基于AspenPlus物性分析计算甲醇水溶液凝固点_刘光明
ASPEN详细算例-甲醇、二甲醚、水-课程设计
《化工过程数学模型与计算机模拟》课程案例研究之一甲醇→二甲醚 + 水前言概念设计又称为“预设计”，在根据开发基础研究成果、文献的数据、现有类似的操作数据和工作经验，按照所开发的新技术工业化规模而作出的预设计，用以指导过程研究及提出对开发性的基础研究进一步的要求，所以它是实验研究和过程研究的指南，是开发研究过程中十分关键的一个步骤。
概念设计不同于工程设计，因而不能作为施工的依据，但是成功的概念设计不但可以节省大量的人力和物力，而且又可以加快新技术的开发速度，提高开发的水平和实用价值。
即使一个很普通的单一产品的生产过程，也可能有104～109个方案可供选择。
如何从技术、经济的角度把最有希望的方案设计出来，是作为强化研究开发工作的方向，这是一种系统化的分级决策过程，也正是概念设计的真谛。
概念设计是设计者综合开发初期收集的技术经济信息，通过分析研究之后。
对开发项目作出一种设想的方案，其主要内容包括：原料和成品的规格，生产规模的估计，工艺流程图机简要说明，物料衡算和热量衡算，主要设备的规模，型号和材质的要求，检测方法，主要技术和经济指标，投资和成本的估算，投资回收预测，三废治理的初步方案以及对中试研究的建议。
随着计算技术和计算机技术的发展,化工流程过程模拟软件也越来越成熟，计算机辅助设计也日趋广泛。
在进行概念设计时，采用流程系统模拟物料衡算和热量衡算，投资和成本估算等问题以及采用流程模拟软件进行整体优化业越来越普遍。
本文采用国际上最成功和最流行的过程模拟软件之一的ASPLEN PLUS作为辅助设计的主要工具。
与过程有关的物料和能量的衡算基本上有该软件给出，并从设计流程计算的收敛与否来检验该流程是否可行。
本文通过概念设计，其目标是寻找最佳工艺流程（即：选择过程单元以及这些单元之间的相互连接）和估算最佳设计条件。
采用分层次决策的方法和简捷设计能消去大量无效益的方案。
本文按照以下基本步骤进行设计计算：1. 间歇对连续；2. 流程图的输入−输出结构；3. 流程图的循环结构；4. 分离系统的总体结构；a. 蒸气回收系统；b. 液体回收系统。
ASPEN PLUS模拟计算甲醇、水、乙腈三元体系的乙腈提纯
ASPEN-PLUS模拟计算甲醇、水、乙腈三元体系的乙腈提纯实验以硫酸二甲酯和氰化钠在水溶液中直接反应制得乙腈反应产物。
混合产品用碱等化学方法处理。
主要成分为乙腈、水、甲醇、硫酸钠和甲酸钠。
这种单相混合系统，根据不同的沸点，常压蒸馏法可用于分离有机物从水相中，但由于甲醇、乙腈和水会形成共沸混合物，所以液为蒸馏水、乙腈和甲醇的混合三元，其中绝大部分是水（超过45%）和乙腈（51%或更少），甲醇含量低（4%或以下）。
对三元混合物系进行精馏提纯。
实验使用Aspen对三元混合物系进行模拟精馏，预设脱甲醇塔、减压精馏塔、加压精馏塔分别对甲醇和水进行脱除达到纯度要求。
实验装置如图1.1.1甲醇的脱除三元混合物系中甲醇与乙腈形成共沸物，乙腈与水也形成共沸物，但甲醇与水不形成共沸混合物，并且其量少，因此可采用常规精馏的方法先将甲醇从乙腈和水的混合物中分离。
由于是三元理想体系，除去甲醇后即剩下乙腈和水，这也是历来分离较有难度的精馏，在下文工业精馏模拟中也有提到。
1.2实验原料实验乙腈原料组成(质量分数)为:乙腈50.00%,丙烯腈0.35%,氢氰酸3.40%,水42.95%，其他2.3%。
原料设计进料量为300Kg/h。
1.3乙腈产品质量指标表2.1乙腈产品质量指标项目优级品一级品合格品外观无色透明无悬浮物无色透明无悬浮物透明无悬浮物允许带微黄色色度号（铂-钴）≤10≤10≤200.781~0.7840.781~0.7840.781~0.784密度（20℃/（g*cm-3）沸程（101.33kPa）/℃80.0~82.080.0~82.080.0~82.0酸度（以乙酸计）/%≤0.03≤0.06≤0.05 W（水分）/%≤0.3≤0.3≤0.5W（氢氰酸）/%≤0.001≤0.002W（氨）/%≤0.0006≤0.0006W（丙酮）/%≤0.005≤0.005≤0.005W（丙烯腈）/%≤0.01≤0.03≤0.05W（重组分（含丙腈））≤0.1≤0.5/%W（铁）/%≤0.00005≤0.00005W（铜）/%≤0.00005≤0.00005纯度/%≥99.5≥99.0≥98.01.4实验流程采用的分离工艺流程由脱氢氰酸塔、化学处理单元、脱丁二腈塔、减压精馏塔、加压精馏塔组成。
甲醇水溶液模拟
请帮我做一下aspen的混合物的凝固点的模拟。
谢谢了！1、目的甲醇水溶液的凝固点比水低。
因此。
一定比率的甲醇水溶液可以防冻。
甲醇质量分数越大，凝固点越低。
但是加过多甲醇有时候会造成污染或浪费。
我们生产主任是通过把不同比率的溶液放入冰箱中实验。
其实网上也能查出结果来。
但我想学会用aspen软件算出不同浓度的甲醇水溶液的凝固点。
2、参考我从网上找了一篇甲醇水溶液的模拟说明。
全英文的。
介绍整个模拟过程。
没有图。
全文如下： TFREEZE1.INP Example of using TFREEZ to estimate freeze points The ASPEN PLUS TFREEZ property can be used as an estimate of the freeze-out temperature for a component in either a liquid or vapor mixture. The value of TFREEZ is the temperature where a component just begins to freeze-out at a given concentration and pressure. Freeze-out temperatures can be determined for vapors such as CO2, or for liquids such as water. In this example, the water freeze out temperature for water and methanol solutions will be calculated. See the TFREEZE2 example for an illustration on predicting gas-solid freeze out temperatures. The freeze-out temperature is determined from fugacity. To accurately estimate liquid freezing point depressions, a liquid fugacity model such as NRTL or ELECNRTL must be used to estimate the decrease in chemical potential