利用aspenplus进行物性参数的估算讲解

1纯组分物性常数的估算
1.1、乙基2-乙氧基乙醇物性的输入
由于Aspen Plus软件自带的物性数据库中很难查乙基2-乙氧基乙醇的物性参数, 使模拟分离、确定工艺条件的过程中遇到困难，所以采用物性估算的功能对乙基2-乙氧基乙醇计算。

已知：
最简式：（C6H4O）
分子式：（CH>CH-O-CH-CH-O-CH-CH-OH）
沸点：195C
1.2、具体模拟计算过程
乙基2-乙氧基乙醇为非库组分，其临界温度、临界压力、临界体积和临界压缩因子及理想状态的标准吉布斯自由能、标准吉生成热、蒸汽压、偏心因子等一些参数都很难查询到，根据的已知标准沸点TB,可以使用aspen plus软件的Estimation In put Pure Component（估计输入纯组分）对纯组分物性的这些参数进行估计。

为估计纯组分物性参数，则需
1.在Data （数据）菜单中选择Properties（性质）
2.在Data Browser Menu（数据浏览菜单）左屏选择Estimation（估计）然后选Input（输入）
3.在Setup（设置）表中选择Estimation（估计）选项，Identifying Parameters to be Estimated（识别估计参数）
4.单击Pure Component（纯组分）页
5.在Pure Component页中选择要用Parameter（参数）列表框估计的参数
6.在Component（组分）列表框中选择要估计所选物性的组分如果要为多组分估计
选择物性可单独选择附加组分或选择 All （所有）估计所有组分的物性
7. 在每个组分的Method （方法）列表框中选择要使用的估计方法可以规定一个以上 的方法。

具体操作过程如下：
1打开一个新的运行，点击 Date/Setup Pl 'I Setup Specifications ■ Data Browser
Input Complete 2、在 Setup/Specifications-Global 页上改变 Run Type 位 property Estimation 母 Special ions <<]|A T "71 »\ ol^l N*|
iet 990口岂©©co 岂」1「i ra-fr “ Q EL Specifications Simulation Options Stream Class Substreams Units-Sets Custom Units Report Options - .. r Properties Streams Blocks Reactions 匚onvergm 匚耳 Flowsheeting Options Medel Analysis Tools EO Configuratfon
^/Global ^Descriptioini | Accounting | Diagnodics |
Tsit tc M e-ack 匚n 丄 ct r sport ■file. E'ilp.
r 3 <■!■>! <<IRT T] »| Q |^| N >|
fl*w £#r th*
Jnput Complete
3、在 Components-specifications Selection 页上输入乙基 2-乙氧基乙醇组分，将其 Component ID 为 DIMER
4、在 Properties/Molecular Structure -Object Manager 上，选择 DIMER ，然后点 Edit
Setup
Component's
Properties
Flowsheeting Options
Results Summary /Global p/De«iiptiQn | Title: Accouning | Diagnostics | I 纯组分物性墾教的店尊 U nits of rneaswement METCB^j- 荷匚吐▼ Global settings
Run t^pe;
Pioperty Estimahon zi Input mock
S 柜 ady-State 创 Stream class: CONVEH
J Ffcw basis: |Mole
A Ambient pressure: d Ambient temp.: 师 |F
d Valid phases: 厂 Us
e free water calculations
Setup
Input dais ： Output resdts:
5、在Gage neral 页上输入乙基2-乙氧基乙醇的分子结构
圧卜讷叩 匡岂 Components B- Vj Properties 二|
Property Methods 由岂 E^timabori B-圉 Molecular Stryrture & DIMER 由 V Parameters 口 Data] ffi-T l Advanced 匡二 A owsheeting Options 匡•划 Results Summary Atom number: atom hype 匚口irKpctidercB
Atom number 1 2 3 q 5 5 7
Alam 卯e c c 0 c c 0 c
4
pn;富“ Tnaber i£entiry:x< an in the nLe^vle. Xc^tn. FK E viLl 占】.印：町
the trpe ar Kt ^as enttrsd Input Complete
6、转到
Properties/Parameters/Pure
Component Object Managet ，点击
“ NEW ”
® DIMER
耳如m ■州
圧•书时叩 吁岂
Components B 剧
Propetlies Property Methods
Estimabon
Molecular Stryrture
Parameters 日刘 Pure
Cj&mponent
Resulte Not Available -^Propertes ProjMrty Methods ・ Data Broker
J Prepay Metlwds 三砺I till« — 」
时 | I |工令TB
母二j Binary Interaction
□ Electrolyte Pair
H 口 Electrolyte Temary
■Jj UNIFAC Group
口 UNIFAC Group Binary
Results
£j Dau 庄…二]Advanced 吁
二I Flowsheeting Options £ 口 Re-
suhs Su mmaiy Slalu
s
匸
亠 Rewal
New..
. FuidimalGioip | FcrmJa | Shwclure
Atenfl AliOffnS 8i«'d
Number
Tjps Number Type ■
C
2 c Single tend
2 C
3 0 Single bond
2 Q ■1 c
Single band
4
C 5 c Single bond 5 C B Q Single band
B 0 7 c Sing letond 7 c B c Single band
B
c 9 0 Single bond
Delire- mdecule iU connedivilii
然后创建一个标量（Scalar ）参数TB
Results Nat Available 、输入DIMER 的标准沸点（TB ） 195C Obiect manager Mame T^pe I 3 二j Pirc
Componert New Pure Component Parameters u v Edt Hide 2d 也岂“：甲
由：B . I . ........ 1!.:■田. Setup Comportents Propertits 二| PtQ^erty Methods 卤 Estimation
型 Mdecular Structure
'| Parameters
2j Pure Component 田••二j Binary Interaction
二| ElBctrolyte Pair :—二| Electrolyte- Terna ry 二 UNUFAC Group •二 UNIFAC Group Binary 由 l | Results 口 Data •二j Advanced Flowsheet] ng Options Results SumiTiflry
广 esrrela i H ＞：＞ILCOILV«ILl：L OHEll lltlfl-r HAST IlBdTiA or «CC＜pi Properties Parameters Pure ComponentTB - Data Browser 口 |E |QTB 日 包币 |ENG 73 ^1^1 AH 弓 ＞〉| 口匸 | 附|
M a '-a 田；由. Setup Components Properties h ] Property Methods / Estimation Molecular Structure = 0 TB s Binary Interaction 匚 E ettrolyte Pair r — Elert no lyte Ternary : UNIFAC Group ;■■■■□ UNIFAC Group Binary 0-0 ResuKs Pa r-a meters |-岂 Pu re Component /input Parameters Unite Data Component Componsml ： DIMER - T TB C 1 195 Ftire component scalar par^neters a 申“口 io
•…口 Oats Jj Advanced Flows heating Options
Results Summary
Input Complete
Input Complete
9、运行该估算，并检查其结果。

