如何利用Aspen进行物性分析-纯组分-二元相图
化工模拟软件aspen plus第3章 物性方法
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
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
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
Wilson (using dataset 2)
WILS-HF
Wilson
WILS-GLR
Wilson (ideal gas and liquid enthalpy reference state)
Aspenplus化工物性数据和相平衡数据的查询与估算PPT教学课件
化学平衡常数等； • ⑸与温度相关的传递性质，如等张比容、液体粘度、液体导热系数、表面张力、扩
散系数等。 • 混合物的物性数据往往需要在纯物质物性数据的基础上由合适的混合规则计算得到。
⑵-⑸类数据必须知道系统的温度、压 力，然后通过计算(函数关系式)或插值 (列表函数)才能得到。
11
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1.1 化工物性数据的查询
•1 . 1 . 2 从包溶A括液S P9的E0计N0种算P离L。U子关S 化软键合件参数物数据的有库参：中数水最组查，合主分找用热要的于，的物电无纯性解限组参质分数物。性主数要据纯库组，分包数含据库18的00内种容以是上在纯 • AS稀PE释N状P态LU下S的软吉件自布带斯的生数成据自库由不称能断为，更系以新统及扩数无展据和库改，进其的中，含因有此大从量一纯个物版质本和到混下合一物 的 • 物系性包的斯统数括热自限以数据大化由稀向据，约学能释上库可2数和状兼4是被据热5态容A0方，容下。个S便P关关的组E地键联N水分查数系合P（询L据数相大U、是。S热多调的焓对容数用一、于，个如起是。部熵给该版果模无分、出数本使拟机，吉的据的用结物并布一库A更果）与S可新的AP的不SEPN数同EPN据。LPU库LS进U某S行一个模起参拟同数计时值算被可，安能可装改能。变会。引
16
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1.2 纯物质的物性估算 • 1.2.2 与温度相关的热力学性质 • 理想气体热容：PCES用用多项式(式1-3)、Benson 方法和Joback 方法估算，温度 范围280-1100K，误差< 2%; • 临界温度以下纯组分液体热容和液体焓：PCES用DIPPR、PPDS、IK-CAPE、 NIST等关联式计算； • 液体摩尔体积: PCES用带有RKTZRA参数的Rackett模型方程(式1-5)估算; • 液体蒸汽压: 数据库组分用扩展Antoine方程(式1-6)进行估算，非数据库组分采用 Riedel、Li-Ma、Mani三种方法估计； • 汽化潜热: 数据库组分用Clausius-Clapeyron 方程和Watson方程(式1-7)估算，非数 据库组分用Veter e、Gan i、Du cros 、Li-Ma等化合物官能团贡献方法进行估算， Vetere 方法的平均误差为1 .6 % ，Li-Ma方法平均误差为1 .05 % 。
Aspen Plus在无机盐工艺开发与设计中的应用(Ⅰ)基础物性数据
Aspen Plus在无机盐工艺开发与设计中的应用(Ⅰ)基础物性数据王红蕊;沙作良;王彦飞【摘要】准确而可靠的基础物性数据对化工工艺的开发和设计是非常重要的.Aspen Plus具有丰富的物性数据和一套比较完整的基于状态方程和活度系数方法的物性模型,可以利用它获取所需的基础物性数据.因此介绍了利用Aspen Plus 软件获取无机盐重要物性数据的方法.无机盐重要物性数据包括热力学性质数据、传递性质数据、相平衡数据等.经软件查询数据与文献数据比较,使用Aspen Plus 获取的基础物性数据准确可靠,可以快速地为无机盐工艺开发与设计提供服务.【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2013(041)013【总页数】3页(P11-12,24)【关键词】Aspen Plus;基础物性数据;无机盐;工艺开发与设计【作者】王红蕊;沙作良;王彦飞【作者单位】天津市海洋资源与化学重点实验室,天津科技大学海洋科学与工程学院,天津300457;天津市海洋资源与化学重点实验室,天津科技大学海洋科学与工程学院,天津300457;天津市海洋资源与化学重点实验室,天津科技大学海洋科学与工程学院,天津300457【正文语种】中文【中图分类】O061在化工过程的开发、研究与工程设计工作中，准确而可靠的物性数据是非常重要的。
化工物性数据绝大部分是各种纯物质或混合物的物理和化学性质，主要由以下几部分组成:①基础物性常数，如 pH、沸点、熔点、凝固点、临界性质等;②热力学性质，如pVT性质、比热容、各种焓和熵等;③微观参数，如偶极矩等;④传递性质，如粘度、导热系数、表面张力、扩散系数等;⑤相平衡数据，如汽液平衡、液液平衡、固液平衡等［1］。
对于无机电解质来说，pH、泡点、溶解度、密度、粘度、比热容、导热系数、热焓及活度系数等数据是电解质溶液理论的基础也是无机盐工艺开发与设计的重要基础。
