winn-Underwood-Gilliland方法进行精馏塔的简捷设计计算。
通过Winn方程（之后Fenske对Winn方程进行了完善）计算最小理论板数，使用Underwood方程计算最小回流比，根据Gilliland关联图来确定操作回流比下的理论板数或一定理论板数下所需要的回流比。
化工流程模拟实训：Aspen Plus教程 第4章简单单元模拟
单一的混合器Mixer不能同时混合物流、 热流、功流。
4.1.1 混合器 Mixer
出口物流的压力（或 模块压降） 出口物流的有效相态
Mixer计算时需要指定
如果不指定压力或压降，模块将自动默认进 料的最低压力为出口物流的压力。
4.1.1 混合器 Mixer
例4.1.1 将下表中的三股物流混合，求混合后的产品温度、
4.3.1两相闪蒸器Flash2
1.闪蒸设定 ( Flash Specifications)
需要规定温度、压力、气相分率、热负荷这四个参 数中的任意两个。
4.3.1两相闪蒸器Flash2
2.有效相态 ( Valid Phase)
汽-液相(Vapor-Liquid) 汽-液-液相(Vapor-Liquid-Liquid) 汽-液-游离水相(Vapor-Liquid-Free Water) 汽-液-污水相 (Vapor-Liquid-Dirty Water)
Flash3 Decanter Sep
Sep2
4.3.1 两相闪蒸器Flash2
4.3.1两相闪蒸器Flash2
Flash2 模块的连接图如下：
4.3.1两相闪蒸器Flash2
Flash2 模块的模型参数有：
1.闪蒸设定 ( Flash Specifications) 2.有效相态 ( Valid Phase) 3.液沫夹带 ( Liquid Entrainment in Vapor Stream)
需要规定温度、压力、气相分率、热负荷这四个参 数中的任意两个。
4.3.2 三相闪蒸器Flash3
2.关键组分 ( Key Component)
指定关键组分后，含关键组分多的液相作为第二液 相，否则默认密度大的液相作为第二液相。
Aspen Plus 课程讲义-全部PPT
-23-
操作基础
ASPEN PLUS入门
汤吉海 2006年8月
-24-
2.2 ASPEN PLUS使用初步
化工流程模拟系统的使用步骤 ASPEN PLUS软件窗口界面简介
演示教学
练习一
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化工流程模拟系统的使用步骤
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ASPEN PLUS软件使用基本步 骤
主窗口界面：绘图工作区和数据浏览窗口 基本设置 模拟流程图的绘制 组分定义 热力学方法的定义 流股数据和过程数据的输入 模拟执行过程 查看结果 专家支持系统
AspenTech公司在随后的时间里又先后兼并了20多个在各 行业中技术领先的公司（如B-JAC International, Inc. 、 Dynamic Matrix Control Corporation、ICARUS Corporation 、PIMS business group from Bechtel Corp. 、Hyprotech Ltd. 等），成为为过程工业提供从集 散控制系统（DCS）到企业资源计划(ERP)全方位服务的 公司。
模拟计算以交互方式分析计算结果，按模拟要求修 改数据，调整流程。
提供了包括拷贝、粘贴等目标管理功能，能方便地 处理复杂的流程图。
DXF格式接口可以将Model Manager中的流程图按 DXF标准格式输出，再转换成其他CAD系统如 AUTOCAD所能调用的图形文件。
丰富的物性数据库和单元模型库，强大的流程分析 与优化功能等。
概述
ASPEN PLUS入门
汤吉海 2006年8月
-1-
主要内容
概述 操作基础 分离过程模型 反应器模型 换热器模型 模型分析功能 热力学性质计算
-2-
化工步骤模拟实训-AspenPlus教学教程简单单元模拟
4.3.2 三相闪蒸器Flash3
1.闪蒸设定 ( Flash Specifications)
需要规定温度、压力、气相分率、热负荷这四个参 数中的任意两个。
出口物流的有效相态
如果不指定压力或压降，模块将自动默认进 料的最低压力为出口物流的压力。
4.1.2 分流器 FSplit
