第三章 ASPEN PLUS的物性数据库及其应用
Aspen Plus 物性方法的选择
合成气体 煤气化 煤液化 蒸汽系统，冷却剂
PR-BM,RKS-BM
PR-BM,RKS-BM PR-BM,RKS-BM，
BWR-LS STEAMNBS,STEAM-TA
A
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ11
行业
用途
方法
（10）矿物和冶金 Power generation
机械加工：压碎、碾碎 、筛分‘洗涤
湿法冶金：矿物沥取
熔炉、转炉
物性方法的选择
● 91中性质方法 ● 四种类型 ● 可按行业和用途选择
A
1
1. Aspen Plus 91 种性质方法
AMINES ENRTLSA MXBONNE
C
L
APISOUR EPNRTL NRTL
B-PITZER FACT
NRTL-2
BK10
BWR-LS
BWRS
CHAOSEA
COSMOSA C
空气分离
PR-BM,RKSBM,PENGROB,RK-SOAVE
用乙二醇进行气体 脱水
用甲醇或NMP进行 酸性气吸收
克劳斯过程
PRWS，RKSWS，
PRMHV2， RKSMHV2，PSRK
，SR-POLAR
用水、氨水、胺、 胺+甲醇、碱、石灰、 热碳酸盐吸收酸性
气体
ELECNRTL
A
7
行业
用途
方法
K值计算方法
理想气体/道尔顿定律/亨利定律 理想气体/道尔顿定律（发布版本8）
②状态方程模型——13 种
表（2-1） 基于Lee方程的物性方法
物性方法代码 BWR-LS LK-PLOCK
状态方程 BWR-Starling Lee-Kesler-Pl?ck
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
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。
2
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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；
ASPEN PLUS用户指南目录
ASPEN PLUS用户指南目录第一章用户界面3第二章建立模拟模型16第三章使用ASPEN PLUS帮助第四章定义流程361．创建流程2．使用热流和功流3．使用虚拟物流4．使用流程工段5．打印第五章计算的全局信息531．关于全局信息2．输入全局信息3．替换缺省的模拟选项4．单位5．报告选项第六章规定组分691．规定组分信息的窗口2．规定数据库和非数据库组分3．增加、删除和修改组分4．生成电解质组分和反应795．标识固体组分6．给出常规组分和非常规组分属性7．规定超临界组分8．规定UNIFAC官能团9．定义组分组第七章物性方法871．什么是物性方法2．可用的物性方法3．选择物性方法894．建立新的物性方法5．规定全局物性方法6．规定一个流程段物性方法967．规定局部物性方法8．定义超临界组分9．规定游离水相的物性10．在有机相态中水的K值的专用方法11．规定电解质计算12．修改物性方法13．非常规组分物性方法第八章物性参数和数据1031．关于参数和数据1032．确定物性参数需求3．从数据库中检索参数4．输入物性参数5．使用表数据和多项式系数120 6．使用物性数据包第九章规定物流1301．规定物流1302．分析物流相互影响的物性3．规定物流类和子物流4．关于粒子尺寸分布5．访问物流数据库6．规定功流7．规定热流8．使用虚拟物流第十章单元操作模型149 1．选择正确的单元模型149 2．输入模型规定3．在模块级上替换全局规定4．冷/热曲线计算第十一章运行模拟程序178 1．交互式运行模拟程序178 2．重新初始化模拟程序3．查看模拟的运行状态4．检查模拟的历史数据5．运行模拟程序6．规定运行设置第十二章检查结果和生成报告1．交互式查看模拟结果188 2．检查运行的完成状态3．检查运行的收敛状态4．显示流股结果5．生成报告文件第十三章操作曲线图1．生成曲线图1952．操作曲线图2043．打印曲线图第十四章给工艺流程作注解1．添加注解2082．添加OLE对象3．显示全局数据4．使用PFD模式5．打印第十五章管理文件第十六章制定ASPEN PLUS环境第十七章收敛1．流程再循环和设计规定2．收敛选项3．规定撕裂流股4．用户定义的收敛模块5．收敛方法6．用户定义的收敛顺序7．规定计算次序8．最初的估测9．流程排序10．检查结果11．控制面板信息12．用于流程收敛的策略第十八章访问流程变量261第十九章FORTRAN块和内嵌FORTRAN 第二十章灵敏度分析第二十一章设计规定：反馈控制第二十二章优化1．推荐用于优化的方法2．定义一个优化问题3．关于约束4．输入可选的FORTRAN语句5．FORTRAN说明语句6．优化问题的收敛7．解决优化问题第二十三章模拟模型的数据拟合第二十四章在物流和模块间传递信息359 第二十五章平衡模块1．定义一个平衡模块2．规定平衡计算模块和物流3．规定和更新物流变量4．平衡模块排序5．闪蒸规定6．