ASPEN PLUS入门培训教程
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热力 学方 程
已知条件
物流数据 单元操作模型数据 其它数据
单元 操作 方程
求解方程组
数学 方程
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第12页
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ASPEN PLUS的优势 的优势
具有最完备的物性系统
一套完整的基于状态方程和活度系数方法的物性模型 (共105种) 包括5000多种纯组分的物性数据 Aspen Plus是唯一获准与DECHEMA数据库接口的软件。该数据库 收集了世界上最完备的气液平衡和液液平衡数据，共计二十五万多 套数据。用户也可以把自己的物性数据与Aspen Plus系统连接。 Aspen Plus 高度灵活的数据回归系统（DRS）此系统可使用实验数据求取物性 参数，可以回归实际应用中任何类型的数据，计算任何模型参数， 包括用户自编的模型。可以使用面积式或点测试方法自动检查汽液 平衡数据的热力学一致性。 性质常数估算系统（PCES）能够通过输入分子结构和易测性质（例 如沸点）来估算短缺的物性参数 Redlich-Kwong-UNIFAC状态方程可用于非极性、极性和缔合组分 体系
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百度文库
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Aspentech系列软件
生命周期 按功能分类 稳态、 稳态、动态模拟和优化 物性数据和模型 工艺合成和分析 经济评价/投资估算/进 经济评价/投资估算/ 度管理 工艺知识和数据管理 热交换器设计 在线应用 聚合物 医药/ 医药/精细化工 石油精制/ 石油精制/管道 计 划 /研 发 概念设计 概念设计 工艺设计 详细设计 施工 /开车 操作 / 资产管理 资产管理
Hysys/Aspen Plus/Optimizer/Dynamics/Custom Modeler/Aspen WebModels COMThermo/Aspen Properties/Aspen OLI/DETHERM Concept ( DISTIL/HX-Net)/Aspen Split/Pinch/Water/Utilities Aspen ICARUS Axsys/Aspen Zyqad HTFS/Aspen Hetran/Aerotran/Teams Hetran/Aerotran RTO Option/Aspen OnLine Polymers Plus/Aspen Plus/Dynamics/Custom Modeler BaSYS (BDK/Process Manuals/Process Tools)/Aspen Plus/Batch Plus/Chromatography/Aspen ADSIM Aspen FCC/CatRef/Hydrocracker/Hydrotreater/Traflow/FlareNet Pinch/Water/Utilities
流程模拟——使用计算机程序定量模拟一个化学过程的 流程模拟——使用计算机程序定量模拟一个化学过程的 特性方程。 特性方程。 基于序贯模块法的大型通用稳态过程模拟软件。 软件。 Advanced System for Process Engineering（ASPEN） Engineering ASPEN） gineering（ 1976~1981年由 1976~1981年由MIT主持、能源部资助、55个高校和公司 年由MIT主持 能源部资助、55个高校和公司 主持、 参与开发。 1982年为了将其商品化 成立了AspenTech公 年为了将其商品化， 参与开发。 1982年为了将其商品化，成立了AspenTech公 并称之为Aspen Plus。 司，并称之为Aspen Plus。 经过20多年不断地改进 扩充和提高, 多年不断地改进、 经过20多年不断地改进、扩充和提高,已先后推出了十多 个版本,成为举世公认的标准大型流程模拟软件。 个版本,成为举世公认的标准大型流程模拟软件。
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ASPEN PLUS的优势 的优势
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。
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ASPEN PLUS的优势 的优势