获取物性数据最直接的方法是通过实验和查阅文献，此方法较麻烦，耗时且工作量大［2］。
ASPENPLUS10.0物性方法和模型
例子有 l 甲烷和己烷或庚烷二元系统 van der Kooi， １９８１；Davenport and Rowlinson， １９６３；
１５
l 吉布斯能的偏差
( ) ∫ Gm − Gmig
=
−
v ∞
p
−
RT V
dV
−
RT
ln
V V ig
+
RT (Zm
− 1)
１６
l 摩尔体积 求解p T Vm 得到Vm 对于一个给定的状态方程 逸度根据方程１３计算 混合物其它的热力学性质能由偏差函 数计算 l 汽相焓
H
v m
=
H
ig m
+
(H
v m
−
H
ig m
)
f i v = ϕiv yi P （８）
校正因子ϕiv是逸度系数 对于在中压下一个汽相 ϕiv接近于１ 相同的方程可应用到液 相
f i l = ϕil xi P ９
Kohn， １９６１） l 乙烷和C数为１８－２６的正构烷烃二元系统（Peters et al．， １９８６） l 二氧化碳和C数为７－２０的正构烷烃二元系统（Fall et al．， １９８５） 不互溶的化合物分子大小差别越大 液－液和液－液－汽平衡越可能涉及重组分的固化 例如 乙烷和五环或六环烷烃则显示这个特性 碳原子数差别的增大将引起液－液分离消失 例如 在乙烷和碳原子数大于２６的正构烷烃混合物中 相对固体－流体 汽或液 平衡来说 液－液分离变成了亚稳平衡（Peters et al．， １９８６） 状态方程方法不能处理固体
如何利用Aspen进行物性分析-纯组分-二元相图
物性分析方法（Property Analysis）在进行一个流程模拟之前，最好先了解一下你所选物系，以及物系中物质的物性和相平衡关系，对所选体系偏离理想体系的程度有个初步的了解，对所选体系热力计算方法有个初步的认识。
只有这样才能够选择合适的物性计算方法，在得出模拟结果之后，才能保证模拟结果的可信度。
下面做一个CO2/Ar体系物性分析的例子，旨在抛砖引玉，有错误的地方还请读者批评指正。
1.开始设置选择模拟类型（Simulations）为：General with Metric Units，单位制可以根据自身选择的单位体系来定。
选择运行类型（Run Type）为：Property Analysis，当然在其它运行类型中也能够进行物性，不过这个运行类型没有流程图及其它一些要素，是专门为物性分析而设立的运行类型。
图12. Setup参数设置设置Setup中的一些参数，如Title，（这里可以不填写，但是最好还是设置一下，可以方便其它用户对你的模拟进行了解，增加其互通性）Unit，Run Type，其中Unit，Run Type中的设置相当于第一步中的Simulation，Run Type设置，对于前面已经选择的类型在这里可以看到设置的结果如图2。
当然也可以重新设置。
它好处就是，可以很方便的使用户可以在不建立新模拟的情况下，改变单位制及运行类型。
在Description中可以填写对模拟的一些简单描述，可以在报告（.rep）中输出，可以增加其可读性。
其它的一些选项这里就不做介绍了。
图23. 在Component中定义组分在Component ID中输入CO2，AR即可，对于其它一些常用的物质直接输入其名字或分子式就行。
而对于一些结构复杂的物质可以运用Find来查找。
输入后结果如图3。
图3注：Elec Wizard：电解质向导，可以帮助用户输入电解质。
User Defined：输入用户自定义的组分。
Reorder：重新调整输入物质的顺序。
aspen 高级培训班 讲义 第一部分
组分在形成离子之前的形式
3.4.3 举例
NaCl水溶液
所涉及到的离子反应：NaCl -->Na+ + Cl-，Na+ + Cl-<-->NaCl(s)
表观组分：H2O, NaCl，
真实组分：H2O, Na+, Cl-, NaCl(s)
3.5 定义电解质的步骤
确定产生新的组分(离子和固体盐)。
本章讨论了使用propertyanalysis物性分析特性的每种方法并包含几个示例主题包括??关于物性分析??交互生成物性分析??纯组分物性??二元系统物性??三元共沸曲线图??物流物性??使用窗口生成物性分析??纯组分??通用??二元系统??pt封闭曲线??三元共沸曲线??用于物性分析的方法规定??检验分析结果51关于物性分析propertyanalysis物性分析可生成与下列变量有关的物性窗口??温度??压力??气相分率??热负荷??组成该表包括的物性值是由propertyset物性集定义的由热力学物性传递物性和其它导出的物性组成
4）固体的摩尔体积
体积多项式模型
用于计算密度
参数名: VSPOLY
4.4.2 非常规固体
1）焓
通用热容多项式模型: ENTHGEN
用质量分率的加权平均数
基于GENANAL属性
参数名: HCGEN
2）密度
通用的密度多项式模型: DNSTYGEN
用质量分率的加权平均数
基于GENANAL属性
参数名: DENGEN
3电解质
3.1电解质举例
含有酸、碱或盐的水溶液，
酸性或碱性水溶液，气体净化时的含水胺或热碳酸盐。
3.2电解质系统的特征
Aspen物性方法选用图
ij:是否是二元交互参数LL:是否是液液这张图ij？的意思是问有没有二元交互参数。
如果没有，物性方法选择活度系数模型中的基团贡献模型类UNIFAC.; a. r+ Z" k9 F i/ ~ "UNIFAC活度系数模型是UNIQUAC模型的一个扩展模型。
