AspenPlus教程第4章简单单元模拟
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化工设计 第四章 设备工艺设计 2015 (二)( ASPEN Plus 设计精馏塔)
化工设计
31
3 RadFrac——配置（4收敛方法） 收敛方法从六个选项中选择一种： 1、标准方法（Standard） 2、石油/宽沸程（Petroleum/Wide-Boiling） 3、强非理想液相（Strongly Non-ideal Liquid） 4、共沸体系（Azeotropic） 5、深度冷冻体系（Cryogenic） 6、用户定义（Custom）
1、釜式再沸器（Kettle）
2、热虹吸式再沸器（Thermosyphon）
3、无再沸器 (None)
化工设计
30
3 RadFrac——配置（4有效相态） 有效相态从四个选项中选择一种： 1、汽-液（Vapor-Liquid） 2、汽-液-液（Vapor-Liquid -Liquid ） 3、汽-液- 冷凝器游离水 （Vapor-Liquid-FreeWaterCondensor） 4、汽-液- 任意塔板游离水 （Vapor-Liquid-FreeWaterAnyStage）
化工设计
38
3 RadFrac——压强（2）
冷凝器压力
PN2塔顶压力
全塔压降= 塔底-塔顶
化工设计
39
3 RadFrac——冷凝器（1）
冷凝器设定有两组参数：
1、冷凝器指标（Condenser Specification）
仅仅应用于部分冷凝器。只需指定冷凝温 度（Temperature）和蒸汽分率（Vapor Fraction）两个参数之一。
在Specification表单中设定以下参数： 理论板数 Number of stages 加料板位置 Feed stage 回流比 Reflux ratio 馏出物/进料摩尔比
冷凝器类型 冷凝器压强 再沸器压强
31
3 RadFrac——配置（4收敛方法） 收敛方法从六个选项中选择一种： 1、标准方法（Standard） 2、石油/宽沸程（Petroleum/Wide-Boiling） 3、强非理想液相（Strongly Non-ideal Liquid） 4、共沸体系（Azeotropic） 5、深度冷冻体系（Cryogenic） 6、用户定义（Custom）
1、釜式再沸器（Kettle）
2、热虹吸式再沸器（Thermosyphon）
3、无再沸器 (None)
化工设计
30
3 RadFrac——配置（4有效相态） 有效相态从四个选项中选择一种： 1、汽-液（Vapor-Liquid） 2、汽-液-液（Vapor-Liquid -Liquid ） 3、汽-液- 冷凝器游离水 （Vapor-Liquid-FreeWaterCondensor） 4、汽-液- 任意塔板游离水 （Vapor-Liquid-FreeWaterAnyStage）
化工设计
38
3 RadFrac——压强（2）
冷凝器压力
PN2塔顶压力
全塔压降= 塔底-塔顶
化工设计
39
3 RadFrac——冷凝器（1）
冷凝器设定有两组参数：
1、冷凝器指标（Condenser Specification）
仅仅应用于部分冷凝器。只需指定冷凝温 度（Temperature）和蒸汽分率（Vapor Fraction）两个参数之一。
在Specification表单中设定以下参数： 理论板数 Number of stages 加料板位置 Feed stage 回流比 Reflux ratio 馏出物/进料摩尔比
冷凝器类型 冷凝器压强 再沸器压强
Aspen_Plus最全最简单教程
在已知反应动力学的情况下，可以用更精确的模型，如连续搅拌釜式反 应模型（RCSTR）或活塞流反应模型（RPLUG）。 RBATCH反应模型可处理单相或两相的动态反应，可选用连续进料和出 料。 RGIBBS是根据GIBBS自由能极小的基本原理，它能描述单相化学平衡 、相平衡，也能同时描述化学平衡和相平衡，可以处理固、液多相系统 。RGIBBS能自动决定实际存在的相数。
适合中国人的Aspen Plus教程
Slide 1 Li Kuiwu © 2002 Aspentech Beijing Office
第1页
主要内容
讲义1 Aspen Plus简介
讲义2 Aspen Plus 界面介绍 讲义3 快速入门 讲义4 Aspen Plus精通 讲义5 模型分析工具 讲义6 其他高级功能简介 综合练习
Slide 9 Li Kuiwu © 2002 Aspentech Beijing Office