例4.1.2 将三股进料通过分流器分成三股产品 PRODUCT1、PRODUCT2、PRODUCT3，进料 物流依然选用例4.1.1的三股进料，物性方法选用 CHAO-SEA。 要求：①物流PRODUCT1的摩尔流率为进料的 50%；②物流PRODUCT2中含有10kmol/hr的 正丁烷。
4.3.4 组分分离器Sep
4.3.4 组分分离器Sep
Sep 模块的连接图如下：
4.3.4 组分分离器Sep
Sep 模块的模型参数有 ：
1. 设定(Specifications) 2. 进料闪蒸(Feed Flash) 3. 出料闪蒸(Outlet Flash)
4.3.4 组分分离器Sep
4.1.1 混合器 Mixer
出口物流的压力（或
Mixer计算时需要指定 模块压降）
出口物流的有效相态
如果不指定压力或压降，模块将自动默认进 料的最低压力为出口物流的压力。
4.1.1 混合器 Mixer
例4.1.1 将下表中的三股物流混合，求混合后的产品温度、 压力及各组分流率，物性方法选用CHAO-SEA。
可以通过指定产品分率（Split Fraction ，产品流率与进料总流率的比值）、质量 流率、摩尔流率、体积流率或组分流率（ 需要确定出口产品的参数。
《化工流程模拟实训—Aspen Plus教程(孙兰义主编)》配套PPS课件第5章 流体输送单元模拟
第5章流体输送单元模拟作者：王丁丁孙兰义目录⏹5.1 概述⏹5.2 泵Pump⏹5.3 压缩机Compr⏹5.4 多级压缩机Mcompr ⏹5.5 阀门Valve⏹5.6 管段Pipe⏹5.7 管线系统Pipeline5.1 概述Aspen Plus提供6种流体输送单元模块（Pressure Changers）5.2 泵Pump⏹Pump模块用于模拟两种设备●泵（Pump）泵是把机械能转换成液体的能量，用来给液体增压和输送液体的流体机械。
●水轮机（Turbine）水轮机是把水流的能量转换为旋转机械能的动力机械，它属于流体机械中的透平机械。
5.2 泵Pump——连接 泵Pump连接示意图输入参数输出结果出口压力（Discharge pressure）所需功率（Fluid power/Brake power）压力增量（Pressure increase）所需功率（Fluid power/Brake power）压力比率（Pressure ratio）所需功率（Fluid power/Brake power）指定功率（Power required）出口压力（Discharge pressure）特性曲线（Use performance curve to determine discharge conditions）所需功率（Fluid power/Brake power）⏹泵Pump模块有5种计算形式出口压力、泵的水力学效率和驱动机效率⏹常用参数指定：指定模型指定参数指定效率⏹特性曲线有三种输入方式：●列表数据Tabular Data●多项式Polynomials●用户子程序User Subroutines⏹特性曲线的数目，有三个选项：●操作转速下的单根曲线Single curve at operating speed；●参考转速下的单根曲线Single curve at reference speed；●不同转速下的多条曲线Multiple curves at different speeds .选择曲线形式设定特性曲线变量选择曲线数目⏹在Curve Data页面中输入特性曲线数据：●特性曲线变量的单位Units of curve variables●每根曲线特性数据表如Head vs. flow tables●每根曲线的对应转速Curve speeds曲线变量单位曲线对应转速输入流量—扬程数据在Efficiencies页面中输入效率数据：输入流量—效率数据当泵的操作转速与特性曲线的转速不同时，还要输入操作转速数据：规定操作转速用多项式表示特性曲线：输入多项式系数5.2 泵Pump ——NPSHR （1）⏹汽蚀余量又叫净正吸头NPSH ，是表示汽蚀性能的主要参数。
化工流程模拟实训：Aspen Plus教程 第9章流程选项与模型分析工具
9.1.2 计算器
Fortran语句的编写
✓ 编写Fortran语句时，需要注意： ✓ 第1列不能以字母C开头； ✓ 第2列空白，不能进行编写； ✓ 第3列至第5列用于进行语句的解释说明； ✓ 执行的语句必须是从第7列或后面的列开始书写； ✓ 变量的名字不要以IZ或ZZ开头； ✓ 变量的名字须控制在7个字符以内。
编写Fortran语句
9.1.2 计算器
例9.2