它把UNIQUAC用于分子的理论用于了官能团。
有限个数的官能团足可以组成无限个不同的分子。
与纯组分库中可能需要的组分（500至2000个组分）间交互作用参数的个数相比，可能需要的基团交互作用参数的个数很少。
由一个有限的、精选的实验数据集确定的基团间交互作用参数足以能够预测几乎任何组分对间的活度系数。
"所以，它能很好的预测VLE的活度系数。
但是如果要预测LL数据时，必须使用一个不同的数据集，这个时候你可以用aspen plus自带的UNIFAC-LL.如果有，物性方法选择分子模型类NRTL\WILSON\UNIQUAC.分子模型运行二元交互参数可以灵活准确的模拟许多低压（P＜10atm）非理想溶液。
但是这里面WILSON不能用于模拟液液（LL)混合物。
正如前面所说的，活度系数方法适用于低压非理想溶液，如果是高压（P>10atm）非理想溶液，应该选用灵活的、有预测性的状态方程，如图所示的sp-polar、特殊混合规则的(ws,hv)方程。
图示把这些状态方程归为活度系数法是错误的aspen模拟中状态方程物性方法的选择在Aspen模拟中物性方法的选择至关重要，物性方法选择正确与否直接关系到模拟结果的准确性。
现向全体海友征集各种物性方法的使用条件、范围及相关注意事项。
例如：性质方法名：WILSON，γ模型名：wilson，气体状态方程：理想气体定律! J* v3 ~+ V1 c$ X7 e/ R f1 mWilson 模型属于活度系数模型的一种。
适用于许多类型的非理想溶液，但不能模拟液-液分离。
可在正规溶液基础上用于模拟低压下的非理想系统。
使用aspen 查物性
1.新建一个Aspen临时文件，选Template,选Blank Simulation也一样2.选择“PropertyAnalysis”3.按“N→”继续，Aspen中“N→”表示下一步，设置完当页后点这个按钮就会自动到下一页的设置页面中，以下类似4.输入标题，随便输入注意图中红色方框，是设置该aspen文档的默认单位集，默认是ENG，即英制单位，其温度是“F”，后边会讲到。
点“N→”下一步5.输入“water”或者”H2O”都可以，点回车后图片如下继续点“N→”下一步6.选择“Process type”，常用物性方法计算类型，里面是不同的物性方法分类，比如当前选择的“COMMON”为常用方法，”CHEMICAL”化学工艺计算，“ELECTROL ”为电解质计算，不同的物质计算要选择不同的物性计算方法集，当然同一种物质也可在不同物性方法集中的选择物性计算方法，不同的物性计算方法集计算出来的物性会有所区别，精确度也不一样，具体见附件本例中选择“COMMON”集即可7.然后选择计算方法“STEAMNBS”此表为水和蒸汽计算8. 继续点“N→”下一步后如图，点确定即可9.点“New”10.选“GENERIC”，普通即可11.方框内设置流量及流量表示方法和单位，有摩尔，质量，体积12.这里设置温度和压力，注意温度和压力单位，英制单位默认温度为‘F’，压力为’psia’ ,“rearly”的帖子“如何用ASPEN11.1查询物理性质”中默认为‘C’，这是因为他在第4张图片中默认单位选的METCKGCM或SI-CBAR，至于单位集可百度13.我们将压力设置为一个大气压，选择温度为变化量14.选中“Temperature”,点击“Range/List”选择结果列表方式在“rearly”的帖子“如何用ASPEN11.1查询物理性质”中，他设置的”Lower”为10，很多海友反应计算结果报错，这就是开头第4项默认单位选择的问题，英制中温度单位为“F”，10F=-12℃，这时候的水已经成冰了，就不是计算方法“STEAMNBS”水和蒸汽计算范围了，所以会报错，故最低应设成32以上15.选中“HXDESIGN”点“>”右移，HXDESIGN是计算热交换为主，下面计算密度，热容等等，可参考下面的英文解释16.选择完成后不要点“N→”下一步，这里还有一个定义你想查询的物性，这个是可选的点击左边树形图，选择方框所示MASSVFRA：混合物的气相分率MASSFLMX:混合物的质量流率HMX:混合物的焓RHOMX:混合物的密度CPMX:混合物的恒压热容PCMX：混合物临界状态下的临界压力MUMX：混合物粘度KMX：混合物的导热系数SIGMAMX:表面张力MWMX：混合物分子量单位可根据个人习惯选择，物性可右键删除17.一路确定计算完毕，点击上图中红色方框内图标查看计算结果18.点击左边树状图方框内文件夹图标，最后得到计算结果如下可见变量“TEMP”变量中温度单位为’F’，点击改成“C”后就是我们熟悉的摄氏度了。
ASPEN PLUS的物性方法和模型(ppt 15页)
物性推算（1)
输入化合物组份
输入已知的物性
第 13 页
物性推算（2)
结构输入
结果
第 14 页
C VAN
LAAR WILSON
汽相状态方程
理想气体定律 Redlich-Kwong
Redlich-KwongSoave
Nothnagel Hayden-O Connell HF状态方程
第5页
如何选择热力学方法
第6页
热力学模型选择方法
对非极性或弱极性物系，可采用状态方程法。 该法利用状态方程计算所需的全部性质和汽 液平衡常数。
第三章 ASPEN PLUS物性
李玉刚 计算机与化工研究所
第1页
3.1 ASPEN PLUS的物性方法和模型
第2页
物性模型
第3页
状态方程模型