第9页
Aspen Plus具有完整的单元操作模型库
Aspen Plus有一套完整的单元操作模型，可以模拟各种操作过程,由单 个原油蒸馏塔的计算到整个合成氨厂的模拟。 由于Aspen Plus系统采用了先进的PLEX数据结构，对于组分数、进出 口物流数、塔的理论板数以及反应数目均无限制，这是Aspen Plus的一 项独特优点，非其它过程模拟软件所能比拟。 此外，所有模型都可以处理固体和电解质。单元操作模型库约由50种单 元操作模型构成。
Slide 12 Li Kuiwu © 2002 Aspentech Beijing Office
第12页
Aspen Plus的单元操作模型及其主要功能
Slide 13 Li Kuiwu © 2002 Aspentech Beijing Office
适合中国人的Aspen Plus教程
Slide 1 Li Kuiwu © 2002 Aspentech Beijing Office
第1页
主要内容
讲义1 Aspen Plus简介
讲义2 Aspen Plus 界面介绍 讲义3 快速入门 讲义4 Aspen Plus精通 讲义5 模型分析工具 讲义6 其他高级功能简介 综合练习
Slide 9 Li Kuiwu © 2002 Aspentech Beijing Office
第9页
Aspen Plus具有完整的单元操作模型库
Aspen Plus有一套完整的单元操作模型，可以模拟各种操作过程,由单 个原油蒸馏塔的计算到整个合成氨厂的模拟。 由于Aspen Plus系统采用了先进的PLEX数据结构，对于组分数、进出 口物流数、塔的理论板数以及反应数目均无限制，这是Aspen Plus的一 项独特优点，非其它过程模拟软件所能比拟。 此外，所有模型都可以处理固体和电解质。单元操作模型库约由50种单 元操作模型构成。
Slide 12 Li Kuiwu © 2002 Aspentech Beijing Office
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Aspen Plus的单元操作模型及其主要功能
Slide 13 Li Kuiwu © 2002 Aspentech Beijing Office
ASPEN_PLUS_介绍及模拟实例
ASPEN PLUS的热力学模型（适用体系）
非理想体系——采用状态方程与活度系数相 结合的模型；
原油和调和馏分；
水相和非水相电解质溶液； 聚合物体系。
ASPEN PLUS的热力学模型（状态方程）
• • • • • • • • • • Benedict-Webb-Rubin-Lee-Starling（BWRS）； Hayden-O’Connell； 用于Hexamerization的氢-氟化物状态方程； 理想气体模型； Lee-Kesler（LK）； Lee-Kesler-Plocker； Peng-Robinson（PR）； 采用Wong-Sandler混合规则的SRK或PR； 采用修正的Huron-Vidal-2混合规则的SRK或PR； 用于聚合物的Sanchez-Lacombe模型。
• • • • • • API酸水方法； Braun K-10； Chao-Seader； Grayson-Streed； Kent-Eisenberg； 水蒸气表。
ASPEN PLUS的物性分析工具
• 物性常数估算方法：可用于分子结构或其他易测 量的物性常数（如正常沸点）估算其他物性计算 模型的常数。 • 数据回归系统：用于实验数据的分析和拟合。 • 物性分析系统：可以生成表格和曲线，如蒸汽压 曲线、相际线、t-p-x-y图等。 • 原油分析数据处理系统：用精馏曲线、相对密度 和其他物性曲线特征化原油物系。 • 电解质专家系统：对复杂的电解质体系可以自动 生成离子或相应的反应
目标：塔顶馏出物甲醇纯度>99.95wt%，塔 底水纯度>99.90wt%。
步骤
启动程序
选择单位制和运算类型
用户界面
1. Aspen Plus 的过程流程图
ASPENPLUS反应器模拟教程
简介什么是Process FlowsheetProcess Flowsheet（流程图）可以简单理解为设备或其一部分的蓝图.它确定了所有的给料流,单元操作,连接单元操作的流动以及产物流.其包含的操作条件和技术细节取决于Flowsheet 的细节级别.这个级别可从粗糙的草图到非常精细的复杂装置的设计细节.对于稳态操作,任何流程图都会产生有限个代数方程。
例如，只有一个反应器和适当的给料和产物，方程数量可通过手工计算或者简单的计算机应用来控制。