due to the presence of other components. These components can be molecular or ionic. Methanol for example in water solutions or the Na+ and Cl- ions when sodium chloride is dissolved in water. The precipitated solid is assumed to be a single pure component making the chemical potential of the solid constant with respect to the concentration of other components. It is also important that the parameters for these models be accurate over the temperature range of interest. The recommended physical property route for solid fugacity (PHIS) is PHIS06 which uses the PHS0LIQ model by default. This model calculates the solid fugacity from the liquid fugacity and the solid heat of fusion. The solid heat of fusion is calculated at a reference temperature that is specified in the Prop-Set used to declare the TFREEZ property. For liquid systems, the use of the same liquid fugacity model as used in the main physical property option set is required. If the NRTL physical property option set is used with the default route for PHIL, thisroute (PHIL00) should be specified for PHIL within the PHIS06 route. In this example, the freeze-out temperatures of water are calculated for methanol and water solutions using a TGS Prop-Table. The results calculated by ASPEN PLUS based on the NRTL physical property option set are compared with valued reported in the literature: ---------------------------------------- ! MASSFRAC ! TFREEZ ! FREEZING ! ! ! LIQUID ! POINT ! ! METHANOL ! WATER ! (LIT.*) ! ! ! (ASPEN) ! ! ! ! C ! C ! ! ! ! ! !============!============!============! ! 0.0 ! 1.0000-02 ! 0.0 ! ! 5.0000-03 ! -0.2794 ! -0.278 ! ! 1.0000-02 ! -0.5701 ! -0.560 ! ! 2.0000-02 ! -1.1557 ! -1.140 ! ! 3.0000-02 ! -1.7468 ! -1.750 ! !------------+------------!------------! ! 4.0000-02 ! -2.3439 ! -2.370 ! ! 5.0000-02 ! -2.9470 ! -3.020 ! ! 6.0000-02 ! -3.5566 ! -3.710 ! ! 7.0000-02 ! -4.1728 ! -4.410 ! ! 8.0000-02 ! -4.7959 ! -5.13 ! !------------+------------!------------! ! 9.0000-02 ! -5.4263 ! -5.85 ! ! 0.1000 ! -6.0642 ! -6.60 ! ! 0.1200 ! -7.3639 ! -8.14 ! ! 0.1400 ! -8.6978 ! -9.72 ! ! 0.1600 ! -10.0689 ! -11.36 ! !------------+------------!------------! ! 0.1800 ! -11.4804 ! -11.13 ! ! 0.2000 ! -12.9359 ! -15.02 ! ! 0.2400 ! -15.9949 ! -19.04 ! ! 0.2800 ! -19.2821 ! -23.59 ! ! 0.3200 ! -22.8417 ! -28.15 ! !------------+------------!------------! ! 0.3600 ! -26.7280 ! -32.97 ! ! 0.4000 ! -30.8892 ! -38.6 ! ! 0.4400 ! -35.6535 ! -44.5 ! ! 0.4800 ! -41.1148 ! -51.2 ! ! 0.5200 ! -47.3315 ! -58.1 ! !------------+------------!------------! 0.5600 ! -54.7711 ! -66.0 ! ! 0.6000 ! -63.9138 ! -74.5 ! ! 