1、IDEAL理想状态性质方法用于气相和液相处于理想状态的体系（如 减压体系、低压下的同分异构体系）
2、用于石油混合物的性质方法：BK10、 CHAO-SEA、GRAYSON 用于炼油应用它能用于原油塔、减压塔和乙烯装置的部分工艺过程
极性物系，采用状态方程与活度系数方程相 结合的组合法，即汽相采用状态方程法，液 相逸度采用活度系数法计算，液相的其它性 质采用状态方程或经验关联式法。
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过程工业推荐使用的热力学方法
第8页
Galen J. Suppes选择方法
for aqueous organics, NRTL for alcohols, Wilson for alcohols and phenols, Wilson for alcohols, ketones, and ethers Wilson or
ASPEN中NIST数据库的使用即物性数据查寻。
ASPEN中NIST数据库的使用ASPEN中的NIST数据库可以查询二元物性参数，也可以查询纯物质参数，二院物性参数的查询论Step1 输入组分Step2 选择物性方法Step3 执行物性估算Step4 点击NISTStep5 选择pure，二元估算选择Binary mixtureStep6 点击evaluate NOWStep7 查看结果，图中TPT即为苯的三相点所查寻的数据英文可以一起全部复制和百度翻译。
数据库step1step2step4Step5Step7Name Description OMEGA Pitzer acentric factorZC Critical compressibility factor VC Critical volumeTC Critical temperatureDNLEXSAT TDE expansion for liquid molar densityMUP Dipole momentHFUS Heat of fusionDHVLTDEW TDE Watson equation for heat of vaporization DGFORM Gibbs energy of formation (ideal gas)CPSTMLPO ThermoML polynomials for solid CpCPIALEE TDE Aly-Lee ideal gas CpCPLTMLPO ThermoML polynomials for liquid CpDHFORM Heat of formation (ideal gas)MW Molecular weightTB Normal boiling pointFREEZEPT Freeze point temperatureDELTA Solubility parameter @ 25 CSG Specific gravityVLSTD API standard liquid molar volumeSIGTDEW TDE Watson equation for liquid-gas surface tension KVTMLPO ThermoML polynomials for vapor thermal conductivity KLTMLPO ThermoML polynomials for liquid thermal conductivity TPT Triple point temperaturePSTDEPOL TDE polynomials for solid vapor pressureWAGNER25 TDE Wagner 25 liquid vapor pressureMUVTMLPO ThermoML polynomials for vapor viscosityMULNVE TDE equation for liquid viscosityFAMILY Compound family nameSUB FAMILY Compound sub family nameOMEGA Pitzer acentric factor欧米茄Pitzer偏心因子ZC Critical compressibility factorZC临界压缩因子VC Critical volumeVC临界体积TC Critical temperature超导临界温度DNLEXSAT TDE expansion for liquid molar density液体的摩尔密度dnlexsat TDE膨胀MUP Dipole momentMUP的偶极矩HFUS Heat of fusion超声热融合DHVLTDEW TDE Watson equation for heat of vaporization dhvltdew TDE沃森方程的汽化热DGFORM Gibbs energy of formation (ideal gas)dgform生成吉布斯能（理想气体）CPSTMLPO ThermoML polynomials for solid Cpcpstmlpo ThermoML的多项式的固态CPCPIALEE TDE Aly-Lee ideal gas Cpcpialee TDE阿里李理想气体的CPCPLTMLPO ThermoML polynomials for liquid Cpcpltmlpo