但是，当流程图复杂程度提高，且带有很多清洗流和循环流的蒸馏塔、换热器、吸收器等加入流程图时，方程数量很容易就成千上万了。
这种情况下，解这一系列代数方程就成为一个挑战。
然而，叫做流程图模拟的电脑应用专门解决这种大的方程组，Aspen PlusTM，ChemCadTM，PRO/IITM。
这些产品高度精炼了用户界面和网上组分数据库。
他们被用于在真是世界应用中，从实验室数据到大型工厂设备。
流程模拟的优点在设备的三个阶段都很有用：研究&发展，设计，生产。
在研究&发展阶段，可用来节省实验室实验和设备试运行；设计阶段可通过与不同方案的对比加速发展；生产阶段可用来对各种假设情况做无风险分析。
流程模拟缺点人工解决问题通常会让人对问题思考的更深，找到新颖的解决方式，对假设的评估和重新评估更深入。
流程模拟的缺点就是缺乏与问题详细的交互作用。
这是一把双刃剑，一方面可以隐藏问题的复杂性使你专注于手边的真正问题，另一方面隐藏的问题可能使你失去对问题的深度理解。
历史AspenPlusTM在密西根大学界面基础启动AspenPlus，一个新的AspenPlus对象有三个选项，可以Open an Existing Simulation，从Template开始，或者用BlankSimulation创建你的工作表。
这里选择blank simulation。
Aspen PlusTm的模拟引擎独立于它的图形用户界面（GUI）。
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。
化工流程模拟AspenPlus实例教程第二版教学设计
化工流程模拟AspenPlus实例教程第二版教学设计前言化工流程模拟软件AspenPlus是化工专业学生必须掌握的核心软件之一。
本教程旨在帮助学生更好地理解和掌握AspenPlus，达到合格的工程师所需的技能。
本教程主要面向化工专业大学生，通过实例教授AspenPlus软件的使用方法，提高学生的分析和模拟化工过程的能力。
通过学习AspenPlus软件，让学生更好地掌握化工过程设计的方法，帮助学生更好地实现化工过程的优化和控制。
教学目标本教程的主要教学目标是：1.通过实例教授AspenPlus的使用方法，让学生掌握AspenPlus的常用功能，能够建立流程模拟模型。
2.帮助学生理解化工流程的基本原理，了解化工流程的主要流程和步骤。
3.通过实例演示，让学生了解化工流程的优化和控制方法，提高学生的工程实践能力。
教学内容第一章：AspenPlus的基本操作在本章中，我们将学习AspenPlus的基本操作方法，包括软件的安装、软件的界面介绍、模型的建立和参数的设置等内容。
第二章：化学工艺流程的建模在本章中，我们将学习如何在AspenPlus中建立化学工艺流程模型。
包括物料平衡的建立、化学反应的设置、热力学模型的选择以及反应器和分馏塔等的建模方法。
第三章：化学工艺过程的优化在本章中，我们将学习如何使用AspenPlus进行化学工艺流程的优化。
包括利用流程模拟来确定最佳操作参数、提高生产效率、降低生产成本等内容。
第四章：化学工艺过程的控制在本章中，我们将学习如何使用AspenPlus进行化学工艺流程的控制。
包括利用流程模拟进行控制策略的制定、建立控制器模型、进行控制系统仿真等内容。
教学策略本教程采用案例教学法和问题学习法相结合的教学策略。
通过向学生提供需要解决的问题，让学生参与到教学过程中，激发学生的学习兴趣，提高学生的参与度和自主学习能力。
在实例教学中，我们将通过模拟化工过程，让学生尝试利用AspenPlus进行模拟，并根据实际情况进行优化和控制。
化工步骤模拟实训-AspenPlus教学教程简单单元模拟
1.闪蒸设定 ( Flash Specifications) 2.关键组分 ( Key Component) 3.液沫夹带 ( Liquid Entrainment in Vapor Stream)
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。
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。
第4讲 ASPEN PLUS 换热器的模拟及HTFS的使用 ASPEN与化工过程模拟培训课件
Birmingham wire gauge
HeatX——管程参数（4）
HeatX— 列管排列模式
HeatX——管翅结构
对于翅片管，还需从管翅(Tube fins)表 单中输入以下参数： 翅片高度 Fin height 翅片高度 / 翅片根部平均直径 Fin height /Fin root mean diameter 翅片间距 Fin spacing: 每单位长度的翅片数 / 翅片厚度 Number of fins per unit length /Fin thickness