估算结果自动写入到窗体文件中
r -------------------------------------------------------------------------------------
茁 Properties Estimation Results - Data Browser
<>|^| «|[A F ~2] »| 蛋 N >
8、然后转至U Properties/Estimation/Set up 页上，选择 Estimation all missing Parameters ◎ InpiJt
>1^1 «||A T ~~H »I Lilial H *| 3“也& —
i 由.1
口 -------------- I ...... ---------- - 5rtLip Cnmpcnents Properties 口 Property Methods 5 E^tirmatiom ® input h & Compare | | Results | | Compare Results i/j Mlolecul^r Structure Parameters 口 Data 二I Advanced
Flowsheeting Option 弓 Results Summary
'/Setup Pune Component | T-Dependent j Binaiy j UNIFAC Droup 口口面幅 C Do not estanate ar^ paiameters 冷E 囲!皿迦匹（.西[更啓邑该 C Eslimate only the selected parameters i- Parameter ®pag F" Pue component scalar parameters 時 Rue comporveilt lempsalure-dependerit propaty cocr^alion paraneteis |7 Binaiy interaction parameters 硬UNI FA 匚jgioup p 吕旧e 風初占
Reajlrs S 12 1-Setup Compcriien Properties 二I Property Methods 1^1 Estirriatiori ❸ Input :-iQj Corriipare {S| Results 囚 Compare Results 划 Mioleculair Stmcture Parameters 二| Data 二I Advanced FI QW ^ heeting Options Rei-Lilti- Summary f7\] Run Status Pure Componenl T -Dependerit | Binary | UNIFAC Group | Properly Nlaffne Parameter Estimated
value
Unit-s Method MOLECULAR WEIGHT MW
1341753& FOHMULA CRITICAL TEMPERATURE TC
627.594188 K JOBACK — CRITICAL PRESSURE
PC 3318194.71 N/SQM JOBACK CRITICAL VOLUME
杞 0.4285 CUM/KMOL JOBACK CPITICALCOMFflES.RAC
zc 0.271214S2 EFIN IT I IDEAL GAS CP AT 900 K
1775U4.90G J/KMOLK BENSON AT 500 K
2G4294.092 KMOLK BENSON ATIOKK
38G292.527 VKMDL-K BENSON STD. HT.DFFORMATION
DHFORM ■564638000 J<MDL BENSON SID FREE ENERGY FORM
UGFORM ■347160000 JnKMaL JOGACK VAPOR PRESSURE AT IB
1D131E723 N/SQM RIEDEL AT 0屮T 匚 1000313.9Q N/SQM
R I EO EL ATTC 331818471
N/SQM RIEDEL ACEfJTFtlC F^JCTDF ； OMEGA 0 52834051
DEFINITI
HEATOFVAPAT TB DHVLB 537QB7141 J/KMDL DEFIHITI -
Component: [DIMLR 三j 卜 annuls |C6H14O3
其模拟结果如下:
2与温度相关的纯组分物性参数的估算
利用aspe n pluS 寸乙基2-乙氧基乙醇与温度相关的纯组分物性参数的估算，过程与纯 组分物性参数的估算过程一样，只是在过程中选择Estimation In put T-Depe nde nt 估计输入 受温度影响参数），计算受温度影响的物性的参数。