0.6400 ! -76.2465 ! -84.4 ! !0.6800 ! -95.7561 ! -96.3 ! ---------------------------------------- * Data from Handbook of Chemistry and Physics, 52nd ed., p. D-198. See TFREEZE2 for an example of using TFREEZ with electrolytes. FUNCTIONING OF THE TFREEZE PROP-SET ------------------------------------ 1. A modified PHIS06 route should be used for solid fugacity (PHIS). The PHIS06 route is modified in the ModelManager Properties.Advanced.Route formso that the liquid fugacity route (PHIL) in PHIS06 matches the PHIL route used for themain option set. This information is found on the Properties.Option-Sets.Routes ModelManager form. The default routes for PHIL are PHIL04 for ELECNRTL, PHIL45 for PSRK,and PHIL00 for NRTL. This is done by 1. Selecting the option set to be modified from the object manager on the Properties.Option-Sets ModelManager form. In this example,the NRTL physical property option set is modified. 2. On the Properties.Option-Sets.Routes form, assign a new name (PHIS06n) to the major property PHIS route. 3. Goto the Properties.Advanced.Route form and specify the following information for thenewly created route. a. Copy from route PHIS06 b. Change the PHIL property route id to match the PHIL NRTL property route by specifying PHIL00 for PHIL. 2. The TFREEZE PROP-SET based on the PHS0LIQ model uses a reference temperature. The reference temperatureis the value of the TEMP qualifier for the PROP-SET TFREEZE if one has been entered, or the stream temperature if a TEMP qualifier is not specified. If the freeze-outtemperature is below the reference temperature, the temperature at which that component solidifies is reported for TFREEZ. If the freeze-out temperature is above the reference temperature, no value is reported for the TFREEZ property. Product Release: 9.2 and9.3 ASPEN PLUS Revision: 12/96, developed by L. Roth 12/96, reviewed by M. Jarvis =============================================================================== TGSTITLE 'TFREEZ Example to calculate freeze-out: See Comments on Setup.Main'IN-UNITS MET PRESSURE=ATM TEMPERATURE=C DELTA-T=C PDROP=ATMDATABANKS PURECOMP / SOLIDS / NOASPENPCD PROP-SOURCES PURECOMP / SOLIDSCOMPONENTS WATER H2O WATER / METHANOL CH4O METHANOL The NRTL physical property option set will be used. PROPERTIES NRTL Create a new property route for PHIS The new route is copied from PHIS06 but uses PHIL00 for PHIL. PHIL00 is the default PHIL route for NRTL. MP-ROUTE PHIS06N PHIS 3 PHIS06 MPROP PHIL PHIL00 NRTL Option-Set with a new property route for PHIS called PHIS06N PROP-REPLACE NRTL NRTL PROP PHIS PHIS06NPROP-DATA NRTL-1 IN-UNITS MET PRESSURE='KG/SQCM' TEMPERATURE=C DELTA-T=C & PDROP=ATM PROP-LIST NRTL BPVAL WATER METHANOL 2.732200000 -617.2687000 .3000000000 & 0.0 0.0 0.0 24.99000610 100.0000061 BPVAL METHANOL WATER -.6930000000 172.9871000 .3000000000 & 0.0 0.0 0.0 24.99000610 100.0000061 TFREEZ Property-Set. A reference temperature, TEMP, that is below the freezing point should be specified. PROP-SET TFREEZ TFREEZ UNITS='C' SUBSTREAM=MIXED COMPS=WATER & PHASE=L TEMP=-250 Tabulate the freeze-out temperature for water for various methanol concentrations. PROP-TABLE PT-MEOH PROPS MASS-FLOW WATER 1 STATE TEMP=25 PRES=1 <ATM> VARY MASS-FRAC COMP=METHANOL RANGE LIST=0 .005 .01 .02 .03 .04 .05 .06 .07 .08 .09 & .1 .12 .14 .16 .18 .20 .24 .28 .32 .36 .40 .44 & .48 .52 .56 .60 .64 .68 TABULATE PROPERTIES=TFREEZ3、我的操作步骤：3.1 定义了全局和组分3.2 做ROUTES3.3 然后给NRTL-1消红：3.4 接下来做凝固点的物性集：3.5 做analysis:3.6 可是运行后没有结果！不知道是我哪出错了。
