物性估算模型aspenplus入门
aspenplus自学初级教程
制药行业
ASPEN Plus可以用于药物生产过程 中的工艺流程模拟和优化，提高生产 效率、降低成本。
环境工程
ASPEN Plus可以用于模拟污水处理、 废气处理等环境工程领域的工艺流程。
为何学习aspenplus
提高职业竞争力
随着工业4.0和智能制造的快速发展，掌握ASPEN Plus等工业软件已成为工程技术人员必 备的技能之一。学习ASPEN Plus能够提高个人在求职市场上的竞争力。
收敛问题
介绍如何处理求解过程中的收敛问题以及如 何优化求解过程。
结果输出
说明如何将求解结果输出到文件中或以其他 形式展示。
03
流程模拟
流程模拟基础
1 2
流程模拟概念
流程模拟是一种基于数学模型的计算机仿真技术， 用于模拟工业生产过程，预测和优化生产性能。
流程模拟软件
Aspen Plus是一款功能强大的流程模拟软件，广 泛应用于石油、化工、制药等领域。
数据库更新
用户可以更新数据库中的数据，以反映实际生产条件和实验结果 的变化。
05
常见问题与解决方案
模型建立常见问题
问题1
如何正确设置输入参数？
解决方案1
确保所有输入参数都符合Aspen Байду номын сангаасlus的规范， 并且参数值在合理范围内。
问题2
如何处理复杂的流程？
解决方案2
对于复杂的流程，建议将其拆分成多个简单单元， 逐一建模。
优化工业流程
ASPEN Plus可以帮助工程师模拟、分析和优化工业流程，提高生产效率、降低能耗和减 少环境污染。学习ASPEN Plus有助于推动工业技术的进步和可持续发展。
拓展知识面
Aspenplus化工物性数据和相平衡数据的查询与估算PPT教学课件
第7页/共45页
1.1.1从文献中查找 • 1.1.1.2 外文工具书 • ⑵ CRC handbook of chemistry and physics，美国CRC Press公司出版。其中含 有约20000种物质的准确、可靠和最新的化学物理数据。第1版于1913问世，此后 几乎逐年进行修订再版，后来又改为每两年再版一次，内容不断扩充更新。目前 最新版本为2012年出版的第92版(网络版)，其主要目录见表1-4。
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1.1 化工物性数据的查询
• 1.1.1从文献中查找 • 1.1.1.1 中文工具书 • ⑴ 化工辞典，王箴主编，化学工业出版
社出版. • 最新版本是2000年出的第4版，共收词
16000余条。
3
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1.1.1从文献中查找 • 1.1.1.1 中文工具书 • ⑵ 石油化工基础数据手册,卢焕章主编，化学 工业出版社1982. • 共两篇，第一篇介绍各种化工介质物理、化学 性质和数据的计算方法；第二篇将387个化合 物的各种数据列成表格．以供查阅。 • 这些数据包括临界参数，及其在一定温度、压 力范围内的饱和蒸汽压、汽化热、热容、密度、 粘度、导热系数、表面张力、压缩因子、偏心 因子等16个物理参数。 • 1993年,化学工业出版社出版了由马沛生主编 的石油化工基础数据手册续编，包含552个新 化合物的21项物性。
14
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1.2 纯物质的物性估算
纯物质物性估算 一般包括3个方面
一是基础物性，如常压沸点、熔点、临 界温度、临界压力、临界比容、临界压 缩因子、偏心因子、偶极矩等；
二是与温度相关的热力学性质，如气 体的热容、粘度、导热系数，液体的 蒸气压、蒸发焓、密度、热容、导热 系数等；
第一讲 ASPEN Plus使用入门
英文名称
分子式
七、选用物性计算方法和模型
过程类型 基础方法 亨利组分
过程方法
八、输入外部流股信息
温度
流股信息
压力 组成 流量 数值
每一股外部流股都必须输入信息
九、输入单元模块参数
模块参数 模块参数随模块不同而不同 其选择对结束相当重要
十、运行程序 Running Project
十一、查看结果 View Results
10.运行模拟过程 Run Project 11.查看结果 View Results 12.输出报告文件 Export Report 13.保存模拟项目 Save Project 14.退出 Exit
一、启动
User Interface
1. “开始”—“程序”— “AspenTech”—
“Process Modeling V7.2”—“Aspen
Hale Waihona Puke 流股的缩放和复制 — Mult / Dupl
Plus ”—“Aspen Plus User Interface”
2. 选用“Local PC”作为缺省连接。
启动
User Interface（2）
二、选模板 Template
系统界面
专家系统
指导输入必要或可选的数据 显示下一步要进行内容提示 或不正确时的提示
数据浏览器
模式选择按钮
模型库,按F10可显示
流量分配器 — FSplit
流量分配器 — FSplit
