第7章 常用流程模拟软件简介

Company name
www.themegallery.com
化工过程模拟技术的应用
流程模拟技术一般都采用序贯模块法，通过严格的质量 和能量平衡，相态和化学平衡，去预测一个工艺过程的表观 现象。 主要可以解决以下工程问题： (1) 可为工程设计提供基础数据。通过工艺过程严格的物流 和能流的平衡计算，预测物流的流率，组成和性质，预测操 作条件，设备尺寸，从而减少装置的设计时间，也可进行各 种装置的设计方案比较。
Company name
www.themegallery.com
Aspen plus
(1) 具有最完备的物性系统
i. Aspen Plus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，塔的理论摸 板数以及反应数目均无限制，这是它的一项独特优点，非其它的 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。 单元操作模型库约有50种单元操作模型构成，用户可将自身的单 元用户模型以用户模型加到Aspen Plus系统之中，这为用户提了 极大的方便性和灵活性。
Company name
www.themegallery.com
什么是化工流程模拟？
化工流程模拟是一种高科技手段，它根据化工单元 过程和热力学的基本方程，应用现代数学方法，通过计 算机模拟实际的化工生产过程。即在计算机上准确地 “再现”实际生产过程，得到详细、完整的物料平衡和 热量平衡数据。
Company name
Company name
www.themegallery.com
二、CHEMCAD, PROII, ASPEN的比较
5. 从易收敛性上看，ChemCAD > HYSYS > PRO/II。 6. 从贴近工业实际看，PRO/II > HYSYS > ChemCAD。 这 些 工 程 模 拟 仿 真 软 件 中 ， Aspen 、 PRO/II 、 HYSYS为国内绝大多数设计院所使用。感觉Aspen适 应范围最广，电解质、固体、燃烧等模块是其它软件 难以比拟的； PRO/II 在石化上应用较多，积累了丰 富的经验； HYSYS 则在油气工程领域就有着极高的 精度和准确性。
www.themegallery.com
三、各软件简介
Aspen plus
Aspen Plus是大型通用流程模拟系统，美国AspenTech公司的产 品。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。官方网站： http://www.AspenTech.com/ 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”（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。
化工过程模拟技术的应用
（6）可进行生产过程的经济评价，进行多种工艺方案的经济 比较，进行最优评估。
（7）能够支持实现研究和开发阶段的数学模拟放大，概念设 计，工艺设计及工程设计，工厂开工指导及操作工仿真培训， 工艺流程改进及优化，工厂消除瓶颈及技术改造等。 （8）可在生产中实施先进过程控制和企业的优化生产管理。
Company name
www.themegallery.com
化工流程模拟软件介绍与比较
一、概要 目 前 ， 国 内 主 要 的 化 工 流 程 模 拟 软 件 美 国 SimSciEsscor 公司的 PRO/II ，美国 AspenTech 公司的 Aspen Plus ， Hysys ，英国 PSE 公司的 gPROMS ，美国 Chemstations 公 司ChemCAD和美国WinSim Inc. 公司的Design II，加拿 大Virtual Materials Group的VMGSim。现将这几种软件 简介归纳如下，供参考学习之用。
Company name
www.themegallery.com
Aspen plus
(1) 具有最完备的物性系统
a. 一套完整的基于状态方程和活度系数方法的物性模型 有20多种状态方程模型 有15种活度系数模型 有10多种摩尔体积模型 2种蒸发潜热模型 13种焓，自由能，熵模型 4种蒸汽压模型 3种气夜平衡比模型 具有纯组分的物性数据常数模型 两种复合固体密度模型 5种复合固体焓模型 6种热导率模型 4种表面张力模型 10种粘度模型 3种扩散系数模型
Company name
www.themegallery.com
二、CHEMCAD, PROII, ASPEN的比较
1. 一般认为，PRO/II在炼油工业应用更为准确些，因其数 据库中有不少经验数据；而ASPEN在化工领域表现更好， Aspen Plus与之比较有其它软件不可比拟的优点它基本 上覆盖了以上各软件的所有优点。有人比喻：PROII是 经验派，ASPEN是学院派。 2. 学习aspen plus必备： （1）化工原理；讲化工过程得单元操作。 （2）热力学方法；讲述物性计算方法。 （3）化工系统工程；讲述如何对化工系统进行建模，分析、 求解。
www.themegallery.com
什么是化工流程模拟？
石油化工生产过程的流程模拟软件一般是通过对生产过程 中严格的质量和能量平衡，寻求实际生产过程的模拟结果， 以便来指导实际生产。 由于过程流程模拟技术能够反映传统技术难以实现的单元 装置的静、动态特征，因此越来越受到石化领域设计与开 发人员的重视。
Company name



www.themegallery.com
Aspen plus
(1) 具有最完备的物性系统
c. 与DECHEMA DETHERMA等物性数据接口 Aspen是唯一获准与DECHEMA的数据库接口软件，该数据库收 集了世界上最完备的气液平衡及液液平衡数据，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。 高度灵活的数据回归系统 性质常数估算系统能够通过输入分子结构和易测性质来估算短缺 的物性参数。 Redlinch-Kwong-UNIFAC状态方程可用于非极性，极性和缔合组 分体系 Aspen Plus混合固体系统 在煤的净化和液化，流化床燃烧，高温冶金，以及固体废物，聚 合物，生物和食品工业中都有固体应用的问题。 Aspen Plus中固体的性质数据有两个来源：一是Soild数据库，它 广泛收集了3314纯无机物和有机物的热化学数据；二是和CSIRO 数据库接口。
第七章 常用流程模拟软件简介
LOGO
www.themegallery.com
前言
由于在石油化工实际生产过程中，利用传统的技术很 难实现描述单元装置操作的静、动态特征，如工艺过程中 反应、流体力学、传热、传质的特征及工程技术问题，装 置的系统故障诊断，新产品研制开发中的问题等。
Company name
Company name
www.themegallery.com
化工过程模拟技术的应用
（2）可以对生产过程中的故障进行模拟诊断，当生产过程现
有装置系统发生故障时，主要是设备问题和工艺问题，可以 通过流程模拟进行工况模拟诊断，帮助尽快找出故障发生的 原因和位置。 （3）在新产品开发过程中，通过流程模拟可以为新产品开发
Company name
d. e.