物料和能量平衡方程第二十六章工况研究1．使用工况研究2．创建工况研究3．标识工况研究变量4．规定工况研究变量值5．规定工况研究报告选项第二十七章规定反应和化学1．关于反应和化学2．关于电解质化学3．规定电解质化学4．规定反应器和泄压系统的幂定律方程5．带有固体的反应6．规定反应器和泄压系统的LHHW反应7．规定反应蒸馏的反应8．使用一个用户动力学子程序第二十八章物性集1．什么是物性集2．怎样定义一个新的物性集3．怎样在物性集中定义使用用户的物性集4．事例第二十九章分析物性3991．关于物性分析3992．交互生成物性分析3．使用窗口生成物性分析4．用于物性分析的方法规定第三十章估计物性参数1．关于物性估计4262．ASPEN可以估计什么样的物性参数427 3．参数估计所需信息4304．第三十一章物性数据回归第三十二章石油分析和虚拟组分1．ADA/PCS的用法2．创建分析并输入分析数据3．创建调合并分析调合数据4．生成和定义虚拟组分5．定义和修改石油物性6．检查ADA/PCS结果第三十三章泄压计算1．关于泄压的计算2．泄压计算设置3．为方案规定信息4．规定组成和条件5．规定放空系统6．规定化学反应7．规定何时停止模拟8．规定过压因子和管压降原则9．检查计算结果第三十四章插入1．什么是插入2．创建一个插入3．转入插入4．创建一个物性包5．解决ID矛盾6．使用7．隐藏对象第三十五章创建物流库1．创建或修改物流库2．STRLIB命令汇总3．STRLIB命令说明第三十六章物流汇总格式1．关于ASPEN的TFFS2．创建一个TFF3．基本物流结果性质第三十七章和其它WINDOWS的协同工作第三十八章使用ASPEN PLUS的activeX自动控制服务器1．关于自动控制服务器2．浏览ASPEN的方法。
Aspen Plus 课程讲义-全部PPT
-23-
操作基础
ASPEN PLUS入门
汤吉海 2006年8月
-24-
2.2 ASPEN PLUS使用初步
化工流程模拟系统的使用步骤 ASPEN PLUS软件窗口界面简介
演示教学
练习一
-25-
化工流程模拟系统的使用步骤
-26-
ASPEN PLUS软件使用基本步 骤
主窗口界面：绘图工作区和数据浏览窗口 基本设置 模拟流程图的绘制 组分定义 热力学方法的定义 流股数据和过程数据的输入 模拟执行过程 查看结果 专家支持系统
AspenTech公司在随后的时间里又先后兼并了20多个在各 行业中技术领先的公司（如B-JAC International, Inc. 、 Dynamic Matrix Control Corporation、ICARUS Corporation 、PIMS business group from Bechtel Corp. 、Hyprotech Ltd. 等），成为为过程工业提供从集 散控制系统（DCS）到企业资源计划(ERP)全方位服务的 公司。
模拟计算以交互方式分析计算结果，按模拟要求修 改数据，调整流程。
提供了包括拷贝、粘贴等目标管理功能，能方便地 处理复杂的流程图。
DXF格式接口可以将Model Manager中的流程图按 DXF标准格式输出，再转换成其他CAD系统如 AUTOCAD所能调用的图形文件。
丰富的物性数据库和单元模型库，强大的流程分析 与优化功能等。
概述
ASPEN PLUS入门
汤吉海 2006年8月
-1-
主要内容
概述 操作基础 分离过程模型 反应器模型 换热器模型 模型分析功能 热力学性质计算
-2-
Aspen plus软件介绍
ASPEN PLUS——工艺流程模拟软件blueski推荐 [2008-9-29]出处：来自网上作者：不详Aspen Plus介绍(物性数据库)•A spen Plus ---生产装置设计、稳态模拟和优化的大型通用流程模拟系统•A spen Plus是大型通用流程模拟系统，源于美国能源部七十年代后期在麻省理工学院（MIT）组织的会战，开发新型第三代流程模拟软件。
该项目称为“过程工程的先进系统”(Advanced System for Process Engineering，简称ASPEN）,并于1981年底完成。
1982年为了将其商品化，成立了AspenTech公司，并称之为Aspen Plus。
该软件经过20多年来不断地改进、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，应用案例数以百万计。
全球各大化工、石化、炼油等过程工业制造企业及著名的工程公司都是Aspen Plus的用户。
它以严格的机理模型和先进的技术赢得广大用户的信赖，它具有以下特性：1.ASPEN PLUS有一个公认的跟踪记录，在一个工艺过程的制造的整个生命周期中提供巨大的经济效益，制造生命周期包括从研究与开发经过工程到生产。
2.ASPEN PLUS使用最新的软件工程技术通过它的Microsoft Windows图形界面和交互式客户-服务器模拟结构使得工程生产力最大。
3.ASPEN PLUS拥有精确模拟范围广泛的实际应用所需的工程能力，这些实际应用包括从炼油到非理想化学系统到含电解质和固体的工艺过程。