例2.1中已经建立异丙苯的生产流程，其冷凝器 压降设置为0.7kPa，现设定冷凝器的压降与冷凝器 入口物流体积流率的关系为ΔP=-0.2V2，其中，压 降ΔP单位为kPa，体积流率V单位为m3/hr，计算此 时冷凝器的出口压力。
9.1.3 传递模块
流程选项与模型分析工具
9.1 流程选项
9.1.1 设计规定 9.1.2 计算器 9.1.3 传递模块 9.1.4 平衡模块
9.2 模型分析工具
9.2.1 灵敏度分析 9.2.2 优化及约束条件 9.2.3 数据拟合 9.2.4 工况分析
9.2.1 灵敏度分析
灵敏度分析（Sensitivity）是检验过程改变如何对关键操 作变量和设计变量产生影响的工具，用户可以用它改变一 个或多个流程变量并研究该变化对其它流程变量的影响。 ✓ 操纵变量 ✓ 采集变量
流程选项与模型分析工具
9.1 流程选项
9.1.1 设计规定 9.1.2 计算器 9.1.3 传递模块 9.1.4 平衡模块
9.2 模型分析工具
9.2.1 灵敏度分析 9.2.2 优化及约束条件 9.2.3 数据拟合 9.2.4 工况分析
9.1.1 设计规定
➢ 采集变量：指定期望值
可以是流程变量或含某些流程变量的函数（此函数可以 是任意涉及一个或多个流程变量的合法Fortran表达式）
《化工流程模拟实训—AspenPlus教程（孙兰义主编）》配套PPS课件第6章换热器单元模拟
《化工流程模拟实训—AspenPlus教程（孙兰义主编）》配套PPS课件第6章换热器单元模拟第6章换热器单元模拟作者：全本军孙兰义换热器单元模拟6.1 概述6.2 换热器Heater6.3 换热器HeatX6.1 概述1、如：开水锅炉、水杯、冰箱、空调等。
2、是许多工业部门广泛应用的通用工艺设备。
通常，在化工厂的建设中，换热器约占总投资的11％～40％。
换热器定义：换热器是用来改变物流热力学状态的传热设备。
Aspen Plus 换热器单元模块说明：模块说明功能适用对象Heater加热器或冷却器改变一股物流的热力学状态加热器、冷却器、仅涉及压力的泵、阀门或压缩机HeatX两股物流换热器模拟两股物流换热过程管壳式换热器、空冷气、板式换热器MHeatX 多股物流换热器模拟多股物流换热过程LNG 换热器等Heater模型用于模拟单股或多股物流，使其变成某一特定状态下的单股物流；也可通过设定条件来求已知组成物流的热力学状态。
Heater可以进行以下类型的单相或多相计算：1.求已知物流的泡点或者露点2.求已知物流的过热或者过冷的匹配温度3.计算物流达到某一状态所需热负荷4.模拟加热器（冷却器）或换热器的一侧5.模拟泵、压缩机、压缩机（仅改变压力，不涉及功率）进料物流（任意股）出口物流热流率（可选）热流率（可选）倾析水（可选）物料流热流入口至少一股物料流入口任意股热流可选的出口一股物料流出口一股热流可选的一股水倾析物流可选的典型的Heater 流程连接图Heater模型设定参数闪蒸规定(Flash specifications)有效相态(ValidPhase)温度Temperature蒸汽Vapor-Only压力Pressure液体Liquid-Only温度Temperature change固体Solid-Only蒸汽分率Vapor fraction汽-液Vapor-Liquid过热Degrees of superheating汽-液-液Vapor-Liquid-Liquid 过冷Degrees of subcooling液-游离水Liquid-Freewater热负荷Heatduty汽-液-游离Vapor-Liquid-Freewater Heater模型有两组模型设定参数：闪蒸规定与有效相态注意：指定压力(Pressure)，当指定值>0时，代表出口的绝对压力值；当指定值≤0，代表出口相对于进口的压力降低值。
化工流程模拟实训：Aspen Plus教程 第10章工艺流程模拟
10.1 带循环的工艺流程模拟
主流程处理顺序
从 原 料 物 流 (Feed streams) 到 产 物 物 流 (Product streams)的流程顺序，称为主流程处理顺序(Main Flow Processing Sequence) 。 S9 S10
U7 S1 U1 S2 U2 S3 U3 S4 U4 S6 U5 S7 U6 S8
撕裂流
撕裂流是Aspen Plus给出其初始估值的一股物流，并 且该估值在迭代过程中逐次更新，直到连续的两个估值 在规定的容差范围内为止 撕裂流与循环物流是相关的，但又与循环物流不一样 要 确 定 由 Aspen Plus 选 择 的 撕 裂 流 ， 可 在 Control Panel（控制面板）中的“Flowsheet Analysis（流 程分析）”页面查看 用户确定的撕裂流可在Convergence/Tear页面进行 规定 为撕裂流提供估计值可以促进或者加快流程收敛（极力 推荐，否则缺省值为零） 如 果 输 入 了 “ 回 路 ” 中 的 某 个 物 流 的 信 息 ， Aspen Plus会自动设法把该物流选为撕裂流