f.
g.
www.themegallery.com
Aspen plus
(1) 具有最完备的物性系统源自文库
h. Aspen Plus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 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，包括弱电解质，盐类和含有机化合物的电解质系统。这些模 型已在工业中广泛的应用，证明是准确，可靠的。 电解质系统有三个物性参数数据库：水数据库包括物质的各种离 子和分子溶质的性质；一些特殊的电解质系统的应用于酸性气体 交互过程的数据包是由本公司应用部门和用户一起开发的。
Company name
www.themegallery.com
二、CHEMCAD, PROII, ASPEN的比较
7. 版本介绍： （1）aspen好用的版本是10.2和11.1。 （2）Pro/II好用的版本是5.6、6.0、7.1。 （3）Hysys好用的是2.4、3.0、3.2。
Company name
Company name
www.themegallery.com
二、CHEMCAD, PROII, ASPEN的比较
3. HYSYS主要用于炼油。动态模拟是它的优势。ASPEN 是智能型的，用于化工领域流程模拟，比较大或长的流 程，而且数据库比较全，开放式的。它和HYSYS现在 是一家。 PRO/II可以用于设备核算，流程短，或精馏核算。 ChemCAD由于物性较少，使用不方便，相对较差，网 上到处都可以下载，设计院不太使用，高校中有一定市 场。 4. aspen plus的计算是最精确的，数据库的建设也是最完 善的。ChemCAD的界面操作让人感觉非常简单，使用 起来比较顺手。但是数据库不是太大，5.0版本只有2000 中常用物质的物性数据。PRO/II在这两方面都在中间。
www.themegallery.com
前言
过程模拟技术越来越广泛地应用于石油、化工、制药、冶金 等重要行业中，无论是在项目工程设计中，还是在生产中实 施先进过程控制，抑或是更高层次的企业优化生产管理（当 今比较流行的ERP企业资源计划体系）。
而所有的应用都必须是建立对企业的生产过程有一个全面准 确了解的基础上，通过运用流程模拟软件对生产过程进行流 程模拟来达到目的。
Company name
www.themegallery.com
Aspen plus
(1) 具有最完备的物性系统
b. Aspen Plus数据库包括5000多种纯组分的物性数据及下列数据 库 纯组分数据库包括5000种化合物参数； 电解质水溶液数据库，包括900种离子和分子溶质估算电解质物 性所需的参数； 固体数据库，包括水溶液种61中化合物的henry常数参数； 二元交互作用数据库，包括Ridlch-Kwong Soave, Peng Rinson, Lee Kesler Plocker, BWR Lee Starling以及Hayden O`Connell状 态方程的二元交互作用参数约4000多个，涉及5000种双元混合 物； PURE10数据库，包括1727种化合物的物性数据，这是基于美国 化工协会开发的DIPPR物性数据库的比较完整的数据库； 无机物数据库包括2450种组分的热化学参数； 烧数据库，包括燃烧产物中常见的59种组分和自由基的参数； 固体数据库，包括3314种组分主要用于固体和电解质的组分； 水溶液数据库，包括900种离子，主要用于电解质的应用。
研制提供极大的便利，可模拟新产品开发中的工艺参数，协
助新工艺的开发，减少大量不必要的实验投资。
Company name
www.themegallery.com
化工过程模拟技术的应用
（4）在生产过程中，流程模拟可以对现有装置进行生产能 力的标定，来帮助寻找系统的“瓶颈”部位。使我们能充
分利用原有的设备，制定合理的改造方案，清除装置的瓶
颈，使整个装置能力匹配，最大限度地发挥效益。 （5）石油化工生产过程中，优化操作是石油化工研究开发
和应用的热点领域，应用流程模拟可以优化工艺操作条件，
使生产装置的运行处于最优操作，以节能降耗，较少的投 入取得较大的经济效益和提高生产技术水平。
Company name
www.themegallery.com