4.ASPEN PLUS是AspenTech的集成聪明制造系统技术的一个核心部分，该技术能在你公司的整个过程工程基本设施范围内捕获过程专业知识并充分利用。
5.在实际应用中，ASPEN PLUS可以帮助工程师解决快速闪蒸计算、设计一个新的工艺过程、查找一个原油加工装置的故障或者优化一个乙烯全装置的操作等工程和操作的关键问。
第三章ASPENPLUS的物性数据库及其应用课件
3.1 ASPEN PLUS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
液体活度系数性质方法
NRTL UNIFAC UNIQUAC VAN LAAR WILSON
理想气体定律 Redlich-Kwong Redlich-Kwong-Soave Nothnagel Hayden-O Connell HF状态方程
液体活度系数模型
汽相状态方程
如何选择热力学方法
热力学模型选择方法
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
物性推算（1)
输入化合物组份 输入已知的物性
物性推算（2)
结构输入 结果
for aqueous organics, NRTL for alcohols, Wilson for alcohols and phenols, Wilson for alcohols, ketones, and ethers Wilson or Margules for C4-C18 hydrocarbons, Wilson for aromatics Wilson or Margules
Aspen Plus中查物性的两种方法 方法之一
Aspen Plus中查物性的两种方法方法之一：1、开始--->程序--->Aspen tech--->Processing Modeling V7.2--->Aspen Properties --->Aspen Properties Database Manager 2、点击确定后--->在左栏选择console root--->aspen physical properties databases V7.2--->APV72--->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 或者指定数据库，在properties中选择all，点击compare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。
AspenPlus应用基础
流程图中黏贴表单
显示出流程流股参数
显示出PFD参数
更多选项
OLE 操作步骤 (对象连接与嵌入)
复制
黏贴链接
符号
状态
表输入未完成 表输入完成 表中没有输入。是可选项。
对于该表有计算结果。
对于该表有计算结果，但有计算错误。 对于该表有计算结果，但有计算警告。 对于该表有计算结果，但自从生成结果后输入已经改变。
运行类型
连接流股 Connecting Streams
1. 选流股类别： 共有三种流股 物流 Material Streams 热流 Heat Streams 功流 Work Streams 选择所需的类别。 流股连接点： 选好流股类别后，将光标 移到绘图区，单 元模块上的流股连接点处出现箭头标识，红 色标识表示必需连接的流股，蓝色标识表示 根据需要选择连接的流股。
亨利组分henrycomponents选用物性计算方法和模型物性选择帮物性选择帮助程序原油组分计算选项选用物性计算方法帮助程序基于组成基于流程aspenplus不同领域推荐采用的物性数据库不同领域推荐采用的物性数据库aspenplus不同领域推荐采用的物性数据库不同领域推荐采用的物性数据库aspenplus不同领域推荐采用的物性数据库不同领域推荐采用的物性数据库aspenplus不同领域推荐采用的物性数据库不同领域推荐采用的物性数据库aspenplus不同领域推荐采用的物性数据库不同领域推荐采用的物性数据库aspenplus不同领域推荐采用的物性数据库不同领域推荐采用的物性数据库输入外部流股信息
选用物性计算方法和模型
物性选择帮助程序
原油组分计算选项
选用物性计算方法帮助程序
基于组成 基于流程
ASPEN PLUS不同领域 推荐采用的物性数据库
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。
第3章Aspen物性方法资料
BWR-LS
BWR Lee-Starling
LK-PLOCK
Lee-Kesler-Plöcker
基于PR方程的物性方法
PR-BM
Peng-Robinson with Boston-Mathias alpha function
PRWS
Peng-Robinson with Wong-Sandler mixing rules
UNIFAC
UNIF-DMD
Dortmund-modified UNIFAC
UNIF-HOC
UNIFAC
UNIF-LBY
Lyngby-modified UNIFAC
UNIF-LL
UNIFAC for liquid-liquid systems