苯乙烯的生产——问题描述
6. 物流7在两相闪蒸器G中冷却到50℃，得到富含H2的物 流9，去流程的其他部分。物流8在分相器H中进一步冷却到 25℃，分离出水相物流11和有机相物流10； 7. 物流10在精馏塔J中进行乙苯和苯乙烯的分离，塔底得 到富含苯乙烯的物流12；塔顶得到富含乙苯的物流2，经过 冷却器K被冷却得到物流15。 该工艺过程的进料条件： 物 流 1 ： 纯 乙 苯 ， 摩 尔 流 率 为 45.35kmol/hr ， 温 度 为 25℃，压力为0.1MPa； 物 流 14 ： 纯 水 ， 摩 尔 流 率 为 18.14kmol/hr ， 温 度 为 25℃，压力为0.1MPa。
《化工流程模拟实训—Aspen Plus教程(孙兰义主编)》配套PPS课件第9章 流程选项与模型分析工具
第9章流程选项与模型分析工具作者：毕欣欣孙兰义为方便用户可以控制以及分析流程，Aspen Plus提供了一些有用的工具，这些工具设置在数据浏览窗口（Data Browser）的流程选项(Flowsheeting Options)和模型分析工具（Model Analysis Tools）目录下。
流程选项主要包括设计规定(Design Spec)、计算器(Calculator)、传递模块( Transfer ) 、平衡模块( Balance ) 。
模型分析工具主要包括灵敏度分析（Sensitivity）、优化（Optimization）、约束（Constraint）、数据拟合(Data Fit)以及工况分析(Case Study)。
9.1 流程选项9.1.1 设计规定9.1.2 计算器9.1.3 传递模块9.1.4 平衡模块9.2 模型分析工具9.2.1 灵敏度分析9.2.2 优化及约束条件9.2.3 数据拟合9.2.4 工况分析采集变量：指定期望值可以是流程变量或含某些流程变量的函数（此函数可以是任意涉及一个或多个流程变量的合法Fortran表达式）操纵变量：被调整使采集变量接近期望值可以是一个模块输入变量、过程进料物流变量或其它模拟输入变量；模拟计算出的量不能作为操纵变量设计规定的目标是期望值等于计算值，模拟时需要规定容差，在该容差范围内满足目标函数关系，停止迭代计算。
设计规定中实际满足的方程是：∣规定值-计算值∣<容差设计规定会产生必须迭代求解的回路，缺省情况下，Aspen Plus为每个设计规定生成一个收敛模块并将收敛模块排序。
设计规定在计算时，将物流或模块输入页中提供的操纵变量的值作为初值，为操纵变量提供一个合适的初值有助于减少设计规定收敛计算的迭代次数。
定义一个设计规定一般包括以下5个步骤：✓建立设计规定；✓标识设计规定中的采集变量；✓为采集变量或函数指定期望值并指定容差；✓标识操纵变量，并指定该操纵变量的上下限；✓输入可选的Fortran语句。
化工流程模拟实训—AspenPlus教程孙兰义主编》配套PPS第10章工艺流程模拟幻灯片PPT
输 入 物 流 FEED1 和 FEED2 进 料 条 件 ， 模 块 DIST1和DIST2参数，运行模拟，控制面板显示 错误，流程不收敛。 在 Control Panel （ 控 制 面 板 ） 中 的 “Flowsheet Analysis（流程分析）”页面查看 默认撕裂流为RECY-H2O、RECYCLE。
化工流程模拟实训—
AspenPlus教程孙兰义主
编》配套PPS第10章工艺
流程模拟幻灯片PPT
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苯乙烯的生产——问题描述
6. 物流7在两相闪蒸器G中冷却到50℃，得到富含H2的物 流9，去流程的其他部分。物流8在分相器H中进一步冷却到 25℃，分离出水相物流11和有机相物流10；
7. 物流10在精馏塔J中进行乙苯和苯乙烯的分离，塔底得 到富含苯乙烯的物流12；塔顶得到富含乙苯的物流2，经过冷 却器K被冷却得到物流15。
牛顿法收敛速度快，但计算量大。
10.1 带循环的工艺流程模拟
增大迭代次数
选择收敛方法
10.1 带循环的工艺流程模拟
用户自定义撕裂物流
化工流程模拟实训AspenPlus教程第三章换热器单元模拟
作者：全本军 孙兰义
换热器单元模拟
6.1 概述 6.2 换热器Heater 6.3 换热器HeatX
