灵敏度分析报告aspen
Aspen教程-4高级功能
ASPEN PLUS 高级功能报告人：宋维仁导师：漆志文教授华东理工大学联合化学反应工程研究所2010年6月30日星期三1主要内容灵敏度分析设计规定工况研究Windows应用程序间的交互操作功能2本页已使用福昕阅读器进行编辑。
福昕软件（Ｃ）２００５－２０１０，版权所有，仅供试用。
灵敏度分析灵敏度分析模块是用来分析和研究一个或多个流程操作变量的改变对其它流程变量的影响，它是做工况研究的一个最有用的工具，你可以用灵敏度分析模块来生成随进料物流、模块输入参数或其它输入参数的变化的模拟结果表和图，还可以用它来验证一个设计规定的解是否在操作变量的变化范围内，你甚至还可以用它来做简单的过程优化。
下面我们就以回收废水中的DMF为例来说明相关操作。
3灵敏度分析例子单击此按钮，进入Data Browser窗口。
下面这个例子将演示如何使用灵敏度分析功能来考察精馏塔column的进料位置对塔釜物流W中DMF的质量分数的影响。
4新建灵敏度分析ID点击Model Analysis Tools中的Sensitivity，点击右边的New按钮，出现如右图的对话框（即新建一个灵敏度分析任务的名称，可以采用默认名称，也可重新命名）。
5命名因变量在S-1-Input-Define页中，单击New，新建一个因变量，并且输入这个因变量的名称。
在本例中因变量就是塔釜出料W中DMF的质量分数。
6定义因变量3.Type选择质量分数Mass Frac2.选择物流变量4.物流选择W，组分选择DMF。
1.此页用于定义因变量的类型和内容。
5.单击，进入下一操作。
7定义自变量在S-1-Input-Vary页中，定义自变量的类型和内容。
本例中自变量为精馏塔Column的进料位置。
输入自变量的考察范围和步长。
8分析结果表输入在此页中定义将要得到的灵敏度分析结果表格中要显示的内容。
在第一列中输入数字1，后面输入要列表的因变量名称或因变量的表达式。
至此，灵敏度分析模块已输入完毕，点击运行按钮。
Aspen精馏模拟灵敏度分析与优化实例use
（3）设计实例
常压操作连续筛板精馏塔设计，设计参数如下[1]： 进料组份：水 63.2%、甲醇 38.6%（质量分率）； 处理量：水甲醇混合液 55t/h； 进料热状态：饱和液相进料； 进料压力：125 kPa； 操作压力：110 kPa； 单板压降：≤0.7 kPa； 塔顶馏出液：甲醇量大于 99.5 %（质量分率） 塔底釜液： 水量大于 99.5 %；（质量分率）. 回流比：自选； 全塔效率：ET=52% 热源：低压饱和水蒸汽；
Aspen plus 精馏模拟 灵敏度分析与优化 实例教程 (甲醇-水系统)
仇汝臣 青岛科技大学化工学院
13376489639 8978122@ QQ群：182452945
北京中技培咨询服务中心
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Aspen plus 精馏模拟灵敏度分析与优化实例教程
1. Aspen Plus 简介
快速访问按钮类似. ·Next 按钮（N->）：设计过程的任意时刻点击它，系统都会自动跳转到当前应当进行的工
作位置，这为我们输入数据提供了极大的方便.
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2 Aspen Plus 模拟精馏简介
（1）塔模型分类
做塔新流程模拟分析必须先进行简捷塔计算--- 塔的初步设计. 计算结果为理论板数、 进料位置、最小回流比、塔顶/釜热负荷. 然后进行塔精确模拟分析，简捷塔计算结果做为精 确计算的输入依据. 本文以甲醇-水混合物系分离为例，首先介绍初步设计方法，然后介绍复 杂塔模拟计算。为初学者提供帮助。
Dstwu 要求定义组分的份的回收率. 计算得到两种组分的回收率为： 轻关键组分的回收率为 0.9983 重关键组分的回收率为 0.0029 ·定义再沸器和冷凝器的压力（Pressure） ·定义冷凝器类型（Condenser specifications） 选择全冷器（Total Condenser）
ASPEN
塔顶压力 进料压力 塔底压力 压降
10kpa 30 kpa 38.8kpa 0.8kpa
Page 13
回顾最初遇到的问题
输入：操作回流比为４ ** ERROR SPECIFIED REFLUX RATIO (4.0000) IS LESS THAN THE MINIMUM REFLUX RATIO (4.7118). 2*MINIMUM USED TO CALCULATE NUMBER OF STAGES.