汽相逸度系数
Redlich-Kwong-Soave Redlich-Kwong-Soave Redlich-Kwong-Soave
RKSMHV2
Redlich-Kwong-Soave with modified Huron-Vidal mixing rules
RK-ASPEN
Redlich-Kwong-ASPEN
RK-SOAVE
Redlich-Kwong-Soave
RKS-BM
Redlich-Kwong-Soave with Boston-Mathias alpha function
第3章 物性方法
物性方法
3.1 Aspen Plus数据库 3.2 Aspen Plus中的主要物性模型 3.3 物性方法的选择 3.4 定义物性集 3.5 物性分析 3.6 物性估算 3.7 物性数据回归 3.8 电解质组分
3.1 Aspen Plus数据库
aspenplus教程(上)
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
ASPEN_PLUS
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 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 与煤相关应用 逸度系数物性方法 专用系统物性方法
方法分类
理想物性方法
推荐的物性方法 SOLIDS
常用推荐方法
煤的粉碎，研磨
Aspen Plus 讲 义
ASPEN PLUS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
ASPEN PLUS 简 介
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。 基于序贯模块法的大型通用稳态过程模拟软件。 Advanced System for Process Engineering（ASPEN） 1976~1981年由MIT主持、能源部资助、55个高校和公司 参与开发。 1982年为了将其商品化，成立了AspenTech公 司，并称之为Aspen Plus。 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。
•SCFRAC 简算法多塔精馏 •PETROFRAC 石油炼制分 馏塔
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 •CLCHNG 流股复类器 •SELECT 物流选择器
•USER2 无限进出流股
•HIERARCHY 分层结构
•ANALYZER 物流分析器
ASPEN PLUS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 Plus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。
Aspen功能简介 (物性数据库)
Aspen Plus介绍 (物性数据库)•Aspen Plus---生产装置设计、稳态模拟和优化的大型通用流程模拟系统•Aspen Plus是大型通用流程模拟系统，源于美国能源部七十年代后期在麻省理工学院（MIT）组织的会战，开发新型第三代流程模拟软件。
该项目称为“过程工程的先进系统”(AdvancedSystem for Process Engineering，简称ASPEN）,并于1981年底完成。
1982年为了将其商品化，成立了AspenTech公司，并称之为Aspen Plus。
该软件经过20多年来不断地改进、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，应用案例数以百万计。
全球各大化工、石化、炼油等过程工业制造企业及著名的工程公司都是Aspen Plus的用户。
它以严格的机理模型和先进的技术赢得广大用户的信赖，它具有以下特性：1.ASPEN PLUS有一个公认的跟踪记录，在一个工艺过程的制造的整个生命周期中提供巨大的经济效益，制造生命周期包括从研究与开发经过工程到生产。
2.ASPEN PLUS使用最新的软件工程技术通过它的Microsoft Windows 图形界面和交互式客户-服务器模拟结构使得工程生产力最大。
3.ASPEN PLUS拥有精确模拟范围广泛的实际应用所需的工程能力，这些实际应用包括从炼油到非理想化学系统到含电解质和固体的工艺过程。
4.ASPEN PLUS是AspenTech的集成聪明制造系统技术的一个核心部分，该技术能在你公司的整个过程工程基本设施范围内捕获过程专业知识并充分利用。
5.在实际应用中，ASPEN PLUS可以帮助工程师解决快速闪蒸计算、设计一个新的工艺过程、查找一个原油加工装置的故障或者优化一个乙烯全装置的操作等工程和操作的关键问。
Aspen Plus功能Aspen Plus AspenTech工程套装软件(AES)的一个成员，它是一套非常完整产品，特别对整个工厂、企业工程流程工程实践和优化和自动化有着非常重要的促进作用。