流股的缩放和复制 — Mult / Dupl 乘法器 (Mult) 用于将一股输入流股 的流量缩放后作为输出流股，主要模型 参 数 为 缩 放 因 子 (Multiplication factor)。 复制器 (Dupl) 用于将一股输入流股 复制为多股完全相同的输出流股。 两种模块都归属于调节器类别 (Manipulators) 。
Aspen_Plus推荐使用的物性计算方法
A s p e n_P l u s推荐使用的物性计算方法-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1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,,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：=nRT，=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。
利用aspen plus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：(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。
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。
第7页
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+物性估教程材料
在Chemdraw中作图，另存为后缀为mol文件。
另存为后缀为mol文件。
用Chemical offcie中的 ChemDraw计算化学性质。
导入分子结构式
点击键计算
确定
计算结果检查 及更改
其他可添加数 据
计算完成
新建一个物性估算方法
选择物性方法
设置参数估计
TB 沸点；TC 临界温度； PC 临界压力； VC 临界体积； ZC 临界压缩因子 DHFORM生成热； DGFORM生成自由能；OMEGA 偏心因子；DELTA 溶解度 参数； UNIQUAC 方程参数；PARC 等张比容； DHSFRM 固体生成热。。。
物性估计
物性输入
选择物性估计选项点击User Defined。
（3）输入分子式。 需要输入分子量，沸 点，分子结构，蒸汽压 和理想气体热容。
（4）点击next。
输入分子量，注意在反应过 程中会影响Mass balance!
沸点，可参考 Chemdraw的结果，也 可以从文献上来。
Unifac参数 两元体系参数
温度相关参数
输入
用户定义参数
输入临界温度和汽化焓数据
输入粘度数据
（1）将文件保存为TBMX.bkp文件 （2）新建一个流程模拟文件 （3）Import （导入）TBMX.bkp文件
点击性质选项 替代 合并
忽略
所有性质估算 均已设定 完成
END
两元体系参数unifac参数温度相关参数输入用户定义参数输入临界温度和汽化焓数据输入粘度数据1将文件保存为tbmxbkp文件文件2新建一个流程模拟文件新建一个流程模拟文件3import导入tbmxbkp文件点击性质选项替代合并忽略所有性质估算均已设定所有性质估算均已设定完成end
利用ASPEN PLUS 软件进行物性估算
利用ASPEN PLUS 软件进行物性估算Aspen Plus 是一款功能十分强大的工艺模拟软件, 对有机化工、无机化工、电化学、石油化工等各领域的各种单元操作均可模拟。
其自带的各种物质的物性数据库较全, 可满足绝大多数的工艺过程的模拟要求。
但在实际的工艺模拟计算过程中, 有时也会遇到在Aspen Plus 自带的物性数据库中查不到的物质, 使模拟过程无法正常进行下去。
此时, 利用Aspen Plus 软件提供的物性估算功能, 可以很好地解决此类问题。
以下以发酵液中低浓度1,3- 丙二醇分离项目中的重要的中间产物2- 甲基- 1,3- 二噁烷( 2MD) 的物性估算为例, 说明Aspen Plus 软件物性估算功能的使用。
为了成功估算2MD 的物性, 首先要向AspenPlus 软件提供必要的基本物性数据, 包括分子结构、常压沸点、分子量、各种试验测得的物性等。
以上这些物性中, 仅分子结构是物性估算中所必需的, 依据分子结构, Aspen Plus 软件可计算出常压沸点和分子量, 从而进一步计算所需的其它各种物性。
1. 2MD 物性的输入2- 甲基- 1,3- 二噁烷( 2MD) 是1,3- 丙二醇分离项目中的中间产物, 由于Aspen Plus 软件自带的物性数据库中查不到2MD, 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2MD 计算。
其分子结构如下:已知的其它物数据: 分子量102.13; 沸点(1atm):110°C; 密度(25°C):0.98kg/m3; 粘度(25°C):0.603cp; 标准生成热(25°C):- 363.02kJ/mol; 标准熵(25°C):303J/(mol〃K); 表面张力(25°C):24.93dyn/cm。
因为采用基团贡献法来估算2MD 的物性, 所以在properties 中选用UNIFCA 为计算方法, 然后输入分子结构。
AspenplusASPENPlus使用入门-文档资料
选用 Template （1）