1.5045e-09 3.1655e-05
ETHYL-01 STYRE-01
0.5 0.4
0.73326308 0.06473383
0.27139001 0.72857833
未能达到要求，需优化
Page 7
对压降进行灵敏度分析
0 得表格： ok 0.7 0.9 1.1 1.3 1.5 1.7 1.9 2.1 0.75516479 0.7551648 0.75516478 0.7551648 0.5 0.7551646 0.0428014 2 0.0428012 3 0.0428013 5 0.0428012 3 0.0428013 5
4.71181478 7 19.377901 30.969345 19.6928302 18.6928302 0.35789982 MMkcal/hr 0.35661627 MMkcal/hr 125.6367 C 147.574033 C 0.54499987
Actual reflux ratio: Minimum number of stages: Number of actual stages: Feed stage: Number of actual stages above feed: Reboiler heating required: Condenser cooling required: Distillate temperature: Bottom temperature: Distillate to feed fraction:
甲醇装置预精馏塔Aspen模拟任务书
甲醇装置预精馏塔Aspen模拟任务书一、模拟计算依据：1、原料处理量：学号后三位XXX × 100 kg/h；2、粗甲醇液进料组成如表1所示(质量分数)；进料条件为：液相进料温度60℃，进料压力140kPa，塔顶（分凝器气相出料）冷凝器压力130kPa，再沸器压力150kPa；3、分离要求：塔顶甲酸甲酯摩尔回收率为99.99%，塔顶甲醇摩尔回收率为0.7%。
4、物性方法：BWRS表1 进料组成表二、任务1、按计算依据，用简捷法（DSTWU模块）模拟计算预精馏塔以分离粗甲醇中的轻组分（建议实际回流比取最小回流比的1.5倍）。
2、在简捷模拟计算中，通过回流比随理论板数变化曲线，确定适宜回流比、理论板数。
及相应的进料位置、塔顶产品与进料的摩尔流量比（D/F)、最小回流比、最小理论板数、实际理论板数、进料位置以及塔顶温度。
3、根据简捷计算的结果，利用严格法（RadFrac模块）对预精馏塔进行严格计算，进料条件、冷凝器形式、冷凝器压力、再沸器压力、再沸器采用釜式再沸器、产品纯度要求以及物性方法与简捷法相同，用严格法核算任务2中的结果（简捷计算结果）是否达到回收率要求。
4、通过严格法（RadFrac模块）设计规定功能，调整回流比、馏出与进料量比以达到分离要求；5、通过Aspen灵敏度分析功能，在严格法中求取回流比随理论板数据的变化曲线，重新确定适宜回流比、理论板数。
6、绘制塔内温度分布曲线、塔内液相质量组成分布曲线、塔内的气相组成分布曲线。
7、书写模拟报告。
以下为选做部分（评优学生必做）6-1、通过Aspen灵敏度分析功能，在严格法中求取进料板位置与再沸器热负荷的关系曲线，重新确定进料板位置。
6-2、设实际塔板的塔板默弗里效率为60%，在严格法中重新设定塔板数、进料板位置；然后在严格法中初步设定塔板类型为浮阀，查看塔板的水力学性质；6-3、对塔进行校核计算，确定塔的结构尺寸、水力学性能、负荷性能。
Aspen精馏模拟灵敏度分析与优化实例use
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3. 精馏塔的简捷计算
·设计任务 确定理论塔板数 确定合适的回流比
·DSTWU 精馏模型简介
本例选择 DSTWU 简捷精馏计算模型. DSTWU 可对一个带有分凝器或全凝器一股进料和两种产品的蒸馏塔进行简捷精馏 计算. DSTWU 假设恒定的摩尔溢流量和恒定的相对挥发度
进入 Aspen Plus 后，出现图 1 所示的 Aspen Plus 软件操作界面.
图1
操作界面构成 ·标题条：在该栏目中显示运行标识. 在你给出运行名字之前，Simulation1 是缺省的标识. ·拉式菜单：Aspen Plus 的功能菜单. 这些下拉式菜单与 Windows 的标准菜单类似. ·工艺流程窗口：在该窗口中可以建立及连接所要模拟的工艺流程. ·模式选择按钮：按下此按钮你可以关闭插入对象的插入模式，并返回到选择模式. ·模型库：在这里列出建立模型可用的任何单元操作的模型.. ·状态域：显示当前有关运行的状态信息. ·快速访问按钮：快速执行 Aspen Plus 相应的命令。这些快捷按钮与其它 Windows 程序的
图 3.2-1
图 3.2-2
3.3 定义组份
本节任务： ·输入物料化学成份
单击 N-> 快捷键直到进入进料参数输入页，如图 3.3-1 所示.