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
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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
ASPEN PLUS的物性方法和模型
物性推算（1)
❖ 输入化合物组份
❖ 输入已知的物性
物性推算（2)
❖ 结构输入
❖ 结果
❖ 3、针对石油调整的状态方程E 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）
❖ 4、用于高压烃应用的状态方程性质方法：
BWR-LS、LK-PLOCK、PR-BM、RKS-BM 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
过程工业推荐使用的热力学方法
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
3.1 ASPEN PLUS的物性方法和模 型
物性模型
状态方程模型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）
1、IDEAL理想状态性质方法 ❖
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
❖ 2、用于石油混合物的性质方法：BK10、
CHAO-SEA、GRAYSON 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）
Margules ❖ for C4-C18 hydrocarbons, Wilson ❖ for aromatics Wilson or Margules
❖ 运行tool中的检物索性参数的结查果询
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
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）
第 2 页
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
第 7 页
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
第 8 页
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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第 34 页
Property Analysis
第 35 页
Property Analysis Plot
第 36 页
How to Establish Physical Properties—Review
第 37 页
3.3 性质集（Property Sets）
在ASPEN PLUS 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（Route）。
第三章 ASPEN PLUS物性分析
化工流程模拟技术及ASPEN PLUS应用
汤吉海
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 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
3.1 基础物性数据库
ASPEN PLUS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DETHERM数据库接口和与Inhouse（内部）数据库接口。
子结构式为：，分子量为85，正常沸点为
116.8℃，气相压力ln 关i0L 联 16式.445为 3：281 .0 (T 216 .255)
， 0L i
的单位是mmHg，T的单位为℃，适用范围是
69℃<T<118℃。计算噻唑的焓和密度需要下表
所示的数据，采用ASPEN PLUS的“Property
/uploadedFiles/Students/Departme ntUploads/thermodynamics.pdf
第 22 页
过程工业推荐使用的热力学方法
第 23 页
Choices by Galen J. Suppes
for aqueous organics, NRTL for alcohols, Wilson for alcohols and phenols, Wilson for alcohols, ketones, and ethers Wilson or Margules
Estimation”功能估算这些性质。
第 43 页
第 16 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(如原油塔、减压塔和乙烯装置的部分工艺过程）