6.1 概述
换热器定义：换热器是用来改变物流热力学状态的水杯、冰箱、空调等。 2、是许多工业部门广泛应用的通用工艺设备。通常，在化工厂的 建设中，换热器约占总投资的11％～ 40％ 。
注意：指定压力(Pressure)，当指定值>0时，代表出口的绝对压力值； 当指定值≤0，代表出口相对于进口的压力降低值。
6.2 换热器Heater
Heater的常用的几种闪蒸规定组合
压力（或压降）与右列之一 出口温度或温度改变与右列之一
出口温度 热负荷或者入口热流率 汽化分率 温度改变 过冷度或过热度 压力 热负荷 汽化分率
Aspen Plus 换热器单元模块说明：
模块 Heater HeatX MHeatX
说明
加热器或 冷却器
两股物流 换热器
多股物流 换热器
功能 改变一股物流的热力学状态
模拟两股物流换热过程 模拟多股物流换热过程
适用对象 加热器、冷却器、仅涉及 压力的泵、阀门或压缩机 管壳式换热器、空冷气、
板式换热器
典型的HeatX流程连接
入口热物流
出口冷物流 倾析水 （可选）
入口冷物流
出口热物流 倾析水
（可选）
6.2 换热器HeatX
Heatx的模型设定参数
HeatX 的设定要从HeatX的 Specification页面进行操作，有 四组设定参数：
1、计算类型（Calculation） 2、流动方式（Flow arrangement） 3、运算模式（Type） 4、换热器设定（Exchanger specification）
《化工流程模拟实训—Aspen Plus教程(孙兰义主编)》配套PPS课件第2章 图形界面与流程建立
第2章图形界面与流程建立作者：毕欣欣孙兰义图形界面与流程建立2.1 图形界面2.2 建立流程模拟2.3 输入数据2.4 运行模拟2.5 查看结果标题栏菜单栏Next按钮模拟初始化结果显示数据浏览按钮流程显示窗口模块库主要图标功能介绍图标说明功能下一步Next 指导用户进行下一步的输入数据浏览Data Browser 浏览、编辑表和页面控制面板Run Control Panel 显示运行过程，并进行控制初始化Reinitialize 重新计算，不使用上次的计算结果开始运行Start 输入完成后，开始计算结果显示Check results 显示模拟计算的结果状态指示符号符号意义该表输入未完成该表输入完成该表中没有输入，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，但生成结果后输入发生改变例2.1 苯和丙烯反应生成异丙苯，求产品PRODUCT 中异丙苯的摩尔流率条件：原料FEED ，105℃，0.25MPa , 苯、丙烯摩尔流率各18kmol/hr 反应器REACTOR ，绝热操作，0.1MPa ，丙烯转化率90%，反应方程式：冷凝器COOLER ，出口温度54℃，压降为0.7kPa 分离器SEP ，绝热操作，压降为6636912C H C H C H +→步骤输入数据建立流程图运行模拟查看结果启动Aspen Plus保存文件添加模块及物流全局设置输入组分物性方法进料参数模块参数启动Aspen Plus选择模板General with Metric Units运行类型Run Type选择Flowsheet 启动User Interface，选用Template设置保存类型：点击菜单栏Tools∣Options，General ∣Save options设置文件的保存类型*.apw，文档文件，二进制存储，包含输入规定、模拟结果和中间收敛信息；*.bkp，运行过程的备份文件，ASCⅡ存储，包含输入规定、结果信息；*.apwz，综合文件，二进制存储，包含模拟过程中的所有信息。
2019-《化工流程模拟实训—AspenPlus教程孙兰义主编》配套PPS课件第10章工艺流程模拟-文档资料
Calculation Sequence U1，(U2，U3，U4，U5)，U6 U1，(U3，U4，U5 ，U2)，U6 U1，(U4，U5 ，U2，U3)，U6 U1，(U5 ，U2，U3，U4)，U6
10.1 带循环的工艺流程模拟
撕裂流
撕裂流是Aspen Plus给出其初始估值的一股物流，并 且该估值在迭代过程中逐次更新，直到连续的两个估值 在规定的容差范围内为止
10.1 带循环的工艺流程模拟
主流程处理顺序
从原料物流(Feed streams)到产物物流(Product
streams)的流程顺序，称为主流程处理顺序(Main Flow
Processing Sequence) 。
S9
S10
U7
S1
S2