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图 3.3-1
在此窗口中，我们可以定义流程中所涉及的化学组分. 定义方法有两种： 1) 可以在 component ID 或 component name 中直接输入组分的英文名称. 其中 Component ID 是该组分的代号，用户可以进行定义和修改. 2) 可以使用 Aspen plus 提供的 find 工具，查找 Aspen plus 提供的组份. 单击 find 按钮， 进入组份查找页，在对话框中输入组分的英文名称或分子式，也可以输入其部分字符串. 这 里我们输入甲醇分子式 CH4O（注意不能输入 CH3OH），点击 find now 按钮，查找结果出现 在下面列表中，如图 3.3-2.
(完整版)ASPEN错误及解决方法
ZERO FEED - BLOCK BYPASSED.Block:B17 Model: SEP* WARNINGZERO FEED TO THE BLOCK. BLOCK BYPASSEDBlock:B21 Model: HEATER* WARNINGZERO FEED TO THE BLOCK. BLOCK BYPASSEDBlock:B2 Model: MIXER答：此错误为该模块的进料为零，原因为前几个模块中出现零物流输出，建议检查流程中没有物料的流股。
若没有的话，设定撕裂流股，run- reconcile steam -tear steamWARNING IN THE "STREAM" PARAGRAPH WHICH BEGINS ONLINE 45 STREAM NAME: 1 COMPONENT MASS FLOWS OF SUBSTREAM: "MIXED" ARENORMALIZEDTO THE TOTAL MASS FLOW VALUE.答：在定义“Streams”（流股）的时候，原本应该是想按照质量分数或者摩尔分数来设置的，但是没有将“Composition”里默认的“Mole Flow”改为“Mole-Frac”或者“Mass-Frac”。
改过来就好了！ERRORDESIGN SPEC IS NOT SATISFIED BECAUSE ONE OR MORE MANIPULATEDVARIABLE IS AT ITS BOUND.答：有可能按你设置的distillate RATE无法满足设计规定的目标值两种情况：1.设计规定设置的参数有问题导致内部迭代计算振荡发散无法收敛2.塔规定的参数无法达到设计规定的目标值（由两物质的物质、塔操作参数决定）建议：在塔规定的参数下，采用灵敏度分析，这样就可以看出参数A对参数B的变化趋势COMPONENT "YIXI" HAS ZERO FLOWRATE IN THE OUTLET STREAM. FRACTIONALCONVERSION HAS BEEN MODIFIED BY A FACTOR OF "0.7407407" 答：你设定的转化率有问题，出口没流量，好像软件自己调整了，这应该是个警告，不是错误，可以根据需要自己调Block: B1 Model: RADFRAC***SEVERE ERRORALIQUID FEED/PUMPAROUND TO THE TOP STAGE IS REQUIRED WHEN"Q1=0"IS SPECIFIED IN "COL-SPECS"; REQUIRED FEED/PUMPAROUNDHASZERO FLOW.RESTOF BLOCK BYPASSED DUE TO SEVERE ERROR答：当在"冷凝器设定"中，塔顶冷凝器热负荷指定为0时，要求必须有顶层塔板液相进料或中段回流。
2(2)灵敏度分析
c j→ CB 0 2 1 0 2 基 x3 x1 x2 cj-zj x3 x1 15 5 b 35/2 11/2 -1/2
2 x1 0 1 0 0 0 1
1 x2 0 0 1 0 5 1
0 x3 1 0 0 0 1 0
0 x4 5/4 1/4 [-1/4] -1/4 0 0
0 x5 -15/2 -1/2 3/2 -1/2 0 1
-7
0 [2] 1 0 0 1 0
-1/2 0
最优生产计划应为每天生产7/2件家电Ⅰ， 51/4件家电Ⅲ。
分析参数aij的变化
灵 敏 度 分 析 举 例
例 在美佳公司的例子中，若家电Ⅱ每件需设备A,B和 调试工时变为8h、4h、1h，该产品的利润变为3元/件， 试重新确定该公司最优生产计划。