Simulations： 根据过程类型和拟用的单位制选 用，最常用的是 General with Metric Units Chemicals with Metric Units
Run Type 过程仿真用 Flowsheet
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选用 Template （2）
10
第一讲 入门基础
• Aspen Plus简介 • Aspen Plus 基本概念 • 使用Aspen Plus的基本步骤 • 最简单的单元模块 • 创建你的第一个Aspen Plus仿真模型
•1
Aspen Plus 简介
• Advanced System for Process Engineering 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。
•2
Aspen Plus 基本术语
• 用户界面（User Interface)。 • 流程图（Flowsheet）。 • 模型库（Model Library）。 • 数据浏览器（Data Browser）。 • 流股（Stream）。 • 模块（Block）。
复 制 器 (Dupl) 用 于 将 一 股 输 入 流 股 复制为多股完全相同的输出流股。
两种模块都归属于调节器类别 (Manipulators) 。
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流股的缩放和复制 — Mult / Dupl
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创建你的第一个AspenPlus仿真模型
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：195C1.2、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 BrowserInput 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 Complete3、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 EditSetupComponent'sPropertiesFlowsheeting OptionsResults 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 settingsRun t^pe;Pioperty Estimahon zi Input mockS 柜 ady-State 创 Stream class: CONVEHJ Ffcw basis: |MoleA Ambient pressure: d Ambient temp.: 师 |Fd Valid phases: 厂 Use free water calculationsSetupInput 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irKpctidercBAtom number 1 2 3 q 5 5 7Alam 卯e c c 0 c c 0 c4pn;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 Complete6、转到Properties/Parameters/PureComponent Object Managet ，点击“ NEW ”® DIMER耳如m ■州圧•书时叩 吁岂Components B 剧Propetlies Property MethodsEstimabonMolecular StryrtureParameters 日刘 PureCj&mponentResulte Not Available -^Propertes ProjMrty Methods ・ Data BrokerJ Prepay Metlwds 三砺I till« — 」时 | I |工令TB母二j Binary Interaction□ Electrolyte PairH 口 Electrolyte Temary■Jj UNIFAC Group口 UNIFAC Group BinaryResults£j Dau 庄…二]Advanced 吁二I Flowsheeting Options £ 口 Re-suhs Su mmaiy Slalus匸亠 RewalNew... FuidimalGioip | FcrmJa | ShwclureAtenfl AliOffnS 8i«'dNumberTjps Number Type ■C2 c Single tend2 C3 0 Single bond2 Q ■1 cSingle band4C 5 c Single bond 5 C B Q Single bandB 0 7 c Sing letond 7 c B c Single bandBc 9 0 Single bondDelire- mdecule iU connedivilii然后创建一个标量（Scalar ）参数TBResults Nat Available 、输入DIMER 的标准沸点（TB ） 195C Obiect manager Mame T^pe I 3 二j PircComponert 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'| Parameters2j 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 OptionsResults SummaryInput CompleteInput Complete9、运行该估算，并检查其结果。