ThermoML液体CP多项式DHFORM Heat of formation (ideal gas)形成DhForm热（理想气体）MW Molecular weightMW分子量TB Normal boiling point结核病的正常沸点FREEZEPT Freeze point temperaturefreezept冻结点温度DELTA Solubility parameter @ 25 C三角洲“25 C的溶解度参数SG Specific gravity比重VLSTD API standard liquid molar volumevlstd API标准液的摩尔体积SIGTDEW TDE Watson equation for liquid-gas surface tension sigtdew TDE沃森方程的液-气表面张力KVTMLPO ThermoML polynomials for vapor thermal conductivity kvtmlpo ThermoML的多项式的蒸气导热系数KLTMLPO ThermoML polynomials for liquid thermal conductivitykltmlpo ThermoML的多项式液体导热系数TPT Triple point temperatureTPT三相点温度PSTDEPOL TDE polynomials for solid vapor pressure pstdepol TDE多项式的固体的蒸气压WAGNER25 TDE Wagner 25 liquid vapor pressure wagner25 TDE瓦格纳25液体的蒸气压MUVTMLPO ThermoML polynomials for vapor viscosity muvtmlpo ThermoML的多项式的气相粘度MULNVE TDE equation for liquid viscosity液体的粘度mulnve TDE方程FAMILY Compound family name族化合物的姓SUB FAMILY Compound sub family name亚族化合物亚家族的名字。
用aspen查物性的两种方法
用aspen查物性的两种方法
Aspen Plus中查物性的两种方法方法之一：
1、开始--->程序--->Aspen tech--->--->engineer suite--->aspen plus 2006--->aspen properties database manager
2、点击三次确定后--->在左栏选择
console root--->aspen physical properties database--->nist 06--->selected compounds--->find compound
3、输入你要查找的物质，双击，在selected compounds的下一级菜单中会出现你选择的物质。
4、点击properties and parameters--->pure 在右边的view 下面compounds中选择你选择的物质，在databanks选择all 或者nist-trc，在properties中选择all，然后下面显示的就是该物质的所有物性。
5，最后要说明的是。
大家会在value一列中发现好多加号，单击后，你会有惊奇的发现。
6、建议大家把结果拷贝到excel中去看，这样不容易遗漏什么。
在没有安装Aspen Property这个模块的情况可以找到上述的两个数据库
方法之二：
查看纯组分的物性：填写Component时，点击“Review”。
混合物的物性是比较复杂的。
可以利用Property Analysis中进行物性分析，做物性。
有时候还需要对物性方法中的Routes进行修改。
ASPEN二元物性参数模拟
精馏工段第一个精馏塔模拟的是甲醇、碳酸二甲酯和水的共沸分离，而Aspen软件没有自带的甲醇与碳酸二甲酯的二元共沸物性参数，故我们利用Aspen进行了甲醇和碳酸二甲酯的二元物性参数的模拟。
首先查阅《化学化工物性数据手册》，我们发现甲苯与甲醇的共沸温度及组成和碳酸二甲酯与甲醇的共沸温度及组成十分相似，恰好Aspen有甲苯与甲醇的二元共沸物性参数。
我们利用甲苯与甲醇的二元共沸物性参数对碳酸二甲酯与甲醇的二元物性参数进行模拟。
Aspen模拟流程如下：
选择的物性方法为NRTL，经不断微调后，终于得到预想的结果，如图：
其中2的甲醇和DMC得质量分数与文献所给的共沸组成相同，即达到了模拟的要求。
此时，甲醇与DMC得二元交互参数如下：
从上图可以看到交互参数模拟的结果。
Aspen模拟物性数据分析
气液平衡基础--泡点 露点
• 3）绘制模拟流程图（Separators/Flash2）
第33页
气液平衡基础--泡点/露点
• 4）定义进料流股
第34页
气液平衡基础--泡点/露点
• 5）定义单元操作
第35页
气液平衡基础-- 泡点/ 露点
• 6）运行模拟计算，查看结果
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气液平衡基础--泡点/露点
6.75
第28页
气液平衡基础--泡点/露点
泡点：液体混合物处于某压力下开始沸腾的温度， 称为混合物在这压力下的泡点温度
露点：气体混合物处于某压力下开始凝结的温度， 称为混合物在这压力下的露点温度