可以模拟固体系统
Aspen Plus在煤的气化和液化、流化床燃烧、高温冶金 和湿法 煤的气化和液化、 冶金，以及固体废物、聚合物、生物和食品加工业中都得到了 应用。
Aspen Plus中固体性质数据有两个来源：一是Solid数据库， 它广泛收集了约3314种纯无机和有机物质的热化学数据； 二是和CSIRO数据库的接口。还具有一套通用的处理固体 的单元操作模型，包括破碎机、旋风分离器、筛分、文杜 里洗涤器、静电沉淀器、过滤洗涤机和倾析器。此外，As pen Plus中所有的单元操作都适合于处理固体，例如闪蒸 和加热器模型能计算固体的能量平衡，而反应器模型 RGI BBS可用最小GIBBS自由能来判断在平衡状态下是否有固 相存在。
存放可用单元操作模型的库 页面和表页查看图。 页面和表页查看图。具有已经定义的可用 的模拟输入、 的模拟输入、结果和对象的树状层次视图 表示模拟中所用的物质流、 表示模拟中所用的物质流、热量流或功流 表示实际装置所用的各个设备 一批方法和模型。 一批方法和模型。用来计算热力学性质 和迁移性质， 和迁移性质，决定模拟精确性的关键
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ASPEN PLUS 能做什么
进行工艺过程严格的能量和质量平衡计算 预测物流的流率、 预测物流的流率、组成和性质
功 能
预测操作条件和设备尺寸
减少装置的设计时间、 减少装置的设计时间、进行设计方案比较 回答“如果 那会怎么样 那会怎么样” 回答“如果…那会怎么样”的问题 帮助改进当前工艺 在给定的限制内优化工艺条件 辅助确定一个工艺约束部位
第6页
单元操作模型（ 单元操作模型（Block） ） 物性方法（ 物性方法（Property Method） ）
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单元操作模型及其主要功能
热交换器 分离器 混合器和分流器 MIXER 通用混合 SEP 组分分割 SEP2 两产品分离 FLASH2 两相闪蒸 SPLIT 分流 FLASH3三相闪蒸 三相闪蒸 DECANTER 液－ 液倾析器 HEATER 通用加热 器 HEATX 热交换器 MHEATX多股物流 多股物流 的热交换器 HETRAN管壳式换 管壳式换 热器 AEROTRAN空冷式 空冷式 换热器 HxFlux热传递计算 热传递计算 HTRIXIST 与HTRI 的接口
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ASPEN PLUS的优势 的优势
可以模拟电解质系统
许多公司已经用Aspen Plus模拟电解质过程，如酸水汽提、苛性 盐水结晶与蒸发、硝酸生产、湿法冶金、胺净化气体和盐酸回收 等。 Aspen Plus提供Pitzer活度系数模型和陈氏模型计算物质的活度系 数，包括强弱电解质、盐类和含有机化合物的电解质系统。这些 模型已广泛地在工业中应用，计算结果准确可靠。 电解质系统有三个电解质物性参数数据库：水数据库包括纯物质 的各种离子和分子溶质的性质；固体和Barin数据库包括盐类组分 性质； 模拟电解质过程的功能在整套Aspen Plus都可以应用。用户可以 用数据回归系统（DRS）确定电解质物性模型参数。所有Aspen P lus的单元操作模型均可处理电解质系统 。例如，Aspen Plus闪蒸 和分馏模型可以处理有化学反应过程的电解质系统。
FSPLIT 子物流分流
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单元操作模型及其主要功能
压力改变 反应器 固体处理
RADFRAC 严格法精馏 MULTILFRAC 严格法多 塔精馏 EXTRAC 严格法萃取 DSTWU 简算法精馏，设 简算法精馏， 计型 DISTL 简算法精馏，核算 简算法精馏， 型 SCFRAC 简算法多塔精馏 PETROFRAC 石油炼制分 馏塔 PYIELD 收率反应器 RSTOIC 化学计量反应 器 RCSTR 连续搅拌釜式 反应器 RPLUG 活塞流反应器 REQUIL两相化学平衡 两相化学平衡 反应器 RGIBBS 通用相平衡和 化学平衡反应器 RBATCH 间歇式反应器 PUMP 泵/料浆泵 料浆泵 COMPR 单级压缩 膨胀 单级压缩/膨胀 机 MCOMPR多级压缩 膨 多级压缩/膨 多级压缩 胀机 PIPELINE多段管线压 多段管线压 降 PIPE 单段管线压降 VALVE 阀压降
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物性方法和模型描述