提供B-JAC Hetran管 壳式换热器程序界面
提供B-JAC Aerotran 空冷换热器程序界面
加热器、冷却器、冷凝 器等
两股物流的换热器。当 知道几何尺寸时，核算 管壳式换热器
多股热流和冷流换热 器，两股物流的换热 器，LNG换热器
管壳式换热器，包括釜 式再沸器
错流式换热器包括空气 冷却器
5.2 Heater — 模型参数
在简捷法核算模型中，HeatX模型不计算膜
系数，在严格法核算模型中，如果你在传
热系数计算方法中使用膜系数或换热器几
何尺寸，HeatX计算传热系数，使1+1
hh = 热流膜系数
U hc hh
5.3.3 换热器结构
换热器结构指换热器内整个流动的型式。如果对于 传热系数、膜系数或压降计算方法选择Calculate From Geometry选项，需要在Geometry Shell页中 输入一些有关换热器结构的信息:
壳程类型 TEMA shell type
管程数
No. of tube passes
换热器方位 Exchanger orientation
HeatX——管程参数（4）
HeatX— 列管排列模式
HeatX——管翅结构
对于翅片管，还需从管翅(Tube fins)表 单中输入以下参数： 翅片高度 Fin height 翅片高度 / 翅片根部平均直径 Fin height /Fin root mean diameter 翅片间距 Fin spacing: 每单位长度的翅片数 / 翅片厚度 Number of fins per unit length /Fin thickness
提供B-JAC Hetran管 壳式换热器程序界面
提供B-JAC Aerotran 空冷换热器程序界面
加热器、冷却器、冷凝 器等
两股物流的换热器。当 知道几何尺寸时，核算 管壳式换热器
多股热流和冷流换热 器，两股物流的换热 器，LNG换热器
管壳式换热器，包括釜 式再沸器
错流式换热器包括空气 冷却器
5.2 Heater — 模型参数
在简捷法核算模型中，HeatX模型不计算膜
系数，在严格法核算模型中，如果你在传
热系数计算方法中使用膜系数或换热器几
何尺寸，HeatX计算传热系数，使1+1
hh = 热流膜系数
U hc hh
5.3.3 换热器结构
换热器结构指换热器内整个流动的型式。如果对于 传热系数、膜系数或压降计算方法选择Calculate From Geometry选项，需要在Geometry Shell页中 输入一些有关换热器结构的信息:
壳程类型 TEMA shell type
管程数
No. of tube passes
换热器方位 Exchanger orientation
AspenPlus教程流程选项与模拟分析工具
9.2.2 优化及约束条件
两个闪蒸塔FLASH1和FLASH2分别在绝压136kPa和130kPa下绝热进行物流FEED中含二氯甲烷和水流率分别为635kg/hr、44725kg/hr温度为37℃压力为170kPa 保证容差在1ppm之内FLASH2底部物流BOTM2中的二氯甲烷的最大允许浓度为150ppm质量物性方法采用NRTL
时间
丙烯醇的摩尔分率
产品中丙酸丙酯的摩尔分率
600s
0.30149
0.19745
900s
0.25613
——
1900s
0.14938
0.4582
9.2.4 工况分析
工况分析Case Study可以对同一流程进行多个工况模拟工况分析不影响基础工况的模拟或基础工况报告Aspen Plus对每个工况产生一个特定的报告 定义一个工况分析主要包括以下几个步骤： 创建工况分析； 标识工况分析变量； 设定工况分析变量值； 规定工况分析报告选项
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
优化模块Optimization及约束条件模块Constraint经常联用完成一个优化过程 采用优化模块调整操纵变量进料条件、模块参数或其它输入变量来使用户指定的某个目标函数值最大或最小目标函数可以是含有一个或多个流程变量的合法Fortran表达式目标函数的容差是与优化问题相关的收敛模块的容差用户还可以对优化施加等式或不等式约束约束可以是任意的Fortran表达式或内嵌Fortran语句计算得到的流程变量函数且必须指定约束的容差
ASPEN-Plus教程-使用入门(共47张)
1976~1981年由MIT主持、能源部资助、55个高校和公
司参与开发。