Aspen-Plus模拟甲醇精制过程
Aspen-Plus模拟甲醇精制过程
范凤艳
【期刊名称】《山东化工》
【年(卷),期】2016(45)22
【摘要】主要模拟在采用天然气为原材料生产甲醇工艺流程中,分析了粗甲醇的组分的组成,查阅了相关的资料,了解各组分的沸点和物性参数等性质;运用ASPEN PLUS化工模拟软件中RADFRAC严格法精馏模块对甲醇多元组分系统精制过程.从能耗角度考虑,在达到相同分离要求的前提下,三塔模拟工艺流程所需的能耗小于双塔模拟工艺流程能耗,同时小于单塔模拟工艺流程能耗.
【总页数】4页(P99-101,104)
【作者】范凤艳
【作者单位】四川化工职业技术学院,四川泸州646005
【正文语种】中文
【中图分类】TQ223.12+1
【相关文献】
1.Aspen-Plus模拟在氟化工中的应用 [J], 谢青
2.先进控制系统在甲醇精制过程中的应用 [J], 吴培;张本峰;樊安静
3.低温甲醇洗工艺流程模拟——甲醇洗涤塔的模拟 [J], 孙津生;李燕
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5.食品级白油减压汽提精制过程模拟研究 [J], 李双涛;倪泽雨;倪嵩波;黄云国;郭超
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Aspen Plus软件在乙醇-水分离塔设计中的应用
Aspen Plus软件在乙醇-水分离塔设计中的应用贾宪勇;汪洋;王悦伟【摘要】本文在对乙醇与水分离过程中结合Aspen Plus软件对该过程进行模拟.模拟计算结果显示该流程的产品质量及产品收率均能满足要求.同时对精馏塔的总塔板数、回流比以及进料板位置逐一进行了优化.同时分析了进料位置以及回流比对产品质量及能耗的影响,对比了优化前和优化后总体的能量消耗.最后还结合模拟和经验公式计算对该塔的塔高、塔径以及相关的经济指标进行计算,旨在为实际的乙醇-水分离的精馏塔设计提供指导.【期刊名称】《天津化工》【年(卷),期】2019(033)002【总页数】5页(P35-39)【关键词】Aspen模拟;乙醇;精馏塔【作者】贾宪勇;汪洋;王悦伟【作者单位】天津药物研究院药业有限责任公司,天津300301;天津药物研究院药业有限责任公司,天津300301;天津药物研究院药业有限责任公司,天津300301【正文语种】中文【中图分类】TQ028.31 前言精馏是化工和石油行业最主要的分离手段，但同时精馏也是耗能巨大，设备投资高昂的操作单元。
一方面在给现代社会和人们提供各种生活所需如食物、热量等，另一方面精馏每年所消耗的能量占整个石化生产过程耗能的40%～70%[1]。
同时各国的研究人员也正在开展围绕精馏塔的各种设计，分析以及优化方面的工作。
随着时代的发展，精馏过程的研究也逐步由之前广泛应用的手算－图表法过渡到目前的计算机辅助设计和建模。
精馏分析和设计中所包含的气－液相平衡迭代计算和逐板组分平衡问题的求解，比较适合采用数字计算的方法进行求解[2]。
相比以前许多研究者以及工程师采用的是手写程序并求解精馏塔稳态操作的非线性代数方程组以及描述其动态状态的非线性常微分方程组。
逐步地，随着化学工业的成熟，许多像陶氏化学、美国UOP、德国巴氏夫等国际巨头化学公司都各自设立研发部门开发各自内部使用的工艺模拟程序。
而此时作为最重要的化工单元操作之一的精馏，必然成为大家进行开发和模拟的首要任务。
基于模拟计算的甲醇精馏定量HAZOP_方法
第52卷第12期 辽 宁 化 工 Vol.52，No.12 2023年12月 Liaoning Chemical Industry December，2023收稿日期： 2022-11-29基于模拟计算的甲醇精馏定量HAZOP 方法刘沙沙，毕颖*（沈阳化工大学 环境与安全工程学院，辽宁 沈阳 1110142）摘 要： 为了提高HAZOP 分析方法的准确性，提出了一种HAZOP -Aspen Plus 相结合的方法，以达到HAZOP 分析的定量化。
以粗甲醇精馏工艺为例，利用软件模拟建立甲醇精馏工艺流程，通过灵敏度分析功能模拟进料流量、甲醇进料组成偏差大小对甲醇精馏过程的影响，结果表明：进料流量偏差大于20%，加压塔、常压塔冷凝器和再沸器热负荷超出安全阈值。
进料流量偏差小于0，分离效率低。
甲醇进料组成偏差大于5%，产品质量不合格。
通过进料参数偏差量化，实现甲醇精馏定量风险分析，确定安全操作阈值。
关 键 词：定量HAZOP 分析；Aspen Plus 模拟；偏差量化；甲醇精馏中图分类号：X937 文献标识码： A 文章编号： 1004-0935（2023）12-1853-04甲醇作为一种清洁能源，被广泛地应用于化工领域。
甲醇在工业生产中，要经过多种环节，但最后一环节粗甲醇精馏耗能极高且由于产品危险性大，容易造成中毒、火灾、爆炸等重大工业事故。
因此，为降低能耗和避免事故的发生，对系统进行合理优化之后，用传统的HAZOP 分析辨识系统中的危险源，用流程模拟软件对重大危险因素进行模拟有重大的理论价值与现实意义。
但是目前粗甲醇精馏使用的风险分析方法仍然是传统的危险性与可操作性分析方法。
危险性与可操作性分析（HAZOP）的目标在于辨识系统中的危险因素，通过研究设计偏离情况，解决系统中的危险问题，并提出针对性的解决方 案[1-2]。
传统的HAZOP 分析是通过专家小组进行评价的，受到人员知识及经验的影响，评价结果具有主观性，因此是一种定性的分析方法。
《基于AspenPlus对甲醇合成过程的模拟研究》范文
《基于Aspen Plus对甲醇合成过程的模拟研究》篇一一、引言随着化学工业的不断发展，甲醇作为重要的基础有机原料之一，在国内外市场需求持续增长。
为了提升甲醇的产量、质量及降低成本，对于甲醇合成过程的研究至关重要。
本文基于Aspen Plus这一专业的流程模拟软件，对甲醇的合成过程进行了详尽的模拟研究。
Aspen Plus是一款先进的化学过程模拟工具，能够对多种反应体系进行模拟，并给出准确的模拟结果。
二、甲醇合成过程概述甲醇的合成过程主要涉及原料气化、合成反应、冷凝和精馏等步骤。
首先，原料如天然气或煤经过气化生成合成气（主要成分为一氧化碳和氢气）；然后，在催化剂的作用下，合成气在高温高压下反应生成甲醇；最后，通过冷凝和精馏等工艺，得到纯度较高的甲醇产品。
三、Aspen Plus模拟研究（一）模型建立在Aspen Plus中，我们首先建立了甲醇合成过程的模型。
该模型包括了原料的物性参数、反应器类型、催化剂参数等关键信息。
在建立模型的过程中，我们确保模型的准确性、可靠性，以及其与实际生产过程的匹配性。
（二）模拟条件设定我们根据实际生产情况，设定了不同的操作条件进行模拟，如反应温度、压力、进料比例等。