最常见的VLE 问题就是已知系统总压P 和液相组成 (即各个xj 的数值)，计算气液相平衡时的温度和气相 的组成yj；或者已知系统总压P 和气相组成(即各个yj 的数值)，计算气液相平衡时的温度和液相的组成xj
第54页
第49页
流股中物性数据的查看 通过Properties/pro-set新建物性集 在Physical properties下查找所需要的物性名
称，
第50页
流股中物性数据的查看 通过Properties/pro-set新建物性集 在Physical properties下查找所需要的物性名
称，
第51页
第29页
气液平衡基础-- 泡点/ 露点
【例题】利用闪蒸单元操作，完成以下例题 • 物系：苯，甲苯，其中苯的摩尔分率为0.2,
P=106.7kPa下，求： 1）溶液的泡点温度及平衡气相组成 2）溶液的露点温度及平衡液相组成
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Aspen中的单元操作模型 -- Separators
ASPEN Plus培训教程 第二讲 组分、物性及物性计算模型
Components，Properties & Property Models
组分、物性及物性计算模型
物性计算方法和模型 (1)
Aspen Plus提供了丰富的物性计算 方法与模型，我们必须根据物系特点和 温度、压力条件适当选用。可以利用 Tools 菜单下的 Property Method Selection Assistant 工具帮助我们缩小适用方法的 范围。 Aspen Plus的在线帮助也可以提供 有用的详细信息。
物性计算方法和模型 (2)
亨利组分 (1)
在操作条件下表现为不凝性气体的 组分被称为亨利组分(Henry Components), 其在液相中的溶解度用亨利定律描述。 亨 利 组 分 在 Components 大 类 下 的 Henry Comp子类目录里创建一个对象来定 义 ， 同 时 还 需 在 Properties 大 类 下 的 Parameters 子类下的 Binary Interaction 目录 下的 Henry-1 对象中输入亨利系数的温度 关联系数（从数据库里调用）。
亨利组分 (2)
亨利组分 (３)
电解质组分 (1)
如果系统包含水和在水中会发生
电离的电解质 (Electrolytes) ，我们则需
利用电解质向导 (Elec Wizard) 来帮助我
们生成可能发生的各种电离反应和生成
的各种电解质组分。
电解质组分 (2)
电解质组分 (3)
电解质向导分四个步骤操作： １、定义基本组分和定义反应生成选项； ２、从生成物清单中删除不需要的成分 和反应式； ３、选择电解质计算的模拟表达方式； ４、审定物性方法设置和调整自动生成 的亨利组分和反应式。 完成后软件会自动引导你从数据库中调 取所需的物性参数。
第三章 ASPEN PLUS的物性数据库及其应用解读
3.3 物性集（Property Sets）
物性集 (Prop-Set) 是一个把物性集或集合作为一个用户给定 名的对象来访问的一种方法。当在一个应用中使用物性时 只引用物性集名。
用物性集可以报告热力学性质、传递性质和其它性质值。
目前的物性集应用包括: 设计规定、Fortran 模块、灵敏度 物流报告 物性表 (Property Analysis) 塔盘性质 (RadFrac, MultiFrac, 等.) 加热/冷却曲线 (Flash2, MHeatX, 等.)
第 43 页
c
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第 45 页
混合物密度
第 46 页
例3-2 计算结果
第 47 页
练习1：利用ASPEN PLUS 分别计算PCl3和 POCl3在30、35、45、50、55、60℃下的液体 纯组分导热系数（K），P=1atm ，用理想气 体模型（IDEAL）。
第 48 页
3.4.2 ASPEN PLUS的物性估算
第 12 页
物性
术语的定义
物性:计算出的物质的物性值，例如混合物焓
物性集 (Prop-Set):访问物性的一个方法，以便能 够使用或在别处列表 物性参数:物性模型中用到的常数 物性模型:用于计算一个物性的方程式或方程组 物性方法:用于计算一个模拟中所需性质的物性模 型的集合
第 13 页
ASPEN PLUS在化工过程设计中的应用
第三章 ASPEN PLUS物性数 据库及其应用
第三章 ASPEN PLUS的物性数据库及其应用 3.1 基础组分数据库 3.2 如何建立物性模型 3.3 性质集 3.4 物性计算与分析实例
第 2 页
ASPEN第二讲 物性方法
• 与Aspen Plus的数据库无关，用户自己输入，用户需 自己创建并激活 内置数据库
• 用户需要自己创建并激活，且数据具有针对性，不是 对所有用户开放 用户数据库
2.1 Aspen Plus数据库
PURECOMP
常数参数。例如热力学温度、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。
2.7 物性数据回归
物性数据回归系统可以拟合多种纯组分的物性数据， 如饱和蒸汽压；该系统可以将物性模型参数与纯组分或
多组分系统的实验数据相拟合，用户可以输入任意物性
的实验数据，例如汽液平衡数据、液液平衡数据、密度、 热容或活度系数数据；该系统也可以回归Aspen Plus中的 物性模型，如电解质和用户模型。 物性数据回归是基于最大似然估计的思想，利用原始