其操作过程与纯组分物性参数一样，在组分物性结果点击 T-Dependent 可以看到温
度相关的物性参数： 其模拟结果如下: PropertyName
Parameter
Estimated value Units Method IDEALGASHEATCAPACITY
CPIG -19911.799 K,J/KMOL-K BENSON 理想气体热容 819.051095
-0.5897105
0.00017686
280
1100 36029.2 27.9688868
VAPOR PRESSURE PLXANT 饱和蒸汽压
HEAT OF VAPORIZATION DHVLWT
汽化焓
MOLAR VOLUME RKTZRA 气体mol体积
VAPOR VISCOSITY MUVDIP 气相粘度
LIQUID VISCOSITY MULAND 液相粘度
LIQTHERMCONDUCTIVITY KLDIP 液体热传导率
LIQUIDSURFACETENSION SIGDIP 1.5
118.489262 -
12614.567 0
-13.02921
9.1373e-18
6
468.15
627.594188
K,N/SQM RIEDEL
53706714.1
468.15
0.40716453
-0.5807282
468.15
K,J/KMOL DEFINITI
0.20396754 GUNN-YAM 2.9389e-08
0.94196054
280
1100
K,N-SEC/SQM REICHENB
-13.521995
2749
468.15
470.695641
K,N-SEC/SQM ORRICK-E
-5.3269879
0.04237204
-0.0001228
1.5744e-07
-7.585e-11
468.15
621.318246
K,WATT/M-K SATO-RIE
0.09339783
1.22222222
5.3646e-10
-6.037e-10
K,N/M BROCK-BI
2.3707e-10
468.15
615.042305
LIQUID HEAT CAPACITY CPLDIP 284003.707 J/KMOL-K RUZICKA
液体热容-523.81995
1.84681065
258.88695
468.15
以上为乙基2-乙氧基乙醇的纯组分参数及与温度相关的纯组分参数的计算过程，由于这些参数在物性数据库中都没有包含，而且都很难查询到。

此时可以通过输入标准沸点TB,利用aspen plus 软件的Estimation In put Pure Component（估计输入纯组分）对纯组分常量进行估计，得到临界温度、临界压力、临界体积和临界压缩因子、及理想状态的标准吉布斯自由能、标准吉生成热、蒸汽压等纯组分参数；用Estimation In put T-Depe ndent （估计输入受温度影响参数）对纯组分常量进行估计,就可以得到乙基2-乙氧基乙醇的理想气体热容、饱和蒸汽压、汽化焓、气体摩尔体积、气相粘度、等纯组分与温度相关的纯组分物性参数。

3二元交互作用参数物性常数的估算
在气液平衡计算过程中，物质间的二元交互作用参数手算过程计算量很大，通常用的方法有：二元Van Laar方程、Wilson方程、NTRL方程以及预测液体混合物的活度系数所用的集团贡献法等，而且有些过程的计算量特别大，甚至很难得到。

此时，利用aspen plus的二元交互作用参数物性常数的估算功能显得尤为方便。

本章以乙基2-乙氧基乙醇的水溶液为例来说明aspen plus的二元交互作用参数物性常数的估算功能，使用Estimation Binary Input（估计二元输入）进行二元参数估计，在properties中选用UNIFCA为计算方法，然后输人分子结构。