这些条件对于甲醇的产量和质量具有重要影响。
通过改变这些条件，我们可以得到一系列的模拟结果。
（三）模拟结果分析根据模拟结果，我们分析了不同条件对甲醇合成过程的影响。
首先，我们分析了温度对反应速率和选择性的影响。
其次，我们研究了压力对甲醇产量的影响。
此外，我们还考察了进料比例对产品质量和产量的影响。
通过这些分析，我们得到了优化甲醇合成过程的建议。
四、模拟结果与讨论（一）温度对甲醇合成的影响模拟结果显示，随着温度的升高，甲醇的合成速率增加。
然而，过高的温度会导致选择性的降低，使得副反应增多，影响产品质量。
因此，存在一个最佳的反应温度范围。
（二）压力对甲醇产量的影响压力是影响甲醇产量的重要因素之一。
模拟结果表明，随着压力的增加，甲醇的产量逐渐增加。
Aspen Plus模拟计算甲醇合成的平衡组成
Aspen Plus模拟计算甲醇合成的平衡组成
周密;唐黎华;刘敬荣
【期刊名称】《煤化工》
【年(卷),期】2008(036)006
【摘要】采用Aspen Plus模拟软件,对甲醇合成系统中纯组分H2、CO、N2、CO2等的密度值、纯组分甲醇容积值以及不同温度、不同压力下三组分混合物
CH3OH-CO-H2容积值进行了计算,在此基础上分别模拟计算了5MPa和15MPa、不同温度下甲醇合成系统的平衡组成.将上述计算值与应用SHBWR状态方程计算
值进行比较,结果表明,模拟计算结果与文献值较为接近,误差在工程允许的范围之内,可以用 Aspen Plus 软件模拟计算甲醇合成系统的平衡组成.
【总页数】5页(P30-33,42)
【作者】周密;唐黎华;刘敬荣
【作者单位】华东理工大学大型工业反应器工程教育部工程研究中心,上海,200237;华东理工大学大型工业反应器工程教育部工程研究中心,上海,200237;华东理工大
学大型工业反应器工程教育部工程研究中心,上海,200237
【正文语种】中文
【中图分类】TQ223
【相关文献】
1.甲醇合成系统平衡组成计算 [J], 应卫勇;薜梅
2.基于PROII研究甲醇合成的平衡组成 [J], 李海彬;孙永斌;李现勇;冯静;王旭
3.基于ASPEN模拟的天然气催化部分氧化生产甲醇合成气工艺探讨 [J], 周明灿;刘会祯
4.年产20万吨甲醇精馏Aspen模拟计算 [J], 赖耀森;杨雪莹;李全良
5.基于Aspen Plus的甲醇合成过程模拟 [J], 马宁
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aspenplus在甲醇生产中的应用结语
aspenplus在甲醇生产中的应用结语
正文：
甲醇是一种非常重要的化工原料，其广泛应用于各行各业，尤其在新能源燃料领域发挥着
重要作用。
因此，科学地进行甲醇的生产工艺的设计和优化就显得尤为重要。
而借助AspenPlus软件，可以更加有效地模拟甲醇生产工艺，进行快速、准确的工艺及经济分析，为甲醇的优化和升级贡献出无可替代的力量。
AspenPlus拥有先进的模拟技术，可以快速准确地绘制基于实验经验的各种流程图，并进
行系统化、节能、高效率地分析。
AspenPlus还具有最新的优化技术，可以帮助用户以最
佳的方案来定义工艺，因此可以有效地改善和优化甲醇的生产工艺。
此外，AspenPlus作为一个综合性的设计管理系统，可以提供可视化的报告，具有数据可
视化、设计、技术可行性分析、经济可行性分析等内容，全面而准确的诊断系统设计，更有助于用户更快更好地实现甲醇工艺优化设计。
总之，AspenPlus软件在甲醇生产中发挥着不可替代的作用。
它可以有效地帮助用户在架
构和安全性方面，以及性能参数和经济可行性分析方面进行有效的优化和改善，让甲醇的
生产工艺更加智能化与安全性。
基于Aspen plus对甲醇精制工段的模拟与优化
１ １ ４・ ຫໍສະໝຸດ 山 东 化 工 Ｓ Ｈ Ａ Ｎ Ｄ Ｏ Ｎ Ｇ Ｃ ＨＥ ＭＩ Ｃ Ａ Ｌ Ｉ Ｎ Ｄ Ｕ Ｓ Ｔ Ｒ Ｙ
２ ０ １ ７年第 ４ ６卷
基于 Ａ ｓ ｐ ｅ ｎ ｐ ｌ ｕ ｓ 对 甲醇 精 制 工 段 的模 拟 与优 化
周 凯 ， 侯 国安 ， 马 少宁
（ 银川能 源学 院 ， 宁夏 银川 ７ ５ ０ １ ０ ０ ）
供模拟和预测 。 关键词 ： 甲醇精馏 ； 流程模拟 ； Ａ ｓ ｐ ｅ ｎ ｐ ｌ ｕ ｓ ； 系统优化 中图分类号 ： Ｔ Ｑ ２ ２ ３ ． １ ２ １ 文献标识码 ： Ａ
文章编号 ： １ ０ ０ ８— ０ ２ １ Ｘ（ ２ ０ １ ７ ） ２ ２— ０ １ ｔ ４—０ ５
１ ． １ 模 拟流 程概 述
２ 模 拟结 果及 讨论
来 自甲醇合成工段 的粗 甲醇 首先 进入 粗 甲醇换 热器 （ Ｅ一 ２ ． １ 模 拟参 数输 入 １ ０ ０ １ ） ， 换热至 ７ ２ ￣ Ｃ 后 进入预精馏塔 （ Ｔ一１ ０ ０ １ ） ， 预精馏塔 中设 甲醇精馏模拟 系统 的设 计是 以神 华 宁煤 集 团的工 艺 数据 置的冷凝器将塔 内上升气中的 甲醇 大部分冷 凝下来 后 到塔 底 ， 为基础 。模拟 的初始参数如表 １ ， ２所示 。 未被冷凝 的甲醇蒸 汽 、 不凝气及 轻组分 再次 被继续 冷却 。预精 表 １ 原 料 初 始 数 据 馏塔底 的甲醇 水溶液经加 压泵送 至加 压塔 （ Ｔ一１ ０ ０ ２ ） ， 和预 精 馏塔精馏 过程 相似 ， 塔顶 甲醇 蒸汽进 入冷凝 器／ 再 沸器 ， 作为 常 压热 源。被冷 凝的 甲醇蒸汽进入加 压塔 回流槽被 冷却 ， 一部 分 由加压 回流泵升压送 至塔顶作 回流 ， 其余 经冷 却器 （ Ｅ一１ ０ ０ ４ ） 冷却 至 ４ ０ ￣ Ｃ以下作 为 Ａ Ａ级精 甲醇送 至 甲醇槽 。 由加 压塔 底 排 出的 甲醇液降温进入 常压塔 （ Ｔ一１ ０ ０ ３ ） ， 由常 压塔 顶 甲醇蒸 汽经冷凝器 （ Ｅ一１ ０ ０ ３ ） 冷凝 至 ４ ０ ￣ Ｃ以下 进入 常压塔 回流槽 ， 后 经 回流泵加压 ， 一部 分 送至 常压 回流 ， 其余 作 为 Ｇ Ｂ级 产 品送 出。常压塔产 品 一 含有 乙醇 及其他杂 质 的甲醇水溶 液 ， 从 下部 塔板上 出来经换热 器进 入 回收塔 （ Ｔ一１ ０ ０ ４ ） ， 并经 过 回收塔进 表 ２ 设备操作 参数
ASPEN PLUS软件在甲醇汽提塔处理含醇废水过程中的运用
６ ４ ６ ３ ０ ０ ） （ 四川泸天化绿源醇业有限责任公 司，四川 泸州
［ 中图分类号 ］Ｘ ７ ８ １ ［ 文献标识码 ］Ｂ ［ 文章编 号］１ ０ ０ ４— ９ ９ ３ ２ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ３— ０ ０ ２ ９—０ ２
目前 ，国内外 常见 的 甲醇 生产 工艺 废水 的处 理 方法 有 ：物化 处理 法 、化学 处理 法 、生 物处理
１ 模 拟 工况
法 等 。 由于 甲醇 为小 分子 和强 极性 物质 ，易 与水 混 溶 ，因此 离子 交换 和 活性炭 吸 附等物 理方 法均