设生产工时变化后的新家电Ⅱ的生产量为x2′，其中：
（2）若家电Ⅰ的利润不变，则家电Ⅱ的利润在什 么范围内变化时，该公司的最优生产计划将不发 生变化？ 设家电Ⅱ的利润为（1+λ）元，如下
项目 CB 基 b 2 x1 1+λ x2 0 x3 0 x4 0 x5
0
2 1+λ
x3
x1 x2 cj-zj
15/2
7/2 3/2
0
1 0 0
0
0 1 0
1
0 0 0
15 / 2 1 / 2 3/2 3 7 4 0 2 2
1 P 6 0 0
5/4 1/ 4 1 / 4
cj→ CB 基 b
2 x1
1 x2
0 x3
0 x4
0 x5
3 x6
灵 敏 度 分 析 举 例
灵敏度分析 aspen
第八章灵敏度分析目得：介绍灵敏度分析得用法，研究过程变量之间得关系。
（1）灵敏度分析●可使用户研究输入变量得变化对过程输出得影响●在灵敏度模块文件夹得Results表上能够查瞧结果●可以把结果绘制成曲线，使不同变量之间得关系更加形象化●在灵敏度模块中对流程输入量所做得改变不会影响模拟，灵敏度研究独立于基础工况模拟而运行●位于/Data/Model Analysis Tools/Sensitivity下（2）灵敏度分析得用法●研究输入变量得变化对过程（模型）得影响●用图表表示输入变量得影响●核实设计规定得解就是否可行●初步优化●用准稳态方法研究时间变化变量（3）灵敏度分析应用步骤a）定义被测量（采集）变量-它们就是在模拟中计算得参量，在第4步将要用到（Sensitivity Input Define页）b）定义被操作（改变得）变量-它们就是要改变得流程变量（Sensitivity Input Vary页）c）定义被操作（改变得）变量范围-被操作变量得变化可以按在一个间隔内等距点或变量值列表来规定（Sensitivity Input Vary页）d）规定要计算得或要制成表得参量-制表参量可以就是任何合法得Fortran表达式，表达式含有步骤1中定义得变量(Sensitivity Input Tabulate页)（4）绘图a）选择包括X轴变量得列，然后选择从Plot菜单下选择X-Axis变量b）选择包括Y轴变量得列，然后选择从Plot菜单下选择Y-Axis变量c）（可选得）选择含有参数变量得列，然后从Plot菜单下选择参数变量d）从Plot菜单下选择Display Plot»要选择一列，用鼠标左键点击列标题（5）注意●只有被输入到流程中得参量才可以被改变或操作●可以改变多个输入●对于每一个被操作（改变得）变量得组合都运行一次模拟（6）灵敏度分析举例以第二章中苯与丙烯为原料合成异丙基苯为例，如下图：冷却器出口温度怎样影响产品物流纯度得？●被调节(被改变)变量就是什么？冷凝器出口温度●被测量(采集)变量就是什么？产品物流中异丙基苯纯度（摩尔分率）打开文件cumene、bkp，另存为cumene-s、bkp，如下图所示：在数据浏览窗口中，点击Model Analysis Tools/Sensitivity，如下图，点击N ew…创建一个新得灵敏度分析：点击New、、、按扭输入创建得灵敏度分析得ID，可以自己指定。
Aspen教程-4高级功能
ASPEN PLUS 高级功能报告人：宋维仁导师：漆志文教授华东理工大学联合化学反应工程研究所2010年6月30日星期三1主要内容灵敏度分析设计规定工况研究Windows应用程序间的交互操作功能2本页已使用福昕阅读器进行编辑。
福昕软件（Ｃ）２００５－２０１０，版权所有，仅供试用。
灵敏度分析灵敏度分析模块是用来分析和研究一个或多个流程操作变量的改变对其它流程变量的影响，它是做工况研究的一个最有用的工具，你可以用灵敏度分析模块来生成随进料物流、模块输入参数或其它输入参数的变化的模拟结果表和图，还可以用它来验证一个设计规定的解是否在操作变量的变化范围内，你甚至还可以用它来做简单的过程优化。
下面我们就以回收废水中的DMF为例来说明相关操作。
3灵敏度分析例子单击此按钮，进入Data Browser窗口。
下面这个例子将演示如何使用灵敏度分析功能来考察精馏塔column的进料位置对塔釜物流W中DMF的质量分数的影响。
4新建灵敏度分析ID点击Model Analysis Tools中的Sensitivity，点击右边的New按钮，出现如右图的对话框（即新建一个灵敏度分析任务的名称，可以采用默认名称，也可重新命名）。
5命名因变量在S-1-Input-Define页中，单击New，新建一个因变量，并且输入这个因变量的名称。
在本例中因变量就是塔釜出料W中DMF的质量分数。