S3
S4
S6
S7
S8
U1
U2
U3
U4
U5
U6
S5
R1
MIXER
FSPLIT
FSPLIT
S6
10.1 带循环的工艺流程模拟
撕裂流举例
哪个是循环物流？
S7 S6
哪个可能是撕裂流？
S7和S6 S2和S4 S3
哪个是最好的撕裂流选择？
S3（只需要一个撕裂流，而其它选择都是两个）
10.1 带循环的工艺流程模拟
撕裂流与计算顺序的关系
10.1 带循环的工艺流程模拟
改变撕裂物流
选择物流RECY-H2O和ORG为撕裂物流（Tear streams）
初始化后，重新运行模拟，控制面板依然出现警告和错 误，此时需要修改收敛算法。
10.1 带循环的工艺流程模拟
改变收敛算法
化工流程模拟实训：Aspen Plus教程 第10章工艺流程模拟
Product
Compositional Recycle
Feed
Thermal Recycle
最新编辑ppt
3
10.1 带循环的工艺流程模拟
循环回路的种类
独立循环回路(Independent Loop)
S8
S1
S2
S3
S4
S5
S6
S7
U1
U2
U3
U4
U5
U6
U7
R1
R2
S9
嵌套循环回路(Nested Loop) S8
第10章 工艺流程模拟
作者：王丁丁 孙兰义
最ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ编辑ppt
1
目录
10.1 带循环的工艺流程 10.2 工艺流程模拟
最新编辑ppt
2
10.1 带循环的工艺流程模拟
化工流程中的循环回路
大多数化工流程模拟都存在循环回路，存在两种循环： 组分循环（循环质量和能量） 热量循环（仅仅循环能量）
Purge
布洛伊顿拟牛顿法对迭代变量进行修正时，考虑了变量间的
交互作用，特别适用于求解变量间存在较强交互作用的情况，
并且在接近收敛值时，仍然具有很高的收敛速度；
牛顿法收敛速度快，但计算量大。
最新编辑ppt
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10.1 带循环的工艺流程模拟
增大迭代次数
选择收敛方法
最新编辑ppt
16
10.1 带循环的工艺流程模拟
如果流程中存在循环物流，则需在包含循环物流的 流程段，迭代计算直至流程计算收敛。
最新编辑ppt
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10.1 带循环的工艺流程模拟
主流程处理顺序
从原料物流(Feed streams)到产物物流(Product
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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
极性 物系
物 系
电解质？
非极性 物系
真实？
电解质
ELECNRTL
非电解质
参考（b）
真实
PENG-ROB RK-SOAVE PR-BM RKS-BM
虚拟& 真实
>1atm CHAOSEA BK10 GARYSON
Ideal gas Hayden-O'Connell Nothnagel Redlich-Kwong Ideal gas
Ideal gas Hayden-O'Connell Nothnagel Redlich-Kwong Ideal gas
Ideal gas Hayden-O'Connell Nothnagel Redlich-Kwong Ideal gas HF Hexamerization model Ideal gas
Redlich-Kwong HF Hexamerization model Redlich-Kwong Ideal gas Hayden-O'Connell Nothnagel Redlich-Kwong Ideal gas
Redlich-Kwong Redlich-Kwong-Soave Hayden-O'Connell Ideal gas Redlich-Kwong
Wilson (using dataset 2)
WILS-HF
Wilson
WILS-GLR
Wilson (ideal gas and liquid enthalpy reference state)
WILS-LR WILS-VOL
Wilson (liquid enthalpy reference state) Wilson with volume term
WILSON WILS-RK WILS-LR WILS-GLR 否 NRTL NRTL-RK NRTL-2 UNIQUAC