3、针对石油调整的状态方程性质方法： PENG-ROB、RK-SOAVE 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）
4、用于高压烃应用的状态方程性质方法： BWR-LS、L处K理高-温P、L高O压以C及接K近、临界P点的R体-系B（如M气体、管线R传输K或S超临-界B抽M提）
5、灵活的和预测性的状态方程性质方法： PRMHV2、计算高P温R、高W压、S接、近临界P点S混R合物K及、在高压R下K的-液A-液分S离P的E体系N。（、如乙二醇 RKSMHV2气体、干燥R、甲K醇S脱W硫及超S临、界萃S取）R-POLAR
78.3
78.3
X(wt%) Ethanol
0 0.0071 0.0297 0.0361 0.0549 0.0738 0.1229 0.1456 0.1645 0.2685 0.3985 0.4664 0.5473 0.6589 0.8339 0.8763 0.9129
1 0.9658
X(wt%) Water
Binary Interaction Parameter(2)
第 29 页
其他物性数据来源
第 30 页
DETHERM Interface
第 31 页
Data Regression
第 32 页
Property Estimation
第 33 页
How to Establish Physical Properties
1 0.9929 0.9703 0.9639 0.9451 0.9262 0.8771 0.8544 0.8355 0.7315 0.6015 0.5336 0.4527 0.3411 0.1661 0.1237 0.0871
0 0.0342
Y(wt%) Y(wt%)
Ethanol
Water
0
1
0.0772
0.9228
0.2464
0.7536
0.2856
0.7144
0.3692
0.6308
0.4346
0.5654
0.5442
0.4558
0.5675
0.4325
0.5916
0.4084
0.6919
0.3081
0.7423
0.2577
0.7593
0.2407
0.7831
0.2169
0.8107
0.1893
回转半径
代号 ZC OMEGA MUP RGYR
第7页
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
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
第9页
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
第 18 页
活度系数模型与状态方程方法的比较
第 19 页
Henry’s Law
第 20 页
如何选择热力学方法
第 21 页
热力学模型选择方法
讲义P85-88，表3-12 Chau-Chyun Chen and Paul M. Mathias,
Applied Thermodynamics for Process Modeling, AIChE Journal,2002 Vol. 48, No. 2:194-200 Selecting Thermodynamic Models for Process Simulation of Organic VLE and LLE Systems
代号 GMUFQ GMUFP GMUFB
第 10 页
3.2 ASPEN PLUS的物性方法和模型
类别 热力学性质模型
传递性质模型 非常规固体性质模型
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
第 11 页
How to Establish Physical Properties
第 12 页
Definition of Terms
第 13 页
Property Method
第 14 页
Physical Property Models
第 15 页
Ideal Vs. Non-ideal Behavior
第 17 页
液体活度系数性质方法
液体活度系数模型
NRTL UNIFAC UNIQUAC VAN
LAAR WILSON
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
附：查看纯组分性质
例3-2：采用ASPEN PLUS分别计算在25℃、 35℃和45℃下不同质量浓度甲醇水溶液（甲醇含 量从0~100%范围内变化）的密度，热力学计算 方法选择NRTL模型。
第 41 页
3.4 ASPEN PLUS物性数据库的应用
TEMPERATURE
2、ASPEN PLUS的
系统数据库 用户数据库
第3页
Detherm检索窗口
第4页
Detherm检索结果
第5页
PUREXX 数据库
包括多于5000多个组分（大多数为有机物）的参数， 这是ASPEN PLUS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；
C
100
参数估值与数据回
99.3
归
96.9