6定义因变量3.Type选择质量分数Mass Frac2.选择物流变量4.物流选择W，组分选择DMF。
1.此页用于定义因变量的类型和内容。
5.单击，进入下一操作。
7定义自变量在S-1-Input-Vary页中，定义自变量的类型和内容。
本例中自变量为精馏塔Column的进料位置。
输入自变量的考察范围和步长。
8分析结果表输入在此页中定义将要得到的灵敏度分析结果表格中要显示的内容。
在第一列中输入数字1，后面输入要列表的因变量名称或因变量的表达式。
至此，灵敏度分析模块已输入完毕，点击运行按钮。
灵敏度分析报告aspen
第八章灵敏度分析目的：介绍灵敏度分析的用法，研究过程变量之间的关系。
（1）灵敏度分析●可使用户研究输入变量的变化对过程输出的影响●在灵敏度模块文件夹的Results表上能够查看结果●可以把结果绘制成曲线，使不同变量之间的关系更加形象化●在灵敏度模块中对流程输入量所做的改变不会影响模拟，灵敏度研究独立于基础工况模拟而运行●位于/Data/Model Analysis Tools/Sensitivity下（2）灵敏度分析的用法●研究输入变量的变化对过程（模型）的影响●用图表表示输入变量的影响●核实设计规定的解是否可行●初步优化●用准稳态方法研究时间变化变量（3）灵敏度分析应用步骤a）定义被测量（采集）变量-它们是在模拟中计算的参量，在第4步将要用到（Sensitivity Input Define页）b）定义被操作（改变的）变量-它们是要改变的流程变量（Sensitivity Input Vary页）c）定义被操作（改变的）变量围-被操作变量的变化可以按在一个间隔等距点或变量值列表来规定（SensitivityInput Vary页）d）规定要计算的或要制成表的参量-制表参量可以是任何合法的Fortran表达式，表达式含有步骤1中定义的变量(Sensitivity Input Tabulate页)（4）绘图a）选择包括X轴变量的列，然后选择从Plot菜单下选择X-Axis变量b）选择包括Y轴变量的列，然后选择从Plot菜单下选择Y-Axis变量c）（可选的）选择含有参数变量的列，然后从Plot菜单下选择参数变量d）从Plot菜单下选择Display Plot»要选择一列，用鼠标左键点击列标题（5）注意●只有被输入到流程中的参量才可以被改变或操作●可以改变多个输入●对于每一个被操作（改变的）变量的组合都运行一次模拟（6）灵敏度分析举例以第二章中苯和丙烯为原料合成异丙基苯为例，如下图：冷却器出口温度怎样影响产品物流纯度的？●被调节(被改变)变量是什么？冷凝器出口温度●被测量(采集)变量是什么？产品物流中异丙基苯纯度（摩尔分率）打开文件cumene.bkp，另存为cumene-s.bkp，如下图所示：在数据浏览窗口中，点击Model Analysis Tools/Sensitivity，如下图，点击N ew…创建一个新的灵敏度分析：点击New...按扭输入创建的灵敏度分析的ID，可以自己指定。
第五章 aspen模型分析功能
第 12 页
步骤5：
第 13 页
可以定义多个分析所需的变量，如下图所示：
第 14 页
操纵变量
步骤6：
在变化(Vary)表单中输入操作变量 (Manupulated variable)的类型、名称和具体变 量(variable) 变化范围
值列表 下限上限和等距点的个数（#Point） 上限下限和点间的增量（Incr）
22 Methylcyclohexane(MCH) Recovery Column
第 31 页
5.2 设计规定
设计规定：指定要操纵（调整）的一个模块输入变 量、过程进料物流变量或其它模拟输入变量来满足 规定。 设计规定通过调整一个由用户指定的输入变量来达 到它的目标。 被采集变量：为一个流程变量或一些流程变量的函 数指定一个你所希望的值。 被操纵变量：选择调整一个模块输入变量或过程进 料变量以便满足设计规定。
第 32 页
设计规定的收敛
设计规定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排序。
在物流或模块输入中提供的被操纵变量的值被用作初始估值。
规定还必须有一个允差的方程是：
|规定值-计算值|<允差
通过选择相应Convergence（收敛）模块的Results（结果）页 面，可以查看收敛模块的摘要和收敛历史。
第 54 页
优化的步骤
创建一个优化问题。 标识目标函数中所用的被采集变量。 为一个被采集变量或一些被采集变量的函数 指定目标函数，并标识出与问题有关的约束。 标识出为使目标函数最大或最小而被调整的 模拟输入变量，并指定它们可被调整的上下 限。 定义优化问题的约束条件。 输入可选的Fortran语句。