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
第 44 页
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 PLUS的物性方法和模型
汽相状态方程
理想气体定律 Redlich-Kwong
Redlich-Kwong-Soave
Nothnagel Hayden-O Connell HF状态方程
如何选择热力学方法
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。
2.自学预习的习惯 自学是获取知识的主要途径。就学习过程而言，教师只是 引路人，学生是学习的真正主体，学习中的大量问题，主要* 自己去解决。
阅读是自学的一种主要形式，通过阅读教科书，可以独立 领会知识，把握概念本质内涵，分析知识前后联系，反复推敲， 理解教材，深化知识，形成能力。学习层次越高，自学的意义 越重要，目前我国的高考为选拔有学习潜能的学生，对考生的 自学能力有较高的要求。
物性推算（1)
输入化合物组份
输入已知的物性
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《良好学习习惯的养成教育》
祝你学习进步，学业有成。
请删除本文章后使用本学习课件， 感谢支持。
世界上最可怕的力量是习惯，世界上最宝贵的 财富也是习惯。一个班级, 一个企业，一个国家， 一个民族是如此，对于人的一生，更是如此。生 而为人，每个人都需要踏踏实实地做人，而良好 的做人习惯正是帮助我们构建成功人生所必需 的。
Margules for C4-C18 hydrocarbons, Wilson for aromatics Wilson or Margules
物性的查询
运行tool中的检索参数结果
参数的输入
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
第一章 ASPEN Plus使用入门
启动
User Interface
1. 从“开始”菜单中的“程序 /AspenTech/ Process Modeling v7.1/ Aspen Plus/Aspen Plus User Interface” 启动Aspen Plus 的用户界面程序。 2. 选用“Local PC”作为缺省连接。
使用Aspen Plus的基本步骤(2)
6. 输入化学组分信息 Components
7. 选用物性计算方法和模型 Property Methods & Models 8. 输入外部流股信息 External Steams
9. 输入单元模块参数 Block Specifications
使用Aspen Plus的基本步骤(3)
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 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。
选用单元操作模块 Model Blocks
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。
• 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。
Aspen Plus 基本术语
• 用户界面（User Interface)。 • 流程图（Flowsheet）。
物性估算模型aspenplus入门
关联式参数
物性 ANTOIN 蒸汽压关联式参数 理想气体热容关联式参数 WASTON 关联式参数 RACKETT 液体容积方程关联式 CAVETT 综合方程参数 CAVETT 综合关联式参数 SEALCHASD-HILDEBRNUD 方程参数 标准液体容积方程参数 水溶解度方程参数 AUDRADE 液体年度关联式参数 代号 PLXANT CPIG DHVLWT RKTZRA DHLCAT PLCAVT VLCVT1 VLSTD WATSOL MULAND 参数个数 9 11 5 1 1 4 1 3 5 5
物性估算模型 ASPEN PLUS 入门
汤吉海 2006 年 8 月
第三章
ASPEN PLUS 的物性数据库及其应用
3. 1 基础物性数据库 3. 2 物性预测模型 3. 3 物性估算系统 3. 4 实验数据处理系统（模型参数回归）
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3.1 基础物性数据库