• 可以分别和混合运用序贯模块法和联立方程法的稳态 过程模拟软件。
• 1948种有机物、2477种无机物、3312种固体物、1676 种水溶电解质、59种燃烧尾气成分的基本物性参数。
• 丰富的状态方程和活度系数方法。
第2页，共47页。
第22页，共47页。
选用单元操作模块 Model Blocks
2. 选单元操作模块： 每个类别都包括几种单元操作模块，将鼠 标移到某个单元模块上时，窗口(chuāngkǒu)底部 的说明栏中给出了该模块的简要说明。同 一种单元操作过程可能有不同特性的模块， 要注意选用合适的模块。
第23页，共47页。
输入(shūrù)化学组分信息 (1)
1. 每个组分必须有唯一的ID
2. 组分可用英文名称或分子式输入 3. 利用弹出对话框区别同分异构体
第13页，共47页。
输入(shūrù)化学组分信息 (2)
第14页，共47页。
选用(xuǎnyòng)物性计算方法和模型 (1)
1. 过程类型 Process type
选用 单元操作模块 (xuǎnyòng) Model
Blocks
第24页，共47页。
选用单元操作模块 Model Blocks
3. 选图标： 每一种单元操作模块可以(kěyǐ)用不同的图标表 示。可根据流程图的需要和自己的喜好选择 表示模块的图标。
第25页，共47页。
选用单元操作(cāozuò)模块 Model Blocks
水 70%w，30 C，1 bar）与700 m3/hr的高 浓酒精（乙醇 95%w，水5%w，20 C， 1.5 bar）混合。
司参与开发。
• 可以分别和混合运用序贯模块法和联立方程法的稳态 过程模拟软件。
• 1948种有机物、2477种无机物、3312种固体物、1676 种水溶电解质、59种燃烧尾气成分的基本物性参数。
• 丰富的状态方程和活度系数方法。
第2页，共47页。
第22页，共47页。
选用单元操作模块 Model Blocks
2. 选单元操作模块： 每个类别都包括几种单元操作模块，将鼠 标移到某个单元模块上时，窗口(chuāngkǒu)底部 的说明栏中给出了该模块的简要说明。同 一种单元操作过程可能有不同特性的模块， 要注意选用合适的模块。
第23页，共47页。
输入(shūrù)化学组分信息 (1)
1. 每个组分必须有唯一的ID
2. 组分可用英文名称或分子式输入 3. 利用弹出对话框区别同分异构体
第13页，共47页。
输入(shūrù)化学组分信息 (2)
第14页，共47页。
选用(xuǎnyòng)物性计算方法和模型 (1)
1. 过程类型 Process type
选用 单元操作模块 (xuǎnyòng) Model
Blocks
第24页，共47页。
选用单元操作模块 Model Blocks
3. 选图标： 每一种单元操作模块可以(kěyǐ)用不同的图标表 示。可根据流程图的需要和自己的喜好选择 表示模块的图标。
第25页，共47页。
选用单元操作(cāozuò)模块 Model Blocks
水 70%w，30 C，1 bar）与700 m3/hr的高 浓酒精（乙醇 95%w，水5%w，20 C， 1.5 bar）混合。
aspenplus教程(上)
输入压力＞0，表 示设备的操作压力， 压力≤0时，表示设 备的压降
输入模块参数
REACTOR模块
2.3 输入数据
完成后单击 NEXT按钮
本题输入 反应器压降为0.1 热负荷为0
定义反应
2.3 输入数据
在Blocks∣REACTOR∣Setup∣Reactions页面，点击左下角的New
出现Edit
• Lee方程、PR方程、RK方程
活度系数模 型
• Pitzer、NRTL、UNIFAC、UNIQUAC、VANLAAR、 WILSON
特殊模型
• AMINES、BK-10、STEAM-TA
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。
ASPEN-PLUS教程
第1章 绪论
作者：毕欣欣 孙兰义
绪论
• 1.1 化工过程模拟
化工过程模拟简介 化工过程模拟的功能 化工过程模拟系统的构成
• 1.2 Aspen Plus软件
Aspen Plus简介 Aspen Plus的主要功能
1.1 化工过程模拟
• 化工过程模拟简介
• 实质：使用计算机程序定量计算一个化学过程中的 特性方程
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
• 是Aspen Plus的一部分，适用于每一个程序的运行， 包括PURECOMP、SOLIDS、AQUEOUS、INORGANIC、 系统数据库 BINARY等数据库