Aspen作业
Aspen Plus模拟最后考核三道题1.精馏乙苯（Ethyl）和苯乙烯（Styrene）分离问题，进料压力1.5bar，温度45℃，进料总流率100kmol/hr，组成为0.58（乙苯摩尔分数），物性方法选择UNIQUAC。
使用蒸馏中RadFrac模块平衡精馏进行分离，塔板为21块理论板（不含冷凝器、再沸器），第14块板进料（Above-Stage）。
冷凝器（选用全凝器）压力为0.5bar，再沸器压力为2.0bar。
（1）当馏出液流量与进料液流量比为0.3（D/F），回流比为6时，求馏出液与塔釜中乙苯的摩尔分数；（2）分离要求：塔顶乙苯的摩尔分数为0.92，回流比范围5-13；塔釜中乙苯的摩尔分数0.22，D/F范围0.2-0.8.求满足要求时R与D/F的值；（3）在满足（2）的前提下，求改变进料塔板的位置对回流比R/冷凝器热负荷的影响。
（进料板位置取值范围11-15）解：（1）Components-Specifications-Section（输入组分）：component ID-find乙苯（Ethyl）C8H10和苯乙烯（Styrene）C8H8 （2）选择物性方法Methods-Specifications:UNIQUAC（3）Simulation流程建立:Simulation-Separator（分离器选择RadFrac严格计算）-material（F、D、W）（4）输入流股F的参数设定：进料压力 1.5bar，温度45℃，进料总流率100kmol/hr，组成为0.58（乙苯摩尔分数），0.42苯乙烯。
（5）Block-configuration-计算类型（默认第一个平衡级精馏）-塔板数21-冷凝器total-再沸器kettle-相态(vapor-liquid-convergence)-标准算法-操作条件：设定馏出比distillate to feed ratio 0.3，实际回流比reflux ratio6streams:F-14-（Above-Stage）；pressure：stagel: 0.5bar、column pressure=2-0.5bar（6）Next-run-result-summary-Balance-Split Fraction（7）Block-set up- design-New-Type:mole purity（摩尔纯度）塔顶乙苯的摩尔分数为0.92，；塔釜中乙苯的摩尔分数0.22,（8）Vary（1）回流比Reflux ratio:上下限，5-13；（2）馏出比D/F0.2-0.8 （9）Run（10）Control panel-B1-Specification Summary（11）灵敏度分析改变进料位置对R的影响：Mode Analysis Tools-sensitivity-S1-input:-Vary-New-Block Var-Block:B1-Variable: (Feed-Stage)-ID1:F-Specify limits: (11-15)-increment:1-Define-New(CAL-RR)- Variable: (CAL-RR)-Catrgory:Blocks-Reference, Variable:RR-Fill Variables输入完整-run（12）进料位置对Q的影响：Analysis-NQ curves-New（命名）-specifications:-Totol stage optimization:15-25-Feed tray optimization-Feed stream:F-Objective function（优化目标）-Minimize:Mole Rr-run（13）综上所述：1.当馏出液流量与进料液流量比为0.3（D/F），回流比为6时，馏出液乙苯的摩尔分数为0.815763与塔釜中乙苯的摩尔分数为0.184237；2.满足分离要求（塔顶乙苯的摩尔分数为0.92，回流比范围5-13；塔釜中乙苯的摩尔分数0.22，D/F范围0.2-0.8）时R为7.86032与D/F=0.514286；3. 如上图所示改变进料塔板的位置对回流比R/冷凝器热负荷的影响。
aspen认识实习——环己烷生产
作业3 环己烷生产过程2011011743 分1 黄浩问题叙述：1.创建一个流程来模拟环己烷生产过程：C6H6 + 3H2 = C6H122.用灵敏度分析研究环己烷流程中循环流率的变化对反应器负荷的影响。