A SPEN PLU S 物性数据库的数据包括离子种类 、二元交互参数、离子反应所需数据等。共 含 5000 个纯组分、 40000 个二元交互参 数、 5000 个二元混合物及与 250000 多个混 合物实验数据的 D ETH ERM 数据库接口和与 I nhouse （内部）数据库接口。 系统数据库 用户数据库
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功能团参数
物性 UNIFAC 方程功能团的 Q 参数 UNIFAC 方程功能团的 P 参数 UNIFAC 方程功能团的相互作用参数 代号 GMUFQ GMUFP GMUFB
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3.2 ASPEN PLUS 的物性方法和模型
类别 详细内容 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 粘度模型 导热系数模型 扩散系数模型 表面张力模型 一般焓和密度模型 煤和焦碳的焓和密度模型
Aspen_Plus推荐使用的物性计算方法
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,,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：=nRT，=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)。
在aspen plus中（或者化工热力学中）有两大类十分重要的物性方法，对于初学者而言，了解到此两类物性方法，基本上就可以开始着手模拟工作了。
ASPEN+PLUS+10.0+物性方法和模型
热力学性质方法
在一个模拟中 所执行的主要热力学性质计算是相平衡 在一个平衡的系统的汽液相中 对于每个组分i 最基本的关系是 f i v ＝ f i l （１） 其中： f i v ＝ 组分i在汽相中的逸度 f i l ＝ 组分i在液相中的逸度 应用热力学提供了两种通过相平衡关系根据可测量的状态变量来描述逸度的方法 即状 态方程方法和活度系数方法 在状态方程方法中 f i v＝ ϕi vyi p ２ l l f i ＝ ϕi xi p （３） 同时 ln ϕiα = − 其中：
临界溶解温度
在液－液平衡中 互溶性取决于温度和压力 随着温度和压力的增加和减少溶解度也将 增加和减少 这种趋势与混合物的热力学性质有关但不能预测 随着温度和压力的增加和减 少 不互溶相可以变成易溶 在这种情况下出现一个液－液临界点 方程１１和方程１２能够处 理这种现象 但是工程类的状态方程不能准确地模拟这种现象
地模拟汽－液平衡的压力相关性 然而 它目前还不能精确地模拟临界现象 见 状态方程 模型
富甲烷烃混合物的相平衡曲线图 逆行液化 在２７０k 在混合物临界温度以上 下 压缩在 富甲烷烃混合物的相平衡曲线 图中所 示的富甲烷混合物 将出现一个露点 然后将形成液相直到液相分率大约为０．７５ １１０bar 在进一步压缩后 液相分率将又减少直到第二个露点出现 如果随着减小压力进行此过程
f i l = ϕil x i P
９
一个液相与一个理想气体的差别比一个真实气体与一个理想气体的差别更大 因此 对 于某一液体的逸度系数和１相差很远 例如 液相水在室温 标准大气压下的活度系数大约 是０．０３ Haar 等，１９８４ 状态方程描述了纯组分和混合物的压力 体积和温度 P V T 表现行为 通常对于 压力的描述是明确的 大多数状态方程都有不同的项来描述分子间的吸引和排斥力 任何热 力学性质 如活度系数和焓 都可以由一个状态方程来计算 在相同的条件下以相同的混合 物的理想气体的性质为基准计算出状态方程的性质 见 用一个状态方程性质方法计算性 质
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关联式参数
物性 ANTOIN 蒸汽压关联式参数 理想气体热容关联式参数 WASTON 关联式参数 RACKETT 液体容积方程关联式 CAVETT 综合方程参数 CAVETT 综合关联式参数 SEALCHASD-HILDEBRNUD 方程参数 标准液体容积方程参数 水溶解度方程参数 AUDRADE 液体年度关联式参数 代号 PLXANT CPIG DHVLWT RKTZRA DHLCAT PLCAVT VLCVT1 VLSTD WATSOL MULAND 参数个数 9 11 5 1 1 4 1 3 5 5
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活度系数模型与状态方程方法的比较
活度系数方法是描述低压下高度非理想液体混合物 的最好方法。你必须由经验数据（例如相平衡数 据）估计或获得二元参数。 状态方程可以在一个很宽的温度和压力范围应用， 包括亚临界和超临界范围。对于理想或微非理想的 系统，汽液两相的热力学性质能用最少的组分数据 计算状态方程，适用于模拟带有诸如 CO 2、 N 2、 H 2S 这样轻气体的烃类系统。 活度系数方法只能用在低压系统（ 10at m以下）， 对于在低压下含有可溶气体并且其浓度很小的系统 ，使用亨利定律。对于在高压下的非理想化学系统 ，用灵活的、具有预测功能的状态方程。