不 能很 好地 将其 除去 。我公 司 ４ ０ ０ ｋ ｔ ／ ａ甲醇 装置
本次模 拟 的是 我公 司 ４ ０ ０ ｋ ｔ ／ ａ甲醇 装置 的实
选 项 ，新 建一个 灵 敏性分 析任务 ，选 择恰 当的操 纵 变量 和 因变 量 ，并 设 置 好 操 纵 变 量 的调 节 范 围 ，经 初始 化后重 新运行 一 次 ，利用 Ｐ ｌ ｏ ｔ Ｗｉ ｚ ａ ｎ ｄ 系 统绘成 图 ，可 以清晰地 看 出操 作变 量对 因变量
的影 响情 况 。
ｍ
链
世
５ ． １ 加入 中压蒸 汽量对 汽提后 底水 中甲醇含 量
第 ３期
Ｌ＿ …
…
一
…
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一一 ｊ
图１ ４ ０ ０ ｋ ｔ ／ ａ甲醇装 置 中压 汽提塔 Ａ Ｓ Ｐ Ｅ Ｎ Ｐ Ｌ Ｕ Ｓ模 拟 流程
ｓ ｗ１ 一 精馏含醇废水 ；ｓ ｗ２ 一转化工艺冷凝液 ；Ｑ ｗ一 汽提处理后的含醇废水 ；ｓ Ｔ Ｅ Ａ Ｍ一 中压蒸汽
Ｅ Ｏ ２ Ｏ １ 一 汽 提 塔 ；Ｖ Ａ Ｐ 一 汽 提 蒸 汽 去 转 化炉 ；Ｏ ｕ Ｔ 一 工 艺冷 凝 液 去 公 用 工 程 回 收利 用
ASPEN PLUS的物性数据库及其应用
包括多于5000多个组分（大多数为有机物）的参数， 这是ASPEN PLUS纯组分参数的主要数据源。
（1）与状态无关的固有属性，如分子量、临界参数、偏 心因子等；
（2）标准状态下一定相态的属性，如25℃时的标准生成 热、标准燃烧热、标准生成自由能等；
（3）一定状态下的属性，如各温度下的热容、饱和蒸汽 压、粘度等，通常以一定的方程形式关联，将方程参数作 为基础物性数据。
基于Aspen Plus用户模型的甲醇精馏模拟与分析
基于Aspen Plus用户模型的甲醇精馏模拟与分析朱建宁;陆文斌【摘要】采用模拟软件Aspen Plus对某厂大型煤化工甲醇四塔精馏过程进行稳态模拟计算和分析,结果表明,应用物性方法 UNIFAC-DMD能有效模拟汽液平衡数据,模拟结果与工厂采集数据吻合良好。
进行了常压塔侧线抽提位置分析、回流比对产品各组分浓度影响及精馏塔水力学分析等研究,提供了可行的精馏操作方案。
%Using Aspen Plus,steady-state simulation and analysis were carried out on the four-column methanol distillation process in a large-scale coal chemical industry plant.It turned out that the vapor-liquid equilibrium data could effectively simulated by UNIFAC-DMD,and the simulation results were in good agreement with the practical industrial productiondata.Moreover,some operation conditions such as the location of side extraction,influences of reflux ratio on product components concentration and distillation column hydraulics were analyzed,and a feasible distillation scheme was put forward.【期刊名称】《上海化工》【年(卷),期】2012(037)008【总页数】4页(P13-16)【关键词】甲醇;精馏;Aspen;Plus;模拟分析【作者】朱建宁;陆文斌【作者单位】上海焦化有限公司,上海200241;上海焦化有限公司,上海200241【正文语种】中文【中图分类】TP391.9我国的煤炭资源丰富，对煤炭资源合理高效的利用显得十分重要。
基于Aspen Plus的超大规模低温甲醇洗工艺全流程模拟
基于Aspen Plus的超大规模低温甲醇洗工艺全流程模拟何一夫【摘要】利用Aspen Plus软件对超大规模低温甲醇洗工艺进行了全流程模拟,并对物性模型中关键组分的二元交互作用参数进行了修改.模型模拟得到了净化气的成分、汽提氮气的消耗量以及需要的冷量,揭示了洗涤塔脱硫段吸收剂对H2S脱除效果的影响、洗涤塔脱碳段吸收剂对CO2脱除效果的影响、H2S浓缩塔汽提N2对H2S浓缩效果的影响以及热再生塔塔底蒸汽对甲醇再生效果的影响.【期刊名称】《上海化工》【年(卷),期】2015(040)007【总页数】5页(P1-5)【关键词】Aspen Plus软件;超大规模低温甲醇洗;全流程模拟;二元交互作用参数【作者】何一夫【作者单位】中石化南京工程有限公司江苏南京211100【正文语种】中文【中图分类】TP319AspenPlus软件是由美国AspenTech公司开发的通用工艺模拟软件，可用于化工及炼油工艺流程的模拟计算。
AspenPlus软件中包括多种热力学模型、大量的物性参数以及混合物数据与表征方法[1]。
经过几十年的经验积累，其功能不断完善，已成为世界性标准流程模拟软件，同时也是国际上功能最强的商品化流程模拟软件。
目前，该软件已在全世界范围内被广泛使用[2]。
低温甲醇洗工艺是20世纪50年代初林德公司和鲁奇公司联合开发的用于处理高浓度酸性气体的净化工艺。
该工艺的操作温度为-75~0℃，压力为2.4~8.0 MPa，净化后得到总硫体积分数＜0.000 01%、CO2体积分数＜0.001%的合成气。
目前，低温甲醇洗技术向单系列、大型化方向发展，迄今用Aspen Plus对超大规模低温甲醇洗工艺进行全流程模拟的文章很少有报道。
1.1 模拟流程的建立结合AspenPlus的使用特点，确定超大规模低温甲醇洗工艺的模拟流程，如图1所示。
1.2 模拟流程的说明原料气在低温甲醇洗涤塔（C1）中用低温甲醇洗涤，脱除H2S和CO2等组分，净化气由塔顶引出；吸收了H2S和CO2的甲醇富液经减压闪蒸解吸后在CO2解吸塔（C2）顶得到纯净的CO2气体；解吸后的甲醇溶液在H2S浓缩塔（C3）中进一步用N2汽提解吸以提高液相H2S浓度，尾气放空；进一步解吸后的甲醇溶液在热再生塔（C4）中进行热再生，塔底得到贫甲醇，送往低温甲醇洗涤塔（C1）循环使用；热再生塔顶得到的H2S浓度较高的气体，送至硫回收系统；甲醇/水分离塔（C5）用于脱除甲醇中的水分；系统中约24台换热器组成的换热网络用以回收冷量并保证必要的工艺条件[3]。
Aspen_Plus推荐使用的物性计算方法
Aspen_Plus推荐使⽤的物性计算⽅法做模拟的时候物性⽅法的选择是⼗分关键的，选择的⼗分正确关系着运⾏后的结果。
是⼀个难点，⾼难点，⽽此内容与化⼯热⼒学关系⼗分紧密。
⾸先要明⽩什么是物性⽅法？⽐如我们做⼀个很简单的化⼯过程计算，⼀股100C,1atm的⽔-⼄醇(1:1的摩尔⽐，1kmol/h）的物料经过⼀个换热器后冷却到了80C,0.9atm,问如分别下值是多少？1.⼊⼝物料的密度，汽相分率。