以上题中的丙烯、苯和异丙苯为例： 点击菜单栏Tools下的Property Method Selection Assistant，启动帮助系统
2.3 物性方法的选择
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
真实？
BK10 IDEAL
图（a）
2.3 物性方法的选择
经验选取
是 是 有液液平 衡数据？ NRTL UNIQUAC
否 是
P<10bar
有交互作 用参数？ 否 有液液平 衡数据？
WILSON NRTL UNIQUAC UNIF-LL
极性非电解 质物系
压力 是 P>10bar 有交互作 用参数？ 否
ASPEN PLUS的物性方法和模型(ppt 15页)
物性推算（1)
输入化合物组份
输入已知的物性
第 13 页
物性推算（2)
结构输入
结果
第 14 页
Margules for C4-C18 hydrocarbons, Wilson for aromatics Wilson or Margules
第9页
物性的查询
运行tool中的检索参数结果
第 10 页
参数的输入
第 11 页
参数回归
已知实验数据（如蒸汽压） 演示
已知平衡数据（T－XY)回归wilson参数 2参数模型，回归Aij，Aji,Bij,Bji 演示
C VAN
LAAR WILSON
汽相状态方程
理想气体定律 Redlich-Kwong
Redlich-KwongSoave
NothnaΒιβλιοθήκη el Hayden-O Connell HF状态方程
第5页
如何选择热力学方法
第6页
热力学模型选择方法
对非极性或弱极性物系，可采用状态方程法。 该法利用状态方程计算所需的全部性质和汽 液平衡常数。
书山有路勤为径学海无涯苦作舟书到用时方恨少事非经过不知难2020年4月12日星期日aspenplus的物性方法和模型书山有路勤为径学海无涯苦作舟书到用时方恨少事非经过不知难31aspenplus的物性方法和模型类别详细内容热力学性质模型状态方程模型活度系数模型蒸汽压和液体逸度模型汽化热模型摩尔体积和密度模型热容模型溶解度关联模型其它传递性质模型粘度模型导热系数模型扩散系数模型表面张力模型非常规固体性质模型一般焓和密度模型煤和焦碳的焓和密度模型书山有路勤为径学海无涯苦作舟书到用时方恨少事非经过不知难物性模型书山有路勤为径学海无涯苦作舟书到用时方恨少事非经过不知难状态方程模型?11ideal理想状态性质方法?22用于石油混合物的性质方法
一步步教你如何查询单质、混合物的物性
一步步教你如何查询单质、混合物的物性
第一步：选择查询物性的组件（注：本软件是Aspen Tasc＋中的组件，所以Aspen软件中使用中因该大同小异）
第二步：输入Application Options的内容
举例输入如下：
输入完成后，
按下一步
选择组合物的温度是
一个点还是范围
行1：温度开始
行2：温度结束
行3：温度增量
行4：压力
行5：总的流量
按下一步。
第三步：输入Compositions（组分，及你要查询物质的组分，可以是纯净物或者混合物）：
混合物或者单质的组分不用自己写，自己从数据库中查，点击Search DatabanK
通过上面对话框选择混合物中所有物质，如果是单质，选择一个即可。
选完后点OK。
但别忘了输入组分比例，所有的组分加起来是100％。
至此所有的输入都结束了。
第四步：运行
点运行按钮，如下图
第五步：查看结果
第六步：查Properties ，如下图
第七步：查Temperature Limits：温度限度，结果如下：
END－。
利用aspenplus进行物性全参数地估算
实用文案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：(C6H14O3)分子式：(CH3-CH2-O-CH2-CH2-O-CH2-CH2-OH)沸点：195℃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 Input 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/Setup2、在Setup/Specifications-Global页上改变Run Type位property Estimation3、在Components-specifications Selection页上输入乙基2-乙氧基乙醇组分，将其Component ID为DIMER4、在Properties/Molecular Structure -Object Manager上，选择DIMER，然后点Edit5、在Gageneral页上输入乙基2-乙氧基乙醇的分子结构6、转到Properties/Parameters/Pure Component Object Manager上，点击“NEW”然后创建一个标量（Scalar）参数TB7、输入DIMER的标准沸点（TB）195℃8、然后转到Properties/Estimation/Set up页上，选择Estimation all missing Parameters9、运行该估算，并检查其结果。
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点击Go得出结果如图14.