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热力学性质模型
传递性质模型
非常规固体性质模型
热力学平衡计算模型的状态方程法
用于气相和液相处于理想状态的体系（如 1、 ID EA L 理想状态性质方法 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： 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 BK10 、 CH A O -SEA 、 G RAYSO N 3 、针对石油调整的状态方程性质方法： 用于气体加工、炼油及化工应用。（如气体加工装置、原油塔及乙烯装置） PEN G -RO B 、 RK-SO AVE 4 、用于高压烃应用的状态方程性质方法： 处理高温、高压以及接近临界点的体系（如气体管线传输或超临界抽提） BW R-LS 、 LK-PLO CK 、 PR-BM 、 RKS-BM 5 、灵活的和预测性的状态方程性质方法： PRM H V2 、 PRW S 、 PSRK 、 RK计算高温、高压、接近临界点混合物及在高压下的液 - 液分离的体系。（如乙二 醇气体干燥、甲醇脱硫及超临界萃取） A SPEN 、 RKSM H V2 、 RKSW S 、 SR-PO LAR
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功能团参数
物性 UNIFAC 方程功能团的 Q 参数 UNIFAC 方程功能团的 P 参数 UNIFAC 方程功能团的相互作用参数 代号 GMUFQ GMUFP GMUFB
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3.2 ASPEN PLUS 的物性方法和模型
类别 详细内容 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 粘度模型 导热系数模型 扩散系数模型 表面张力模型 一般焓和密度模型 煤和焦碳的焓和密度模型
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PURE11 数据库
包括多于 1727 个组分（大多数为有机物）的参数， 这是 A SPEN PLU S 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。 （ 4 ）其他专用模型参数，如 U N I FAC 模型的官能团信息。
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液体活度系数性质方法
液体活度系数模型 汽相状态 方程
N RTL U N I FA C U N IQ U A C VA N LA A R W I LSO N
理想气体定律 Redl i ch-Kw ong
Redl i cden-O Connel l H F 状态方程
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固有性质
物性 分子量 临界温度 临界压力 临界体积
代号 MW TC PC VC
物性 临界压缩因 子 偏心因子 偶极距 回转半径
代号 ZC OMEGA MUP RGYR
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标准态下的物性
物性 生成热 生成自由能 沸点 标准沸点下 的摩尔体积 汽化热 凝固点 相对密度 代号 DHFORM DGFORM TB VB DHVLB TEP SG 物性 API 重度 溶解度参数 等张比容 气体粘度 液体粘度 导热系数 表面张力 代号 API DELTA PARC MUVDIP MULAND KVDIP SIGDIP
物性估算模型 ASPEN PLUS 入门
汤吉海 2006 年 8 月
第三章
ASPEN PLUS 的物性数据库及其应用
3. 1 基础物性数据库 3. 2 物性预测模型 3. 3 物性估算系统 3. 4 实验数据处理系统（模型参数回归）
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3.1 基础物性数据库
A SPEN PLU S 物性数据库的数据包括离子种类 、二元交互参数、离子反应所需数据等。共 含 5000 个纯组分、 40000 个二元交互参 数、 5000 个二元混合物及与 250000 多个混 合物实验数据的 D ETH ERM 数据库接口和与 I nhouse （内部）数据库接口。 系统数据库 用户数据库
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3.3 物性数据集
在 A SPEN PLU S 中用于计算热力学性质和传 递性质的方法和模型被组装在性质方法中， 每种性质方法中包括了一个模拟所需的所有 方法和模型。用于计算一个性质的模型和方 法的每个不同组合形式叫作路线（ Rout e ） 。
（ 1 ）性质名 （ 2 ）方法 （ 3 ）每个主要或次要性质的子级路线， （ 4 ）计算每个中间性质的模型名称有时带有一 个模型选项代码。