输入模块参数
REACTOR模块
2.3 输入数据
完成后单击 NEXT按钮
本题输入 反应器压降为0.1 热负荷为0
定义反应
2.3 输入数据
在Blocks∣REACTOR∣Setup∣Reactions页面，点击左下角的New
出现Edit
• Lee方程、PR方程、RK方程
活度系数模 型
• Pitzer、NRTL、UNIFAC、UNIQUAC、VANLAAR、 WILSON
特殊模型
• AMINES、BK-10、STEAM-TA
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。
ASPEN-PLUS教程
第1章 绪论
作者：毕欣欣 孙兰义
绪论
• 1.1 化工过程模拟
化工过程模拟简介 化工过程模拟的功能 化工过程模拟系统的构成
• 1.2 Aspen Plus软件
Aspen Plus简介 Aspen Plus的主要功能
1.1 化工过程模拟
• 化工过程模拟简介
• 实质：使用计算机程序定量计算一个化学过程中的 特性方程
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
• 是Aspen Plus的一部分，适用于每一个程序的运行， 包括PURECOMP、SOLIDS、AQUEOUS、INORGANIC、 系统数据库 BINARY等数据库
AspenPlus在化工过程模拟中的应用
AspenPlus在化工过程模拟中的应用————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：AspenPlus在化工过程模拟中的应用第1章化工过程模拟概述—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100m3/hr 的低浓酒精（乙醇20%w，水80%w，400C,1 atm)与200m3/hr 的高浓酒精（乙醇90%w,水10%w，300C,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4000C,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。
ASPENPLUS参考手册单元操作模型
分 流 热 流 或 功 流 除了一个出口物流不规定以外 对于每个出口物流规定混合后的热或
功的分率 FSplit 把任何剩余的热和功作为未规定的出口物流的热和功以满足能量平衡 使用下面的表格对 FSplit 输入规定和浏览结果
使用这个窗口 Input
BlockOptions
去做
输入分流的规定 闪蒸条件和计算选项以及与分流的规定 有关的关键组分 替换这个模块的物性 模拟选项 诊断消息水平和报告选
Yes or no Yes or no Yes or no Yes or no Yes or no Yes or no Yes
全局的设定规定
1
No
V
1
No
L
2
No
—
3
No
—
1
Yes
—
2
Yes
—
1
No
S
页上选择 Use Free Water Calculations
使用游离
水计算 复选框
ASPEN PLUS 10 版 单元操作模型
ASPEN PLUS 10 版 单元操作模型
2-2
第 2 章 分离器
使用这个窗口 Input Hcurves Block Options
Results Dynamic
去做 输入闪蒸规定 闪蒸收敛参数和夹带量的规定 规定加热或冷却曲线表和浏览结果列表 替换这个模块的物性 模拟选项 诊断消息水平和报告选项 的全局值 浏览 Flash2 的模拟结果 规定动力学模拟的参数
第 1 章 混合器和分流器
第１章 混合器和分流器
本章说明混合和分离物流的单元操作模型 模型是
模型 Mixer
FSplit SSplit
第四章ASPENPLUS多组分平衡级分离过程计算详解
MultiFrac 严格法多塔精馏
PetroFrac
石油精馏模块
对石油炼制应用中的复杂塔 执行严格核算和设计计算
RateFrac
非平衡级速率模 块
对各塔和多塔执行严格核算 蒸馏塔、吸收塔、汽提塔、反应系 与设计。基于非平衡级计算， 统、热整合单元、石油应用例如原 不需要效率和HETPs。 油和减压单元、吸收/汽提塔组合 使用一个溶剂模拟一个液体 物流的逆流抽提 液-液抽提塔，萃取塔
ASPEN PLUS在化工过程设计中的应用
第四章 多组分平衡级分离过程计算 （二）
第四章
多组分平衡级分离过程计算
4.1 多组分单级分离过程