(a)在精馏塔环己烷摩尔回收率为0.9999的前提下(使用塔自身的设计规定，通过Bottom rate在97到101 kmol/hr之间改变来满足要求)，当LFLOW中的循环分流分率从0.1到0.4改变时，绘制反应器负荷(模块REACT)随之变化的曲线。
(b)除改变循环分流分率外, 把苯转化率从0.9 改变到1.0，制成反应器负荷表，绘制参数图，显示反应器负荷对循环分流分率和苯转化率的依赖关系。
3.对于环己烷用流程，采用设计规定，通过改变循环流率确定反应器热负载：围绕反应器的冷却系统能够处理的最大负荷为4.7 MMkcal/hr。
确定所需的循环环己烷量以保证该反应器的冷却负荷为该量。
解答过程：第一小问：使用aspen绘制流程图如下：流程分析：反应物氢气和苯经预热后，进入反应器，以99.8%的转换率（以苯计）反应生成环己烷。
粗产物经闪蒸装置分为气液两相：其中气相以氢气为主，92%的气相作为循环物料进入反应器，其余放空；而液相以环己烷为主，30%的液相作为循环物料进入反应器，以辅助控制温度，剩余的液相在第8层进入精馏塔（共12层），进一步脱出轻气体，最后在重相中得到较纯的环己烷。
第2小问：本小问要求精馏塔中环己烷的摩尔回收率1为0.9999，这是一个设计规定问题，在没有灵敏度分析时，我们可以先求出物料COLFD 中环己烷的摩尔流量，并依此为基准得到PRODUCT 中环己烷的规定流量。
这是因为Bottom rate 是精馏塔的输出参数，不会影响它的输入状态，但如果有灵敏度分析，那么参数“LFLOW 中的循环分流分率”却会显著影响输入流量，即COLFD 中环己烷的摩尔流量不是恒定的。
经过参阅aspen 帮助文档，我找到了回收率的选项——recovery ，以此来定义设计规定。
ASPEN第7讲 灵敏度分析
Flash2 — 应用示例（1）
流量为 1000 kg/hr、压力为 0.2 MPa 温度为20℃ 、含丙酮 30%w、 水 70%w的物料进行部分蒸发回收丙 酮，求丙酮回收率为90%时的蒸发器 温度和热负荷以及汽、液两相的流量 和组成。
第七讲
灵敏度分析
分离单元的仿真设计
分离单元包含两大模块
塔设备模块 简单分离模块
简单分离单元模型
பைடு நூலகம்
简单分离模块包含五个模块
两相闪蒸器 三相闪蒸器
倾析器
组份分离器 两出口组份分离器
两出口组份分离器 两相闪蒸器 三相闪蒸器 倾析器 组份分离器
Flash2 两相闪蒸器
进行给定热力学条件下汽-液平 衡或汽-液-液平衡计算，输出一股 汽相和一股液相产物。用于模拟 闪蒸器、蒸发器、气液分离器等
4万空分设备流程模拟与灵敏度分析
1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0
0
10
20
30 40 stage number
50
60
70
图2 上塔浓度分布图
1 0.9 0.8 0.7 molar fraction 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0
氮 氧 氩
图1 林德4万空分主塔结构图
-5 0 5 10
1 0 -1 -2 -3 -4 -10
2
x 10
-5
8 6
x 10
-4
0
0 4 -2
氮摩尔分率变化值 氧摩尔分率变化值
-2
2 0
-4
-4
-6
-2 -4 -6 -8
-6
-8 -10
-5
0
5
10
-8
污氮变化百分比 %
污氮变化百分比 %
-10 -10 -12 -10 -12 -10
-5
0
元物系的热力学计算，目前主要使用状态方程法 [5]。状态方程法[6]的优点是可以在一个很宽的温度 氧、 氮和氩广泛应用于石油、 化工、 冶金、 电子、 和压力范围应用状态方程，包括亚临界和超临界范 能源、航空航天、食品饮料、医疗保健等国民经济的 围，而且参数比较少，对于理想或微非理想的系统， 而 各个领域。空气中含有氮、的氧、氩和稀有气体等， 汽液两相的热力学性质能用最少的组分数据计算。 氧－氮－氩三元混合物系统属于微非理想的物性系 是制取氧、氮、氩等产品的原料气。低温深冷精馏法 统， 所以非常适合使用状态方程方法和模型。 国外比 在空气工业中占有主导地位[1-2]。 较经典的状态方程方法主要有 Harmens[7] ， PR[8-9] 空分流程计算是流程设计及控制优化的先导 [3]，只有通过大量的流程计算找到流量、压力、纯 等方程。 