Aspen Plus 化工流程模拟应用

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一、化工过程模拟系统的构成

模拟系统的组成部分 通用流程模拟系统（以稳态流程模拟为例）一般至少有以下几个组成部分：

①单元操作和反应过程模块 如精馏、换热、闪急蒸馏、蒸馏、流体输送等以及各种反应模块。调用这些基本单元操作模块，在计算机中可以搭成各种各样模拟流程，来描述实际工艺流程。

②物性估算系统 包含基础物性数据库和估算关联模型。前者存贮各种化合物的基本物性数据，如分子量、密度、临界压力、临界温度、标准沸点、偏心因子等，以便计算时调用；后者是为计算各种物质（纯物质和混合物）在给定条件下的各种物性所需的估算方程式。例如状态方程、计算液相活度系数的关联式、计算热焓和自由能的关联式等，物性估算系统用以为单元操作模块计算提供所需要的各种物性数据。

③数学方法程序 主要有两大类数学程序：一类是系统分解方法，能够使大系统自动分隔和断裂，并排出单元模块的计算顺序；另一类是加速迭代计算收敛和其他通用的数学方法。

④执行系统 具有输入语言自动翻译、模拟程序装配和结果打印等功能。

二、 Aspen Plus模拟的主要步骤

1．建立模型——常用内置模板有:空气分离模板、化学工艺 、气体加工、石油、固体等。此外，还要选择模拟的运行类型，flow sheet类型 最常用。如果不进行流程模拟则可选择其他的运行类型,如化验数据分析、数据回归、性质分析等。

2. 定义流程——Aspen Plus中的单元操作模型主要有：混合器和分流器、分离器、换热器、塔反应器、压力变送器、控制器、固体以及用户模型。

3. 计算的全局信息—— 全局信息主要有：运行类型、平衡要求、有效相态、诊断信息、全局的温度压力限制、物流类及子物流、度量单位选择以及最终的报告形式等。

4. 规定组分——Aspen Plus拥有强大的组分数据库，除了标准的内置数据库外,用户还可使用自己的数据库。注意，在处理固体组分时，定义组分是否恰当会直接影响到最后的模拟结果。

5. 选择物性方法——Aspen Plus 软件中提供了很多的物性方法，并且为不同的应用推荐了不同的方法。

6.规定物流——物流可以将物质流或者是能流从一个单元模型带到另一个单元模型。如果物流中已知粒子尺度分布也可以在此设定。同时通过物流还可以分析物流物性和生成PV,PT封闭曲线。

三、化工过程模拟中的模块库类型及每类型中具体可模拟的

单元操作模块（英文加中文翻译）

1. Mixeis/Splitters 混合/分流器

Mixer 混合器 FSplit 分流器 SSplit 子分流器

2. Separators 分离器

Flash2两股出料闪蒸罐 Flash3三股出料闪蒸罐 Decanter 液-液傾析器 Sep组分分离器

Sep2两股出料组分分离器

3. Heat Exchangers 换热器

Heater 加热器 HeatX两物换热器 MHeatX多物流换热器 HXFIux管壳式换热器

4. Columns 塔

DSTWU简捷法蒸馏设计模块 Distl 简捷法蒸馏校核模块 RadFrac严格计算模块 Extract液-液萃取严格计算模块 MultiFrac严格法多塔蒸馏模块 SCFrac简捷法多塔蒸馏模块 PetroFrac 石油炼制分馏模块 BatchSep间歇蒸馏模块

5. Reactors 反应器

RStoic 化学计量反应器

RYield产率反应器 REquil平衡反应器 RCSTR全混釜式反应器 RPlug平推流反应器 RBatch间歇式反应器

6. Pressure Changer 压力变化器

Pump 泵

Compr 压缩机/透平机 MCompr多级压缩机/透平机 Valve控制阀 Pipe单段管 Pipeline多单段管

7. Manipulators 流股调节器

Mult 物流乘法器 Dupl.物流复制器 ClChng物流类变化器 Analyzer物流分析器 Selector物流选择器 Qtvec 热负荷控制器 Measurement测量器 Design-spec 设计说明 Calculator计算器 Transfer 翻译

8. Solids 固体

Crystallizer 连续结晶器 Crusher粉碎器 Screen筛 Fabfl纤维过滤器

Cyclone 旋风分离器 VScreub 文丘里管洗刷器 ESP 干燥静电沉淀器 HyCyc旋流除砂器 CFuge离心分离过滤器 Filter旋转减压过滤器 Swash单级固体洗涤器 CCD逆流清洗器 Dryer干燥器