2.换热器的负荷。
3.出⼝物料的汽相分率，汽相密度，液相密，还可以问物料的粘度，逸度，活度，熵等等。
以上的值怎么计算出来？好，我们来假设进出⼝的物料全是理想⽓体，完全符合理想⽓体的⾏为，则其密度可以使⽤PV=nRT计算出来。
并且汽相分率全为1，即该物料是完全⽓体。
由于理想⽓体的焓与压⼒⽆关，则换热器的负荷可以根据⽔和⼄醇的定压热熔计算出来。
在此例当中，描述理想⽓体⾏为的若⼲⽅程，⽐如涉及⾄少如下2个⽅程：1.pv=nRT，2.dH=CpdT. 这就是⼀种物性⽅法（aspen plus中称为ideal property method)。
简单的说，物性⽅法就是计算物流物理性质的⼀套⽅程，⼀种物性⽅法包含了若⼲的物理化学计算公式。
当然这例⼦选这种物性⽅法显然运⾏结果是错误的，举这个例⼦主要是让⼤家对物性⽅法有个概念。
对于⽔-⼄醇体系在此两种温度压⼒下，如果当作理想⽓体来处理，其误差是⽐较⼤的，尤其对于液相。
按照理想⽓体处理的话，冷却后仍然为⽓体，不应当有液相出现。
那么应该如何计算呢？想要准确的计算这⼀过程需要很多复杂的⽅程，⽽这些⽅程如果需要我们⽤户去⼀个个选择出来，则是⼀件相当⿇烦的⼯作，并且很容易出错。
好在模拟软件已经帮我做了这⼀步，这就是物性⽅法。
对于本例，我们对汽相⽤了状态⽅程，srk,液相⽤了活度系数⽅程(nrtl,wilson,等等），在aspen plus中将此种⽅法叫做活度系数法。
如果你选择nrtl⽅程，就称为nrtl⽅法，wilson⽅程就成为wilson物性⽅法(wilson property method)。
基于AspenPlus用户模型的甲醇合成模拟及分析
。在模拟的工况中， 来自净化工段的原料气所
所以催化剂的失活只考 含硫化物等毒害气体很少， 、 ， 虑烧结 老化等原因 假定失活对 CO 和 CO2 反应速 率影响相同 ， 失活动力学方程如下 ： dα － Ed 1 5 1 = － K d exp － ） α （ dt R T TR
［8 ］ ［9 ］
0 2 y0 CO2 + 2 y CO － 1 0 N2 0 CO2 0 CO 0 CO（ 11 ） － 2y －1源自0 CO2+y
0 CH4 O
）
+ 2y
－
（ 12 ） （ 13 ） （ 14 ）
y0 CH4 （ 2 y CO2 + 2 y CO － 1 ）
0 2 y0 CO2 + 2 y CO － 1
收稿日期：2011 － 09 － 22 作者简介：谭
责任编辑：宫在芹
基金项目：上海市科委制造业信息化专项基金（ 09DZ1120200 ） 伟（ 1987 —） ， 男， 陕西西安人， 华东理工大学在读硕士研究生， 主要从事化工流程模拟方面的研究。 《洁净煤技术》 2012 年第 18 卷第 1 期
3 H2 2 H2 3
合成塔数学模型
甲醇合成塔催化剂床层采用完全轴向的构造， 以允许气体空速较高并很好地移走热量 。换热板直 接浸没在催化剂散堆料里， 换热效率较高， 因此假设 不存在径向的温度差及浓度差， 采用简化的一维模 型， 在轴向反应器中取一圆饼形微元做物料 ， 能量衡 算得到其一维拟均相数学模型为 ： dy CO Aρ b = ［ r （ 1 － 2 y CO ） － 2 r CO2 y CO ］ （ 15 ） dl N T CO dy CO2 Aρ b = ［ r （ 1 － 2 y CO2 ） － 2 r CO y CO2 ］（ 16 ） dl N T CO2 59
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（ 2） （ 3） （ 4）
fi = x γ f
1030 收稿日期：2012Email： liuguangming86@ 126． com。 作者简介：刘光明（ 1986—） ， 男， 硕士， 助理工程师， 主要从事化工工艺设计计算方面的研究， 电话： 15094059079，
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化学工程 2013 年第 41 卷第 6 期
第 41 卷 第 6 期 2013 年 6 月
化 学 工 程 CHEMICAL ENGINEERING（ CHINA）
Vol． 41 No． 6 Jun． 2013
基于 Aspen Plus 物性分析计算甲醇水溶液凝固点
刘光明，王伟鹏
（ 西北化工研究院设计所 ，陕西 西安 710054 ） 摘要：探讨了气液固多相平衡的机理 ， 利用活度系数法计算各相热力学性质 ， 采用 Aspen plus 物性分析计算不同浓 将计算结果与手册值进行比较 ， 结果表明： 模拟计算结果与手册值较为接近 ， 在工程误差 度的甲醇水溶液凝固点 ， 可以用 Aspen plus 物性分析计算甲醇水溶液凝固点 。 允许的范围内， 关键词：Aspen plus； 物性分析； 甲醇水溶液； 凝固点 中图分类号：TQ 026． 5 文献标识码：A 9954 （ 2013 ） 06006303 文章编号：1005DOI：10． 3969 / j． issn． 10059954． 2013． 06． 015
∞ i V T， V， ni
（ 16 ）
由吉布斯能和焓得到固体混合物的熵 ： 1 s Ss （ Hs m = m － Gm ） T 2
（ 17 ）
－
RT ］ dV － ln Z2 m V （ 7）
物性分析计算凝固点步骤 首先运行 Aspen Plus 软件， 选择运行类别为物性
式中： y i 为组分 i 的气相摩尔分数； R 为摩尔气体常 8． 314 J / （ mol·K） ； p， T 分别为系统的压力和温 数， 度； V 为总体积； Z m 为混合气体的压缩因子； n i 为组 分 i 的物质的量。 当然， 也可以利用吉布斯自由能最小化的方法 计算固液气之间的相平衡， 吉布斯自由能最小化方 法与基于逸度相等的相平衡计算是等价的 ， 也就是 说如果找到了一个系统的组分分布， 在该分布下吉 布斯自由能最小， 则得到了平衡。 根据固液气之间相平衡方程计算出各组分的活 度 系 数， 然后利用活度系数计算其他热力学性 质
， s ， f* 分别为组分 i 在混合物温度下液 i 相和固 相 中 逸 度。 对 于 溶 剂， 液相逸度可以i
* ， s
E， s 为在温度 T 下的纯组分固体焓； H m 为 E， s
度系数； f i
* ， l
过剩固体焓； 过剩固体焓 H m 通过式 （ 14 ） 与活度系 数关联：
。
， v E， l H lm = ∑ x i （ H * － Δ vap H * i i ） + Hm i
液相： 液相混合物的焓计算如下 （ 8）
* ， v 式中： Hi 为在温度 T 和蒸汽压下的纯组分气相焓； * E， l Δvap Hi 为组分 i 的蒸发焓； Hm 为过剩的液相焓。
过剩的液相焓 H
l xs 固相 2 ； x i ， 相 1， i 分别为组分 i 在液相和固相中的 v l s
