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Aspen Plus要点

化工过程模拟可分为稳态模拟和动态模拟两类,通常所说的化工过程模拟或流程模拟多指稳态模拟。

流程模拟实际上是使用计算机程序定量计算一个化学过程中的特性方程。其主要过程是根据化工过程的数据,采用适当的模拟软件,将由多个单元操作组成的化工流程用数学模型描述,模拟实际的生产过程,并在计算机上通过改变各种有效条件得到所需要的结果。模拟过程所涉及的化工过程中的数据一般包括进料的温度、压力、流率、组成,有关的工艺操作条件、工艺规定、产品规格以及相关的设备参数。

化工过程模拟的功能:科学研究、开发新工艺;设计;改造;生产调优、故障诊断。

Aspen Plus是一款功能强大的集化工设计、动态模拟等计算于一体的大型通用流程模拟软件。主要有三部分组成:物性数据库;单元操作模块;系统实现策略。

系统实现策略包括:数据输入;解算策略;结果输出。 Aspen Plus具有以下特性:具有最完备的物性系统,可以处理固体以及电解质体系;具有完整的单元操作模型库,可以模拟各种操作过程,可以完成单塔至整个工艺装置的模拟;具有快速可靠的流程模拟功能;具有先进的计算方法,具有最先进的流程方法,同时还可以进行过程优化计算。

Aspen Plus的主要功能:最工艺过程进行严格的质量和能量平衡

计算;可以预测物流的流率、组成以及性质;可以预测操作条件、设备尺寸;可以减少装置的设计时间并进行装置各种设计方案的比较;帮助改进当前工艺。

Apw格式是一种文档文件,系统采用二进制存储,包含所有输入规定、模拟结果和中间收敛信息;bkp格式是Aspen Plus运行过程的备份文件,采用ASC∥存储,包含模拟的所有输入规定和结果信息,但不包含中间的收敛信息;apwz是综合文件,采用二进制存储,包含模拟过程中的所有信息。

物性方法是指模拟计算中所需的物性方法和模型的集合。物性方法的选择是决定模拟结果准确性的关键步骤。

Aspen Plus中的主要物性模型分为:理想模型、状态方程模型、活度系数模型和特殊模型。Aspen Plus物性选择方法可采用一下两种方法进行选择:一是根据经验选取,根据物性特点和操作温度、压力进行选择;二是根据Aspen Plus的帮助系统进行选择。

物性集是多个物性的集合,用户可以给物性集指定名称,在一个应用中使用物性时只需引用物性集的名称。

物性分析中可以提供的图表主要有三种:纯组分,例如蒸汽压相对温度变化的关系图;二元物系,例如T-x-y相图;三元相图。

物性估算:物性估算系统可以估算物性模型中的许多参数。物性估算以基团贡献法和对比状态相关性为基础,可以估算纯组分的物性常数,与温度相关的模型参数。

当体系中包含水及在水中会发生电离的电解质时,需要使用电解

质向导完成组分输入,电解质向导可以用来帮助生成可能发生的各种电离反应以及电离反应生成的各种电解质组分。

混合器:Mixer 混合器 把多股物流混合成一股物流 适用于三通型、物流混合操作、增加热流或增加功流的操作;FSplit 分流器 把一股或多股物流混合后分成多股物流 适用于分流器、排气阀。

混合器Mixer的输入物流可以为任意数量,通过一次简单的物料平衡混合为一股物流。混合器Mixer的输入流股也可以是热流和功流。单一的混合器Mixer不能同时混合物流、热流和功流。

采用混合器Mixer计算时,需要指定出口物流的压力或者该模块的压降,如果不指定压力或压降,模块将自动默认进料的最低压力为出口物流的压力。另外,还需要确定出口物流的有效相态。

分流器FSplit可以将已知状态的一股或几股物流混合后分割成相同状态的任意股出口物流。所有出口物流具有与混合后的入口物流相同的组成和条件。分流器不能把一个流股分成不同类型的流股。

可以通过指定产品分率、质量流率、摩尔流率、体积流率或组成流率来确定出口产品的参数。分流器同混合器一样需要指定出口物流的压力或者该模块的压降,如果不指定压降或压力,模块将自动默认进料的最低压力为出口物流的压力。另外,还需确定出口物流的有效相态。

两种调节器:Mult物流倍增器 将物流按比例放大或缩小;Dupl物流复制器 将物流复制成任意数量的出口物流。

物流倍增器通过制定缩放因子将一股进口物流的所有与流率相

关的参数按照一定比例缩放而不改变其状态参数,主要模块参数为缩放因子。

物流复制器用于将一股物流复制成多股完全相同的输出物流。在同一股进料下,物流复制器可以复制物流和能流,不遵循无聊和能量衡算。

简单分离器包括闪蒸器、液-液分相器和组分分离器等单元操作模块:Flash2 两相闪蒸器 用严格气液平衡或气液液平衡,把进料分成两股出口物流;Flash3 三相闪蒸器 用严格气液液平衡,把物料分成三股出口物流;Decanter 液液分离器 把进料分成两股液相出口物流;Sep组分分离器 根据规定的组成流率或分率,把入口物流分成多股出口物流;Sep2两出口组分分离器 根据规定的流率、分率或纯度,把入口物流分成两股出口物流。

两相闪蒸器可进行给定热力学条件下的气液平衡或气液液平衡计算,出口产品为一股气相、一股液相以及一股水(可选)

用两相闪蒸器进行模拟计算时,需要规定温度、压力、气相分率、热负荷这四个参数中的任意两个,还需要确定出口物流的有效相态,另外可以设置雾沫夹带数值。

三相闪蒸器可以进行给定热力学条件下的气液液平衡计算,出口产品为一股气相和两股液相,用三相闪蒸器进行模拟计算时,需要规定温度、压力、气相分率及热负荷这四个参数中的任意两个,还需要指定关键组分,指定关键组分后,含关键组多的液相为第二液相,否则默认密度大的液相作为第二液相,另外可以给出雾沫夹带数值。