自定义新物质乙基2-乙氧基乙醇后，再引入第二组分一水，在Gagenera标签或Formula标签中输入分子结构和已知的物性常数，进行模拟估算。

具体过程如下：
1、打开一个新的运行，点击Date/Setup
2、在 Setup/Specifications-Global 页上改变 Run Type 位 property Estimation
■，Setup Specifications - Data Browser
回飞| 9创*1 « ~刃□團申|
global '/Description | */Accounting IDiagno$tic$
7*it tc &K Eai± sas* « lbs i'epzrl :ila. Eee Help.
Input 匚omplete
3、在Components specifications 、Selection 页上输入乙基2-乙氧基基乙醇组分,
将其 Component ID 为 DIMER
聊 Speciliicalions
▼
Q g) Setup
0 Sifications
© Simulation Options 由
"Units-Sets
…© Custom Units L ◎ Report Options
£ 3/j Components
± 卤 Properties
□ Ao^sheeting Options s-Ld Results Summary
£ M Setup
Components
Properties
Property Methods Estimation
■“口 Molecular Structure :…•0
DIMER
•[」WATER 口 Parameters •二I
Data j Advanced Flowsheeting Options
Results Summary
Input Complete
4、引入第二组分H20
耳里區匚二］出«莎弓创曲凹
卤La …-爭二：！」…& 血D □口口
23口越 口
田…日—— —— —— — —— —— -------I
--------- 田i:i
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田！
田，由田由
Setup Component?
® Specifications p ]
Assay/Blend T
：「 Light-
End Properties 二| Pdro Chararterizaticin ■i."
P^eudocomponents ■C Attr-Comps 二| Heni^ Compi •[ UNI FAC Grou ps 口 Comp-Groups 宝j Comp-Lists Properties Streams Blocks Reartidrl^ Convergence Flowsheeting Options Model Analysis Tools EO Configuratiori Results Summary
^/SBhcllioii| Petroleum | Noncorverlional |/Dat 日bank 打 」 Component ID
lipe Componenl name
Formula
DNER
Corvenfional
H2D
CcnvaHioHal
点TER
H2C
Find Else Wizard U$ei DefinBd Rsordei Review
Lc^P-cicit ID- I* iat± ira tt> fe* retri^cs fzca lat&baj 応』 *nt ex sitH.Es -
Cc^pe-nest 5s-s cr Porsi-la.. See
Inpiit Complete
5、在 Properties/Molecular Structure -Object Manage 上，选择 DIMER
r
Comporents - Data Browser
jj Components
3 如±1 «l ~ zd 1W]
—ri!4~HF
丄二
---- ------- !| !
母
—
Deline cdmporBn£$
6、在Gage neral 页上输入乙基2-乙氧基乙醇的分子结构
尊 DIMER
”习二 二］出«莎刁列旦
也“ 盘：厂i L i-“耶
—曲h i .
」冊由n -o p Q -D 口證
M-tup Components Properties
Specifications-
Property Methods Estimation Molecular Structure
母 DIMER o H20
Parameters
Data
Analysis
Prop-Sets
Adlyanc&d
S-treams Blocks-
Reactions Convergence
Flews heeting 0 ption & Model Analysis Taolls EO Configuration! Rwults Summiary
Input Complete ^General Functional Qrgup | Fgrnni.ih |
Sbujctur?
Atoml
N umbei Ti^e
Atom2
Numbs Tppe
Bond 驱
1 c
2 c Single bond
2 c
3 0 Single bond
3 □ *1 c Single bond 一
4
c 5 c Single bm
d 5 t B
c Single bond
E
□ 7
c Single bond
7
c 8 c Single bond
6
c
9
c
Single bond
Deline molecule by its connect^
Alam number
2 厂
■1 5
Alom
c c
c
c
1
A bom numbet • atom type CDnespondence
T ：/p* c£ Zrui 3Eti«*z th.i.E pa.!.：- cf &tcaj.
7、转至U Properties/Parameters/Pure Component Object Manag 上，点击“ NEW ”
点击“ NEW ”，然后创建一个标量（Scalar ）参数TB-1
8、Properties/Pure Component,选定 TB-1 输入 DIMER 和 H20 的标准沸点（TB ）
195°C 、100°C
■ !
l Properties Parameters Pure Component TB-1 - Data Browser
3 MS 阿 72 ♦l~H 3 >d 口越I 圉
O TB-1
B 卫］Binary Interaction .Cj Electrolyte Pair
二］Electrolyte T erna ry Q UNIFAC Group j- Cl UNIFAC Group Binary 由匚］Results
:
• Qj DstJ
二J An ）aily&i&
H 岂 Prop-Sets ST O Advanced -■■Qi Streams -■□l Blx 滋
|川
I nput Complete
Qi Pul 應 CnniDCiri 便ni
3 Mt
All
总• •
ffi
由白
..........
fflEJ -_J _J_l 「
- z - --II silfflTS ---- --- - I - - - ----- --------- ---- -
--------- I1L --- H-丄
Setup Compon-ent&
Proiperties.
-Q 口
図 □ b|ecf mariagef Name
□ b|ecf mariagef Name Tppt
» i o o ~ Q
「…
C J
E- O
口 図
■o
Specifications Property
Methods Estimation Mol-ecular Structure Parameters
Pure Component
Binaiiy Irrtcrraction Electrolyte Pair Electrolyte Ternary
UNIFAC
Group UNJFAC Group
術
rim Res UK'S
Data AnalysiE Prop-Sets Advanced
Streiflim s
Blocks
崛|
茁
Results Not Available
©TE -1
Setup
Comiponeftts
◎ Prnpertie-g
Specifications
口 Property Methods
±1 □ Estsmation
宙
Mol ocular Struttur& a
Parameters
'/input
卜lew...
|
E 岂 Pur? Component
9、在 properties 页选择估计选项。