热力学性质 传递性质 焓、熵、吉布斯自由能、逸度系数、体积等 吉布斯自由能、逸度系数、 粘度、热导率、表面张力、 粘度、热导率、表面张力、扩散系数等 用户可以修改现有的物性方法或建立新的物性方法
状态方程物性方法
Aspen Plus培训讲义 培训讲义
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1
主要内容
ASPEN PLUS简介 简介 ASPEN PLUS 安装方法及界面介绍 通过实例介绍如何建立模拟模型 模型分析工具使用的基础
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ASPEN PLUS 简介
方法分类
理想物性方法
逸度系数物性方法
专用系统物性方法
常用推荐方法
推荐的物性方法
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物性方法选择指南
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ASPEN PLUS模拟的流程 模拟的流程
建立模型
建立流程图 组分数据 物性方法
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单元操作模型及其主要功能
固体处理器 用户模型 流控制器
USER 有限进出流股 MULT 乘法器 DUPL复制器 复制器 CLCHNG 流股复类器 SELECT 物流选择器 ANALYZER 物流分析器 QTVEC 热负荷控制器 MEASUREMENT测量器 测量器 USER2 无限进出流股 HIERARCHY 分层结构 CYCLONE 旋风分离器 RSP静电除尘器 静电除尘器 FABFL纤维过滤器 纤维过滤器 VSCRUB文丘里涤气器 文丘里涤气器 CRUSH破碎机 破碎机 SCREEN筛选机 筛选机 HYCYC水力旋风分离器 水力旋风分离器 FILTER转鼓过滤器 转鼓过滤器 CFUGE离心过滤器 离心过滤器 SWASH 固体洗涤器 CCD 逆流倾析器 CRYSTALLIZER 结晶器 DRYER 干燥器
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ASPEN PLUS 基本概念
流程图（ 流程图（Flowsheet） ） 模型库（ 模型库（Model Library） ） 数据浏览器（ 数据浏览器（Data Browser） ） 流股（ 流股（Stream） ） 直观形象地表示所模拟系统的流程
与煤相关应用 煤的粉碎， 煤的粉碎，研磨 分离和清洗过滤,旋风分离,沉降， 分离和清洗过滤,旋风分离,沉降，洗涤 煤燃烧 煤气化 煤液化 酸性气体吸收， 酸性气体吸收，使用 SOLIDS SOLIDS PR-BM,RKS-BM PR-BM,RKS-BM PR-BM,RKS-BM，BWR-LS PRWS,RKSWS,PRMHV2,,RKSMHV2,PSRK,SR-POL AR
已知条件
物流数据 单元操作模型数据 其它数据
单元 操作 方程
求解方程组
数学 方程
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ASPEN PLUS的优势 的优势
具有最完备的物性系统
一套完整的基于状态方程和活度系数方法的物性模型 (共105种) 包括5000多种纯组分的物性数据 Aspen Plus是唯一获准与DECHEMA数据库接口的软件。该数据库 收集了世界上最完备的气液平衡和液液平衡数据，共计二十五万多 套数据。用户也可以把自己的物性数据与Aspen Plus系统连接。 Aspen Plus 高度灵活的数据回归系统（DRS）此系统可使用实验数据求取物性 参数，可以回归实际应用中任何类型的数据，计算任何模型参数， 包括用户自编的模型。可以使用面积式或点测试方法自动检查汽液 平衡数据的热力学一致性。 性质常数估算系统（PCES）能够通过输入分子结构和易测性质（例 如沸点）来估算短缺的物性参数 Redlich-Kwong-UNIFAC状态方程可用于非极性、极性和缔合组分 体系
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百度文库
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Aspentech系列软件
生命周期 按功能分类 稳态、 稳态、动态模拟和优化 物性数据和模型 工艺合成和分析 经济评价/投资估算/进 经济评价/投资估算/ 度管理 工艺知识和数据管理 热交换器设计 在线应用 聚合物 医药/ 医药/精细化工 石油精制/ 石油精制/管道 计 划 /研 发 概念设计 概念设计 工艺设计 详细设计 施工 /开车 操作 / 资产管理 资产管理