UNIQ-RK UNIQ-2 UNIFAC UNIF-LL
UNIF-LBY UNIF-DMB
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
是 PRWS RKSWS SR-POLAR
否 PSRK RKSNHV2
图（b）
3.3 物性方法的选择
经验选取
活度系数模型
是 聚合度
有气相 缔合？
二聚物 HF六聚物
WILS-NTH WILS-HOC NRTL-NTH NRTL-HOC UNIQ-NTJ UNIQ-HOC
UNIF-HOC
WILS-HF
BK-10
Braun K-10
石油
SOLIDS
Ideal Gas/ Raoult's law/Henry's law /solid 冶金
activity coefficients
CHAO-SEA Chao-Seader corresponding states model 石油
GRAYSON Grayson-Streed corresponding states model 石油
STEAM-TA ASME steam table correlations
水或蒸汽
STEAMNBS NBS/NRC steam table equation of state
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
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
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
PRMHV2
Peng-Robinson with modified Huron-Vidal mixing rules
基于RK方程的物性方法PS NhomakorabeaKPredictive Redlich-Kwong-Soave
RKSWS
Redlich-Kwong-Soave with Wong-Sandler mixing rules
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
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
Redlich-Kwong-Soave Redlich-Kwong-Soave Redlich-Kwong-Soave
第3章 物性方法
作者：毕欣欣 孙兰义
物性方法
3.1 Aspen Plus数据库 3.2 Aspen Plus中的主要物性模型 3.3 物性方法的选择 3.4 定义物性集 3.5 物性分析 3.6 物性估算 3.7 物性数据回归 3.8 电解质组分
3.1 Aspen Plus数据库
• 是Aspen Plus的一部分，适用于每一个程序的运行， 包括PURECOMP、SOLIDS、AQUEOUS、
硫含量等
3.2 Aspen Plus中的主要物性模型
理想模型 • IDEAL SYSOP0
状态方程模 型
• Lee方程、PR方程、RK方程
活度系数模 • Pitzer、NRTL、UNIFAC、UNIQUAC、VANLAAR、
型
WILSON
特殊模型 • AMINES、BK-10、STEAM-TA
3.2 Aspen Plus中的主要物性模型
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
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
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
其他物性方法
SR-POLAR
Schwartzentruber-Renon
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
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》
系统数据库 INORGANIC、BINARY等数据库
• 与Aspen Plus的数据库无关，用户自己输入，用户需 内置数据库 自己创建并激活
• 用户需要自己创建并激活，且数据具有针对性，不是 用户数据库 对所有用户开放
3.1 Aspen Plus数据库
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