点击 estimation\input,选择 Estimation only the
selected parameters 子菜单选择 binary in teract ion parameters ■j Properties Estimation Input - Dmta Browser ® Input ® 也a
l+1
;白 . —由
-E
L
…田■■□创
.
Setup Componerts Properties 岂 Property Methods 圉 Estimation …◎ Input 粉 Compare
Q Results
Q Compare Results 5 Molecular Structure 圉 Parameters 口 Data 、I Advanced Aowsheeting Options Results Summary F3 Run Status I F «llz B 刿劃刨刮
etup =,
ure Cornpanent T-D ependlent | #Biwy| UNI FAC Gromp -Estimation options Do not estimate any parameters Estinate all missing parameters * Estincite only the selected parameters
Parameter 卯er 厂 Pure component scalar paranieJers P Pure connpcinent temperature-dependertt pwoperty conelation parameters P Binary iriteiaction paiameters UN I FAC gioup parameters L«~ix3.t e csly tlie pirszsters yc_ specizy.
Results Avadable 10、单击Binary （二元）页，单击New （新建）然后规定要用Property （性质）列表框估计 的参数，并且输入二元组，在 Method 列表框中选择要使用的估计方法 E Properties Estimation Input - Datai Browse 『 ® Input
卤
a a .
田
i .
白
---------
田
i 田i .
”
i
田
Components Properties
M Property Methods 圈 Estimation
Input
Compare Results
Compare Results
岂 Molecular Structure
M Parameters
/Setup] Pure Component T-Dependent ―i/^nary| UHIFAC Group
Parametei ： 血国卵
EU
New
Delet e
Method ：
UNIFAC
Canponent i
Component j Tarperature
DIMER
WATER
来
Components and estimation methods
■二]Data
° I Advanced 二 Howsheeting
Options a z 恬 Summary
'■■ Q Run Status
Results Available
运行该估算，并检查其结果。

点击 Binary 页，查看估算结果
Available
在上面例子可以看出：在乙基 2-乙氧基乙醇水溶液中，利用 aspen plus 软件的
Estimation Binary Input （估计二元输入）可以完成指定方程二元参数的估算，而且计算过程 也
显得比较容易。

±1
田
A
£
£■
庄
Setup Components Pro ；pertie$ 二| Property Methods 创 Estimation
涉 Input 聊
Compare Q Recultf Q Compare Results 』Molecuiar Sliructure 卤
Paramrters 二| Data □l Advanced Flowsheeting
Optiorrs Results Summary Pme Compgnert | T-Oepencfenfl Binary UMiFAC Group j
-Estirftaledbharp 盟
4、结论
对于Aspen软件数据库中没有物性的物质，物性估算不失为一种可行的方法•在无法简便计算物性数据的情况下•利用Aspen plus软件本身的物性估算功能与已知物性参数或者结合实验数据进行物性参数估算，是一种很好的方法，其可靠性有一定的保证，计算精度可以满足工程设计的需要。

致谢
本论文是在导师张伟军副教授的悉心指导和帮助下完成的。

他广博的学识、丰富的阅历、对于学术问题独到的见解以及严谨的治学态度，使本人受益良多。

他朴实谦恭的品格以及无私真诚的人生态度，将无疑会在未来的旅途中给予本人深远的影响。

对于他半年来对本人学业的帮助与关心，在此谨致以衷心的感谢！
最后要感谢这次中给予我学习和生活上帮助的所有的老师和同学们，有了他们的帮助使我能够顺利的完成毕业论文。

参考文献
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⑹ 朱自强，徐汛.化工热力学[M] . 2 版.北京：化学工业出版社,1991: 186- 230.
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