Hysys/Aspen Plus/Optimizer/Dynamics/Custom Modeler/Aspen WebModels COMThermo/Aspen Properties/Aspen OLI/DETHERM Concept ( DISTIL/HX-Net)/Aspen Split/Pinch/Water/Utilities Aspen ICARUS Axsys/Aspen Zyqad HTFS/Aspen Hetran/Aerotran/Teams Hetran/Aerotran RTO Option/Aspen OnLine Polymers Plus/Aspen Plus/Dynamics/Custom Modeler BaSYS (BDK/Process Manuals/Process Tools)/Aspen Plus/Batch Plus/Chromatography/Aspen ADSIM Aspen FCC/CatRef/Hydrocracker/Hydrotreater/Traflow/FlareNet Pinch/Water/Utilities
流程模拟——使用计算机程序定量模拟一个化学过程的 流程模拟——使用计算机程序定量模拟一个化学过程的 特性方程。 特性方程。 基于序贯模块法的大型通用稳态过程模拟软件。 软件。 Advanced System for Process Engineering（ASPEN） Engineering ASPEN） gineering（ 1976~1981年由 1976~1981年由MIT主持、能源部资助、55个高校和公司 年由MIT主持 能源部资助、55个高校和公司 主持、 参与开发。 1982年为了将其商品化 成立了AspenTech公 年为了将其商品化， 参与开发。 1982年为了将其商品化，成立了AspenTech公 并称之为Aspen Plus。 司，并称之为Aspen Plus。 经过20多年不断地改进 扩充和提高, 多年不断地改进、 经过20多年不断地改进、扩充和提高,已先后推出了十多 个版本,成为举世公认的标准大型流程模拟软件。 个版本,成为举世公认的标准大型流程模拟软件。
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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。
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可以模拟固体系统
Aspen Plus在煤的气化和液化、流化床燃烧、高温冶金 和湿法 煤的气化和液化、 冶金，以及固体废物、聚合物、生物和食品加工业中都得到了 应用。
Aspen Plus中固体性质数据有两个来源：一是Solid数据库， 它广泛收集了约3314种纯无机和有机物质的热化学数据； 二是和CSIRO数据库的接口。还具有一套通用的处理固体 的单元操作模型，包括破碎机、旋风分离器、筛分、文杜 里洗涤器、静电沉淀器、过滤洗涤机和倾析器。此外，As pen Plus中所有的单元操作都适合于处理固体，例如闪蒸 和加热器模型能计算固体的能量平衡，而反应器模型 RGI BBS可用最小GIBBS自由能来判断在平衡状态下是否有固 相存在。
存放可用单元操作模型的库 页面和表页查看图。 页面和表页查看图。具有已经定义的可用 的模拟输入、 的模拟输入、结果和对象的树状层次视图 表示模拟中所用的物质流、 表示模拟中所用的物质流、热量流或功流 表示实际装置所用的各个设备 一批方法和模型。 一批方法和模型。用来计算热力学性质 和迁移性质， 和迁移性质，决定模拟精确性的关键
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进行工艺过程严格的能量和质量平衡计算 预测物流的流率、 预测物流的流率、组成和性质
功 能
预测操作条件和设备尺寸
减少装置的设计时间、 减少装置的设计时间、进行设计方案比较 回答“如果 那会怎么样 那会怎么样” 回答“如果…那会怎么样”的问题 帮助改进当前工艺 在给定的限制内优化工艺条件 辅助确定一个工艺约束部位
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单元操作模型（ 单元操作模型（Block） ） 物性方法（ 物性方法（Property Method） ）