4.2 多组分多级分离塔的简捷计算 4.3 多组分多级分离塔的严格计算
核算型（精馏塔参数——〉分离性能？） 设计型（分离性能——〉精馏塔结构尺寸？）
Rate-Frac: 非平衡级连续蒸馏
BatchFrac: 严格的间歇蒸馏
第 4 页
塔设备单元模型—分类
第 5 页
ASPEN PLUS中的简捷法精馏塔设计模型
模型 描述 目的 用于
DSTWU
使用Winn– 确定最小级数、最小 Underwood- Gilliland 回流比或者实际回流 方法设计简捷法精馏 比、实际级数
③用吉利兰（Gilliland）图或相应的关系式估算实际回流比 下的理论板数。
第 9 页
理论板数的简捷算法
全回流及最少理论板层数
全回流时，D=0， F=0，W=0 ；达到给定分离程度所需 的理论板层数最少为Nmin。 1）Nmin的求法 a）图解法
xW
xD
第 10 页
b）解析法——芬斯克(Fenske)方程式
AspenPlus教程第4章简单单元模拟详解
压力及各组分流率，物性方法选用CHAO-SEA。
物流 组分 流率 kmol/hr
10 15 15 10 15 15 10 10 25 0 15 10
温度 ℃
100
压力 MPa
2
气相分率
丙烷（C3） 进料 正丁烷（NC4） （FEED1） 正戊烷（NC5） 正己烷（NC6） 丙烷（C3） 进料 正丁烷（NC4） （FEED2） 正戊烷（NC5） 正己烷（NC6） 丙烷（C3） 进料 正丁烷（NC4） （FEED3） 正戊烷（NC5） 正己烷（NC6）
4.1.1 混合器 Mixer
混合器Mixer的输入物流可以为任意数量， 通过一次简单的物料平衡混合为一股物流。
混合器Mixer的输入物流也可以是热流和功 流。
混合器Mixer有多种图标可选用。
4.1.1 混合器 Mixer
4.1.1 混合器 Mixer
对于相应的热流和功流可以分别从模型 库中选择HEAT（Q）和WORK（W） Mixer图标。
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)
物流倍增器 将物流按比例放大或缩小
Dupl
物流复制器 将物流复制成任意数量的出口物流
4.2.1 物流倍增器Mult
4.2.1 物流倍增器Mult
物流倍增器Mult通过指定缩放因子将一股进口物
流的所有与流率相关的参数按照一定比例缩放而不
改变其状态参数。
主要模块参数为缩放因子（Multiplication
ASPENPlus教程-使用入门
进行模拟计算
运行模拟
在完成初始化设置后，运行模拟计算，Aspen Plus 将根据输入参数进行计算。
监视计算进度
在模拟计算过程中，可以监视计算进度，确保计算 顺利进行。
异常处理
如果计算过程中出现异常，如错误或警告信息，应 及时处理，调整参数或重新设置。
结果后处理和可视化
导出结果
模拟计算完成后，将结果导出为所需的格式，如Excel、CSV等。
输入和输出流的处理
根据单元操作的特性，设置合适的输入和输出流，如原料、产品、 热量等，确保流程的平衡和稳定。
输入和输出流的处理
01
02
03
输入流处理
为每个单元操作设置合适 的输入流，如原料的种类、 流量和温度等，以满足工 艺需求。
输出流处理
根据单元操作的特性，设 置合适的输出流，如产品 的种类、流量和温度等， 以满足工艺需求。
利用图表（如柱状图、折线图、饼图等） 直观地展示模拟结果，便于理解和比较。
敏感性分析
模型验证
分析模型参数对模拟结果的影响程度，找 出关键参数，为优化模拟结果提供依据。
将模拟结果与实际数据进行对比，验证模 型的准确性和可靠性。
优化模拟结果
参数调整
根据敏感性分析和实际需求，调整模型参数，以优化模拟结果。
常见问题总结
模型导入问题
无法导入或打开已有的Aspen 模型。
模拟结果不准确
模拟结果与实际情况存在较大 偏差。
软件启动问题
无法正常启动Aspen Plus软件。
数据输入错误
在输入数据时出现格式错误或 数据异常。
软件界面操作问题
对Aspen Plus软件界面操作不 熟悉，无法找到所需功能。
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物流
组分
丙烷（C3） 进料 正丁烷（NC4） （FEED1） 正戊烷（NC5）
正己烷（NC6） 丙烷（C3） 进料 正丁烷（NC4） （FEED2） 正戊烷（NC5） 正己烷（NC6） 丙烷（C3） 进料 正丁烷（NC4） （FEED3） 正戊烷（NC5） 正己烷（NC6）
流率 kmol/hr
10 15 15 10 15 15 10 10 25 0 15 10