图形分析：这张图看起来非常的混乱，在高压部分肯定存在问题，原因在于CO2的组成上限设定的问题，联系到物系是因为物系的非理想性所致。
对于这种方法的介绍已经结束了，已经达到了在一张图上画出多个温度下的P-x-y图的目的，至于存在的问题，就需要需要此种物系P-x-y图的朋友进行更深入的研究，了解CO2/Ar物系的性质，选择合适的物性方法，然后再进行画图。由于时间仓促难免出现错误，请批评指正。
1.开始设置
选择模拟类型（Simulations）为：General with Metric Units，单位制可以根据自身选择的单位体系来定。
选择运行类型（Run Type）为：Property Analysis，当然在其它运行类型中也能够进行物性，不过这个运行类型没有流程图及其它一些要素，是专门为物性分析而设立的运行类型。
图4
Aspen Plus可以提供4种类型的物性分析：pure,binary, residue, and stream。本文中数据只能进行pure和binary两种物性分析。下面就进行这两种物性分析。
5. Pure物性分析
本文以Ar的饱和蒸汽压为例进行分析。单击标题栏上的Tools，选择Analysis，Property，Pure，得到如图5的界面。温度范围设定在：218.15K-248.15K。具体的参数设置如图6。
图8
本文以P-x-y图为例进行物性分析，在Analysis中选择P-x-y，在Temperature中Unit选择K，在List of values输入218.15K，输入数据后的结果如图9。
图9
然后点击Go得到图10。
下面来分析一下，在图9中，输入数据Lower为0.39，Upper为1，这个数据是CO2的组成，理想物系应该是0 - 1。在这里为什么这样输入呢，是因为在CO2组成为0.39时饱和蒸气压为最大值，这是因为体系为非理想体系的原因，详细的解释请参考化工热力学。如果输入Lower为1那么会出现图12的情况。
图5
图6
参数设定完成后，单击Go就得到图7，PL/温度曲线。可以看出在这种温度下Ar的饱和气压大的惊人。所以说对其物性方法的选择也就比较困难。对于图形的修饰问题还请读者自行研究（如显示Marker，改变标题、坐标轴等等），在这里就不作赘述了。
图7
6．Binary物性分析
打开的方式和Pure物性分析相近，Tool-Analysis-Property-Binary，打开后如图8。
特别提示：本方法采用的Aspen Plus为V7.1。
Reorder：重新调整输入物质的顺序。
Review：查看输入组分的纯组分标量参数。
4.在Property中设定计算物性的物性方法。
本文选择的Base method和Property method是PENG-ROB，结果如图4。
物性方法的选择还值得商榷。由于对CO2/Ar体系的了解还不够，对已经选择的物性方法是否能准确描述该体系还不甚了解，本文主是为了提供一种分析物性的方法。对于使用到的物性方法并不能保证其准确性。
图2
3.在Component中定义组分
在Component ID中输入CO2，AR即可，对于其它一些常用的物质直接输入其名字或分子式就行。而对于一些结构复杂的物质可以运用Find来查找。输入后结果如图3。
图3
注：
Elec Wizard：电解质向导，可以帮助用户输入电解质。
User Defined：输入用户自定义的组分。
图
图12
7．在一张图上作出多个温度下的P-x-y图。
第6部分是讲的如何画出一定温度下的P-x-y图，当然也可以在一张图上作出不同温度下的T-x-y图。区别就在于Temperature的设定，当List of values为一个值就是一个温度的P-x-y图，当为多个温度时就为多个温度下的P-x-y图。对于Overall range选项，是为了作出等差温度下的P-x-y，Lower为温度的下限，Upper为温度的上限，Points为在温度上下限内所选择的温度的点数，Increments:为温度的步长。Points和Increments二都只能选其一。具体值的设定如图13。
图1
2. Setup参数设置
设置Setup中的一些参数，如Title，（这里可以不填写，但是最好还是设置一下，可以方便其它用户对你的模拟进行了解，增加其互通性）Unit，Run Type，其中Unit，Run Type中的设置相当于第一步中的Simulation，Run Type设置，对于前面已经选择的类型在这里可以看到设置的结果如图2。当然也可以重新设置。它好处就是，可以很方便的使用户可以在不建立新模拟的情况下，改变单位制及运行类型。在Description中可以填写对模拟的一些简单描述，可以在报告（.rep）中输出，可以增加其可读性。其它的一些选项这里就不做介绍了。
物性分析方法（Property Analysis）
在进行一个流程模拟之前，最好先了解一下你所选物系，以及物系中物质的物性和相平衡关系，对所选体系偏离理想体系的程度有个初步的了解，对所选体系热力计算方法有个初步的认识。只有这样才能够选择合适的物性计算方法，在得出模拟结果之后，才能保证模拟结果的可信度。下面做一个CO2/Ar体系物性分析的例子，旨在抛砖引玉，有错误的地方还请读者批评指正。