精馏计算实质上就是求解每一块塔板上以理论 度等参数之间的关系， 才能进行流程的分析、 流程的 板为基础构成的物料平衡方程、 能量平衡方程、 相平 变负荷控制调节以及优化等。 模拟计算的工作量非常 选用不同 大，必须通过建立流程数学模型，借助计算机来完 衡方程和分子分数加和式构成的大方程组， 的已知条件来构造这个大方程组， 形成了不同的精馏 成。 物性计算是空分计算的基础， 空分设备中的任何 塔计算方法[10]。整个精馏计算按照算法的不同，可 单元的热力学计算都要用到氧、 氮、 氩及其混合物的 以分为三种：(1)三对角矩阵法，(2)逐板计算法，(3) 物性数据—焓，熵、相平衡系数等[4]。氧－氮-氩三 不稳定方程法。 本文以林德公司某4万空分装置为研究对象，用 Aspen Plus进行建模，并进行灵敏度分析，对原有空 此 项 工 作 得 到 国 家 自 然 科 学 基 金 (U1162130) 、 国 家 863 计 划 项 目
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第八章灵敏度分析
目的：介绍灵敏度分析的用法，研究过程变量之间的关系。
（1）灵敏度分析
●可使用户研究输入变量的变化对过程输出的影响
●在灵敏度模块文件夹的Results表上能够查看结果
●可以把结果绘制成曲线，使不同变量之间的关系更加形象化
●在灵敏度模块中对流程输入量所做的改变不会影响模拟，灵敏度研究独立于基
础工况模拟而运行
●位于/Data/Model Analysis Tools/Sensitivity下
（2）灵敏度分析的用法
●研究输入变量的变化对过程（模型）的影响
●用图表表示输入变量的影响
●核实设计规定的解是否可行
●初步优化
●用准稳态方法研究时间变化变量
（3）灵敏度分析应用步骤
a）定义被测量（采集）变量
-它们是在模拟中计算的参量，在第4步将要用到（Sensitivity Input Define页）b）定义被操作（改变的）变量
-它们是要改变的流程变量（Sensitivity Input Vary页）
c）定义被操作（改变的）变量围
-被操作变量的变化可以按在一个间隔等距点或变量值列表来规定（Sensitivity
Input Vary页）
d）规定要计算的或要制成表的参量
-制表参量可以是任何合法的Fortran表达式，表达式含有步骤1中定义的变量
(Sensitivity Input Tabulate页)
（4）绘图
a）选择包括X轴变量的列，然后选择从Plot菜单下选择X-Axis变量
b）选择包括Y轴变量的列，然后选择从Plot菜单下选择Y-Axis变量
c）（可选的）选择含有参数变量的列，然后从Plot菜单下选择参数变量
d）从Plot菜单下选择Display Plot
»要选择一列，用鼠标左键点击列标题
（5）注意
●只有被输入到流程中的参量才可以被改变或操作
●可以改变多个输入
●对于每一个被操作（改变的）变量的组合都运行一次模拟（6）灵敏度分析举例
以第二章中苯和丙烯为原料合成异丙基苯为例，如下图：
冷却器出口温度怎样影响产品物流纯度的？
●被调节(被改变)变量是什么？
冷凝器出口温度
●被测量(采集)变量是什么？
产品物流中异丙基苯纯度（摩尔分率）
打开文件cumene.bkp，另存为cumene-s.bkp，如下图所示：
在数据浏览窗口中，点击Model Analysis Tools/Sensitivity，如下图，点击N ew…创建一个新的灵敏度分析：
点击New...按扭
输入创建的灵敏度分析的ID，可以自己指定。
点击N ew…添加新的Fortran variable（Fortran变量）。
点击New...按扭
输入变量的名称，本例中输入PURITY，意指产品物流中异丙基苯纯度。
变量定义选项。
种类（Category）、类型（Type）、物流（Stream）、组分（Component）分别选物流（Streams）、摩尔分率（Mole-Frac）、产品（PRODUCT）、异丙基苯（CUMENE）。
点击Close按扭
设定Vary选项。
块变量（Block-Var）类型，冷凝器模块，温度变量，围100-300，步长5。
设定Tabulate选项，如下：
打开控制面板，运行如下：
查看结果如下：
选中冷凝器温度一列（第二列），点击下拉菜单Plot/X-Axis Variable，如下图：
选中产品纯度一列（第三列），点击下拉菜单Plot/Y-Axis Variable，如下图：
点击下拉菜单Plot/Display Plot，如下图：
得到不同冷凝器温度下产品物流中异丙基苯纯度曲线。