化工流程模拟实训：Aspen Plus教程 第3章物性方法

3.3 物性方法的选择
经验选取 由物系特点及其操作条件进行选择
电解质 极性 物系 电解质？ 非电解质 物 系 真实 非极性 物系 PENG-ROB RK-SOAVE PR-BM RKS-BM >1atm CHAOSEA BK10 GARYSON 虚拟& 真实 P 真空 参考（b） ELECNRTL
ASME steam table correlations NBS/NRC steam table equation of state
石油
水或蒸汽 水或蒸汽
3.3 物性方法的选择


过程模拟必须选择合适的热力学模型
在使用模拟软件进行流程模拟时，用户定义了一个流程以 后，模拟软件一般会自行处理流程结构分析和模拟算法方 面的问题，而热力学模型的选择则需要用户作决定。流程 模拟中几乎所有的单元操作模型都需要热力学性质的计算 ，迄今为止，还没有任何一个热力学模型能适用于所有的 物系和所有的过程。流程模拟中要用到多个热力学模型， 热力学模型的恰当选择和正确使用决定着计算结果的准确 性、可靠性和模拟成功与否。 选取方法 由物系特点及操作温度、压力经验选取 由帮助系统进行选择
否
UNIFAC UNIF-LBY UNIF-DMD
PRWS RKSWS SR-POLAR
PSRK RKSNHV2
图（b）
3.3 物性方法的选择
经验选取
二聚物 是 聚合度 HF六聚物 活度系数模型 有气相 缔合？ WILSON WILS-RK WILS-LR WILS-GLR NRTL NRTL-RK NRTL-2 UNIQUAC UNIQ-RK UNIQ-2 UNIFAC UNIF-LL UNIF-LBY UNIF-DMB WILS-NTH WILS-HOC NRTL-NTH NRTL-HOC UNIQ-NTJ UNIQ-HOC UNIF-HOC WILS-HF
Ideal Gas/ Raoult's law/Henry's law /solid 冶金 activity coefficients Chao-Seader corresponding states model 石油
GRAYSON
STEAM-TA STEAMNBS
Grayson-Streed corresponding states model
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 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 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 Redlich-Kwong HF Hexamerization model Redlich-Kwong Ideal gas Hayden-O'Connell Nothnagel Redlich-Kwong Ideal gas Redlich-Kwong Redlich-Kwong-Soave Hayden-O'Connell Ideal gas Redlich-Kwong
WIS-NTH。Hayden-O’Connel状态方程使用的是截至两项的维里方程，它
3.2 Aspen Plus中的主要物性模型
特殊模型
方法 AMINES APISOUR BK-10 SOLIDS CHAO-SEA K值计算方法 Kent-Eisenberg amines model API sour water model Braun K-10 应用 MEA、DEA、DIPA、DGA 中H2S、CO2的处理 带有 NH3、H2S、CO2的废 水处理 石油
理想模型
理想物性方法 IDEAL SYSOP0 K值计算方法 Ideal Gas/Raoult's law/Henry's law Release 8 version of Ideal Gas/Raoult's law

3.2 Aspen Plus中的主要物性模型
状态方程模型
方法 状态方程 基于Lee方程的物性方法 BWR-LS BWR Lee-Starling LK-PLOCK Lee-Kesler-Plö cker 基于PR方程的物性方法 PENG-ROB Peng-Robinson PR-BM Peng-Robinson with Boston-Mathias alpha function PRWS Peng-Robinson with Wong-Sandler mixing rules PRMHV2 Peng-Robinson with modified Huron-Vidal mixing rules 基于RK方程的物性方法 PSRK Predictive Redlich-Kwong-Soave RKSWS Redlich-Kwong-Soave with Wong-Sandler mixing rules 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 其他物性方法 SR-POLAR Schwartzentruber-Renon
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。 物性方法与模型选择不同，模拟结果大相径庭。如精馏 塔模拟的例子。相同的条件计算理论塔板数，用理想方 法得到11块，用状态方程得到7块，用活度系数法得42 块。显然物性方法和模型选择的是否合适，也直接影响 模拟结果是否有意义。 《Aspen plus物性方法和模型》
否
图（c）
以例2.1中丙烯、苯以及异丙苯体系为例，分析体系为非极性体 系，考虑到为真实物系，可以选择PENG-ROB、RK-SOAVE、PRBM、RKS-BM等物性方法
3.3 物性方法的选择
帮助系统
Aspen Plus为用户提供了选择物性方法的帮助系统，系统会根据组 分的性质或者化工处理过程的特点为用户推荐不同类型的物性方法
以例2.1为例： 点击菜单栏Tools下的Property Method Selection Assistant，启动帮助系统
3.3 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
3.3 物性方法的选择


传递性质的参数，例如粘度。
安全性质的参数。例如闪点、着火点。 UNIFAC模型中的集团参数。 状态方程中的参数。 与石油相关的参数。例如油品的API值、辛烷值、芳烃含量、氢含量及
硫含量等
3.2 Aspen Plus中的主要物性模型
理想模型
• IDEAL SYSOP0
状态方程模 型
• Lee方程、PR方程、RK方程
系统提供了三种组分类型，化学系统、烃类系统以及特殊系统，这
里选择烃类系统
3.3 物性方法的选择
选择完成后，系统提示用户是否含有石油产品的数据分析或是虚
拟组分，点击No
3.3 物性方法的选择
系统给用户提供几种物性方法作为参考
3.3 物性方法的选择
特殊体系的物性方法选择
存在气相缔合的体系
对于存在气相缔合的体系、二聚反应，常用的热力学方法有两种， Nothagel和Hayden-O’Connel状态方程。 Nothagel方程使用的是截断的范德华方程，可以模拟气相的二聚反应，不 足之处在于当压力大于几个大气压时就不适用了；使用Nothagel状态方程 作为气相模型的性质方法有NRTL-NTH、UNIQ-NTH、VANL-NTH、
第3章 物性方法
作者：毕欣欣 孙兰义
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、 系统数据库 INORGANIC、BINARY等数据库
• 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
3.1 Aspen Plus数据库
PURECOMP

常数参数。例如绝对温度、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。
3.2 Aspen Plus中的主要物性模型
基于UNIQUAC的物性方法 UNIQUAC UNIQUAC UNIQ-HOC UNIQUAC UNIQ-NTH UNIQUAC UNIQ-RK UNIQUAC UNIQ-2 UNIQUAC (using dataset 2) 基于VANLAAR的物性方法 VANLAAR Van Laar VANL-HOC Van Laar VANL-NTH Van Laar VANL-RK Van Laar VANL-2 Van Laar (using dataset 2) 基于WILSON的物性方法 WILSON Wilson WILS-HOC Wilson WILS-NTH Wilson WILS-RK Wilson WILS-2 Wilson (using dataset 2) WILS-HF Wilson Wilson (ideal gas and liquid enthalpy reference state) WILS-GLR WILS-LR WILS-VOL Wilson (liquid enthalpy reference state) Wilson with volume term Ideal gas Hayden-O'Connell Nothnagel Redlich-Kwong Ideal gas Ideal gas Hayden-O'Connell Nothnagel Redlich-Kwong Ideal gas Ideal gas Hayden-O'Connell Nothnagel Redlich-Kwong Ideal gas HF Hexamerization model Ideal gas Ideal gas Redlich-Kwong
真实？
BK10 IDEAL
图（a）
3.3 物性方法的选择
经验选取
是 NRTL UNIQUAC 是 有液液平 衡数据？
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