， l GE m = RT ∑ x i ln γ i i
（ 12 ）
固相： 固体混合物焓计算如下：
s * ， s ， s Hs + HE m m = ∑x i H i i
（ 13 ）
摩尔分数； γ i ， γ i 分别为组分 i 在液相和固相中的活
［2 ］
分析， 定义全局及组分； 由于水及甲醇均为极性物系， ［ 3 ］ Sets 因此选择的物性方法为 NRTL 模型 ， 在 Prop里面新建一个物性集并命名， 也可使用默认代号， 选 TFREEZ ， Aspen Plus 择物性 在 物性中有多个凝固点 FREEZER 等， 参数如 FREEZEPT， 但这二者均是指 out temperatures 也即 石油混合组分凝固点， 与 freezeTFREEZ 有很大区别。建立一个物性分析， 定义起始 压强 100 kPa， 变量为甲醇的质量分数， 温度 － 200 ℃ ， 数值为 0—1， 增量为 0． 1， 在 Tabulate 中将我们新建 Aspen 物性中推荐的求 的物性集选中并导出。另外， 固体逸度（ PHIS） 路径（ Route） 为 PHIS06， 该路径使用 的默认模型为 PHS0LIQ， 该模型是根据液体逸度和固 体熔化热求取固体逸度， 而固体熔化热则是由基准温 度计算得到， 基准温度则是由物性 TFREEZ 规定。对 于液相系统， 在主要物性选项中选择同样的液相逸度 模型也即 PHIL06 计算液相的逸度。该项的设置是在 Advanced—Routes 树下， 新建一个 Routes 并命名， 选 择物性名称为 PHIS， 规定固体路径为 PHIS06， 液体路 径为 PHIL06， 同时更改物性方法 NRTL 的默认 PHIS 路径为新建的路径名称， 如图 1—2 所示。运行 Aspen Properties， 可以在物性分析中查看结果。
E， s Hm = － RT2 ∑x i i
（ 6 ） 计算， 否则的话需要由经验关联式计 算， 例如 ChaoSeader 模型、 GraysonStreed 模型等。
l ， v ， l ， l * ， l fi * ， = φ* （ T， p* ） p* θi i i i
ln γ i T
（ 14 ）
Calculation for freezing points of methanol aqueous solution based on property analysis of Aspen Plus
LIU Guangming，WANG Weipeng （ Design Institute of the Northwest Research Institute of Chemical Industry， Xi'an 710054， Shaanxi Province， China） Abstract ： The multiphase balance mechanism of gas， liquid and solid was discussed． The thermodynamic properties of which were calculated by activity coefficient method． The freezing points of the methanol aqueous solution with different concentrations were calculated using the properties analysis of Aspen Plus． The results show that the simulation result is much close to the manual value． Within the allowed range of engineering error，the freezing points of the methanol aqueous solution can be simulated based on properties analysis of Aspen Plus and used in the practical engineering． Key words： Aspen Plus； properties analysis； methanol aqueous solution； freezing point 在一定压强下， 溶液的凝固点是指溶液中的溶 剂和它的固态共存时的温度， 不同浓度的溶液其凝 固点不同。在溶剂和溶质不形成固溶体的情况下， 溶液的凝固点低于纯溶剂的凝固点 。实验和理论推 导结果表明， 凝固点降低的数值与稀溶液中所含溶 质的质量成正比， 即遵循范特霍夫稀溶液凝固点降 低原理
因此气液固多相相平衡方程可以表述为 l1 * ， l l2 * ， l s1 * ， s x l1 = x l2 = …… = x s1 i γi fi i γi fi i γi fi
s2 * ， s = x s2 = …… = φ v i γi fi i yi p
S lm = （ 5） 其中：
1 （ H lm － G lm ） T
［1 ］
现生产故障或者设计失败， 造成不必要的损失。 虽然在手册中可以查到很多种类的不同浓度的 溶液凝固点， 但如果能用化工模拟软件 Aspen Plus 去查询想要的数据将会更加方便和实用 。本文以甲 醇水溶液为例， 利用 Aspen Plus 物性分析估算不同 浓度的甲醇水溶液在 100 kPa 下的凝固点， 从而为 。 溶液凝固点计算提供一个思路 1 气液固多相平衡机理
E， l m
通过下式与活度系数关联：
i
， l 2 HE m = － RT ∑ x i
ln γ i T
（ 9）
液相混合物吉布斯自由能和熵计算如下 ：
刘光明等
基于 Aspen Plus 物性分析计算甲醇水溶液凝固点
· 65·
分数， 凝固点反而上升， 此时溶液中的溶剂由水变为 溶质由甲醇变为水， 这与范特霍夫凝固点下降 甲醇， 。 的理论是一致的 （ 2 ） 系统温度的设定值应该低于纯组分的凝固 也即在 0 ℃ 以下， 如果设定一个高于 0 ℃ 的温 点， ， 度 则不会得到任何值。 这是因为体系的温度实际 虽然 上会影响物料在不同相态中的组分质量分数 ， 也规定了甲醇的质量分数作为初始变量， 但是这个 ， 分率是指整个相态中的组分质量分数 而并非单单 液 / 气 / 固相中质量分数。举例来说， 在 － 200 ℃ 和 0 ℃2 种情况下， 甲醇质量分数 20% 的甲醇与水的混 ， 合液 液相中甲醇的质量分数是不相同的 ， 而溶液凝 固点（ 也就是 TFREEZ） 计算是和这个液相中甲醇的 质量分数密切相关的。 （ 3 ） 本 例 是 通 过 改 变 Aspen Properties 中 默 认 Routes 计算甲醇水溶液的凝固点， 并且计算结果与 物性数据手册数据基本相符， 通过本例， 可以为计算 其他溶液在不同浓度不同压强下的凝固点提供一种 思路。