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。
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（ 需要指定关键组分Key components）来 确定出口产品的参数。
4.1.2 分流器 FSplit
4.1.2 分流器 FSplit
出口物流的压力（或
FSplit计算时需要指定 模块压降）
模块 说明
功能
适用对象
Flash2 Flash3 Decanter
Sep
Sep2
两相闪蒸 器
用严格汽-液平衡或汽-液-液 平衡，把进料分成两股出口 物流
闪蒸器、蒸发器、分液罐
三相闪蒸 用严格汽-液-液平衡，把进 分相器、有两个液相的单级
器
料分成三股出口物流
分离器
液 - 液 分 把进料分成两股液相出口物 分相器、有两个液相而无气
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)
4.1 混合器/分流器
模块
说 明
功能
适用对象
Mixer
混 合 器
把多股物流混合成一 股物流
混合三通型、物流混合操作、 增加热流或增加功流的操作
FSplit
分 流 器
把一股或多股物流混 合后分成多股物流
分流器、排气阀
4.1.1 混合器 Mixer
混合器Mixer的输入物流可以为任意数量， 通过一次简单的物料平衡混合为一股物流。
4.1.2 分流器 FSplit
4.1.2 分流器 FSplit
对应的热流和功流可以分别从模型库中选择 HEAT（Q）和WORK（W）FSplit图标。
分流器FSplit不能把一个流股分成不同类型 的流股，例如分流器FSplit不能把一股物流 分成一股功流和一股物流。
4.1.2 分流器 FSplit
4.2 两种调节器
物流倍增器Mult与物流复制器Dupl设置在 模块库Manipulators下。
模块
说明
功能
Mult 物流倍增器 将物流按比例放大或缩小
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Dupl 物流复制器 将物流复制成任意数量的出口物流
4.2.1 物流倍增器Mult
4.2.1 物流倍增器Mult
物流倍增器Mult通过指定缩放因子将一股进口物 流的所有与流率相关的参数按照一定比例缩放而不 改变其状态参数。
相器
流
相的单级分离器
组分分离 器
根 把 流
据入 规 口 定物 的流 组分分成流多率股或出分口率物，组过程分，分例离如操蒸作馏，和不吸考收虑 分
离
两出口组 分分离器
根据规定的流率、分率或纯 度，把入口物流分成两股出 口物流
组分分离操作，不考虑分离 过程，例如蒸馏和吸收
4.3.1 两相闪蒸器Flash2
混合器Mixer的输入物流也可以是热流和功 流。
混合器Mixer有多种图标可选用。
4.1.1 混合器 Mixer
4.1.1 混合器 Mixer
对于相应的热流和功流可以分别从模型 库中选择HEAT（Q）和WORK（W） Mixer图标。
单一的混合器Mixer不能同时混合物流、 热流、功流。
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)
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。
第4章 简单单元模拟
作者：王俊 孙兰义
目录
4.1 混合器/分流器
4.1.1 混合器 Mixer 4.1.2 分流器 FSplit
4.2 两种调节器
4.2.1 物流倍增器 Mult 4.2.2 物流复制器 Dupl
4.3 简单分离器
4.3.1 两相闪蒸器 Flash2 4.3.2 三相闪蒸器 Flash3 4.3.3 液-液分相器 Decanter 4.3.4 组分分离器 Sep 4.3.5 两出口组分分离器 Sep2
主要模块参数为缩放因子（Multiplication factor）。
4.2.2 物流复制器Dupl
4.2.2 物流复制器Dupl
物流复制器Dupl用于将一股输入物流复制为多股 完全相同的输出物流。
在同一股进料下，物流复制器Dupl可复制物流和 能流，不遵循物料和能量衡算。
4.3 简单分离器
温度 ℃
100
120
100
压力 气相分率 MPa
2 2.5
0.5
4.1.2 分流器 FSplit
分流器FSplit可以将已知状态（如温度、压 力、流率、组成等）的一股或几股物流混合 后分割成相同状态的任意股出口物流。
所有出口物流具有与混合后的入口物流相同 的组成和条件。
分流器FSplit有多种图标可选用。