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热交换器 分离器 混合器和分流器 MIXER 通用混合 SEP 组分分割 SEP2 两产品分离 FLASH2 两相闪蒸 SPLIT 分流 FLASH3三相闪蒸 三相闪蒸 DECANTER 液－ 液倾析器 HEATER 通用加热 器 HEATX 热交换器 MHEATX多股物流 多股物流 的热交换器 HETRAN管壳式换 管壳式换 热器 AEROTRAN空冷式 空冷式 换热器 HxFlux热传递计算 热传递计算 HTRIXIST 与HTRI 的接口
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可以模拟电解质系统
许多公司已经用Aspen Plus模拟电解质过程，如酸水汽提、苛性 盐水结晶与蒸发、硝酸生产、湿法冶金、胺净化气体和盐酸回收 等。 Aspen Plus提供Pitzer活度系数模型和陈氏模型计算物质的活度系 数，包括强弱电解质、盐类和含有机化合物的电解质系统。这些 模型已广泛地在工业中应用，计算结果准确可靠。 电解质系统有三个电解质物性参数数据库：水数据库包括纯物质 的各种离子和分子溶质的性质；固体和Barin数据库包括盐类组分 性质； 模拟电解质过程的功能在整套Aspen Plus都可以应用。用户可以 用数据回归系统（DRS）确定电解质物性模型参数。所有Aspen P lus的单元操作模型均可处理电解质系统 。例如，Aspen Plus闪蒸 和分馏模型可以处理有化学反应过程的电解质系统。
FSPLIT 子物流分流
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压力改变 反应器 固体处理
RADFRAC 严格法精馏 MULTILFRAC 严格法多 塔精馏 EXTRAC 严格法萃取 DSTWU 简算法精馏，设 简算法精馏， 计型 DISTL 简算法精馏，核算 简算法精馏， 型 SCFRAC 简算法多塔精馏 PETROFRAC 石油炼制分 馏塔 PYIELD 收率反应器 RSTOIC 化学计量反应 器 RCSTR 连续搅拌釜式 反应器 RPLUG 活塞流反应器 REQUIL两相化学平衡 两相化学平衡 反应器 RGIBBS 通用相平衡和 化学平衡反应器 RBATCH 间歇式反应器 PUMP 泵/料浆泵 料浆泵 COMPR 单级压缩 膨胀 单级压缩/膨胀 机 MCOMPR多级压缩 膨 多级压缩/膨 多级压缩 胀机 PIPELINE多段管线压 多段管线压 降 PIPE 单段管线压降 VALVE 阀压降
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热力学性质 传递性质 焓、熵、吉布斯自由能、逸度系数、体积等 吉布斯自由能、逸度系数、 粘度、热导率、表面张力、 粘度、热导率、表面张力、扩散系数等 用户可以修改现有的物性方法或建立新的物性方法
状态方程物性方法
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方法分类
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建立模型
建立流程图 组分数据 物性方法
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固体处理器 用户模型 流控制器
USER 有限进出流股 MULT 乘法器 DUPL复制器 复制器 CLCHNG 流股复类器 SELECT 物流选择器 ANALYZER 物流分析器 QTVEC 热负荷控制器 MEASUREMENT测量器 测量器 USER2 无限进出流股 HIERARCHY 分层结构 CYCLONE 旋风分离器 RSP静电除尘器 静电除尘器 FABFL纤维过滤器 纤维过滤器 VSCRUB文丘里涤气器 文丘里涤气器 CRUSH破碎机 破碎机 SCREEN筛选机 筛选机 HYCYC水力旋风分离器 水力旋风分离器 FILTER转鼓过滤器 转鼓过滤器 CFUGE离心过滤器 离心过滤器 SWASH 固体洗涤器 CCD 逆流倾析器 CRYSTALLIZER 结晶器 DRYER 干燥器
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与煤相关应用 煤的粉碎， 煤的粉碎，研磨 分离和清洗过滤,旋风分离,沉降， 分离和清洗过滤,旋风分离,沉降，洗涤 煤燃烧 煤气化 煤液化 酸性气体吸收， 酸性气体吸收，使用 SOLIDS SOLIDS PR-BM,RKS-BM PR-BM,RKS-BM PR-BM,RKS-BM，BWR-LS PRWS,RKSWS,PRMHV2,,RKSMHV2,PSRK,SR-POL AR