大型通用流程模拟系统.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,Aspen入门,Aspen的起源与发展,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。该软件经过近20年来不断地改进、扩充和提高,已先后推出了多个版本,成为举世公认的标准大型流程模拟软件。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。,以Aspen Plus严格机理模型为基础,还逐步发展起来了针对不同用途、不同层次的Aspen工程套件(Aspen Engineering Suite,简称AES)产品系列。,ASPEN PLUS,能做什么,进行工艺过程严格的能量和质量平衡计算,预测物流的流率、组成和性质,预测操作条件和设备尺寸,减少装置的设计时间、进行设计方案比较,帮助改进当前工艺,回答“如果,那会怎么样”的问题,在给定的限制内优化工艺条件,辅助确定一个工艺约束部位,ASPEN PLUS的优势,具有最完备的物性系统,一套完整的基于状态方程和活度系数方法的物性模型,(共105种)，包括5000多种纯组分的物性数据,Aspen Plus是,唯一获准与,DECHEMA数据库接口的软件,。该数据库收集了世界上最完备的气液平衡和液液平衡数据，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（,DRS）,此系统可使用实验数据求取物性参数，可以回归实际应用中任何类型的数据，计算任何模型参数，包括用户自编的模型。可以使用面积式或点测试方法自动检查汽液平衡数据的热力学一致性。,性质常数估算系统（,PCES）,能够通过输入分子结构和易测性质（例如沸点）来估算短缺的物性参数,Redlich-Kwong-UNIFAC状态方程可用于非极性、极性和缔合组分体系,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 PLUS的优势,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Aspen Plus系统采用了,先进的,PLEX数据结构,，对于组分数、进出口物流数、塔的理论板数以及反应数目均无限制，这是,Aspen Plus的一项独特优点，非其它过程模拟软件所能比拟。,此外，所有模型都可以处理固体和电解质。单元操作模型库约由50种单元操作模型构成。,用户可将自身的专用单元操作模型以用户模型（,USER MODEL）加入到Aspen Plus系统之中，这为用户提供了极大的方便性和灵活性。,ASPEN PLUS的优势,具有快速可靠的流程模拟功能,Aspen Plus提供流程模拟所需的多种功能，可帮助用户方便地编写输入文件，快速而可靠地收敛流程，以及进行流程优化计算。这些功能包括：,1 可按流程模拟需要使用在线,FORTRAN语句和子程序,。,2 可以使用Aspen Plus的插入模块（Insert）功能，重复使用流程模型的某一部分，例如一个酸性气体净化模型，一组物性输入数据。也可以建立用户自已的Inserts，并存入用户插入模块库（Library）来应用。,3 可以利用设计规定（Design Specification）来达到对任何模块计算的参数所规定的目标值。,流程图（,Flowsheet）,ASPEN PLUS,基本概念,模型库（,Model Library）,数据浏览器（,Data Browser）,流股（,Stream）,单元操作模型（,Block）,物性方法（,Property Method）,直观形象地表示所模拟系统的流程,存放可用单元操作模型的库,页面和表页查看图。具有已经定义的可用 的模拟输入、结果和对象的树状层次视图,表示模拟中所用的物质流、热量流或功流,表示实际装置所用的各个设备,一批方法和模型。用来计算热力学性质和迁移性质，决定模拟精确性的关键,混合器和分流器,分离器,热交换器,多级分离,反应器,压力改变,固体处理,用户模型,流控制器,多级分离,RADFRAC 严格法精馏,MULTILFRAC 严格法多塔精馏,EXTRAC 严格法萃取,DSTWU 简算法精馏，设计型,DISTL 简算法精馏，核算型,SCFRAC 简算法多塔精馏,PETROFRAC 石油炼制分馏塔,反应器,PYIELD 收率反应器,RSTOIC 化学计量反应器,RCSTR 连续搅拌釜式反应器,RPLUG 活塞流反应器,REQUIL 两相化学平衡反应器,RGIBBS 通用相平衡和化学平衡反应器,RBATCH 间歇式反应器,固体处理,CYCLONE 旋风分离器,RSP 静电除尘器,FABFL 纤维过滤器,VSCRUB 文丘里涤气器,CRUSH 破碎机,SCREEN 筛选机,HYCYC 水力旋风分离器,FILTER 转鼓过滤器,CFUGE 离心过滤器,SWASH 固体洗涤器,CCD 逆流倾析器,CRYSTALLIZER 结晶器,DRYER 干燥器,建立模型,已知条件,求解方程组,建立流程图,热力学方程,单元操作方程,数学方程,组分数据,物性方法,物流数据,单元操作模型数据,其它数据,ASPEN PLUS模拟的流程,物性方法选择指南,建立模拟模型的基本步骤,启动,User Interface,选用,Template,选用单元操作模块：,Model Blocks,连结流股：,Streams,设定全局特性：,Setup Global Specification,输入化学组分信息,Components,选用物性计算方法和模型,Property Methods&Models,输入外部流股信息,External Steam,输入单元模块参数,Block Specifications,运行模拟过程,Run Project,查看结果,View of Results,输出报告文件,Export Report,保存模拟项目,Save Project,退出,Exit,建立模拟模型的基本步骤,选中模块，单击右键，可进行,重命名。,这两项为必选,点击find,这时你会发现,Global,标签变成了,对号,说明此页已经输入完成，点击,NEXT,。,NRTL为用于液相溶液，默认气体为理想气体，NRTL-RK用于气体。甲醇与水均为极性物质，且操作压力10bar，因此可选用活性系数法NRTL-RK。,釜式再沸器,全凝器,点击将有关信息显示在流程图中,保存aspen文件,在“,Display report for,”栏单击箭头从列表中选择“Streams”选项。确保在“,Selection,”栏中显示的是“ALL”。,Aepen 优化模拟,案例,原料甲醇50 lbmol/hr+水 50lbmol/hr,回流比1.5,分离目标：99.5%,像前面所说，画出塔模型，并重新命名流股,Tools-analysis-,properties-binary,Analysis type 选择Txy,GO！,没有恒沸物，理论上可以完全分离，,可先假设理论塔板数,进料位置未知的情况下，,可选择中间塔板，,后面再进行优化,塔板压降未知，不填，后面可进行优化,此操作完成后，不能点击NEXT，否则会进行模拟，点击右方的efficiency,选择默弗里效率进行计算,塔段设计,由于冷凝器和再沸器也,计算在塔板数内，因,此实际的起止塔板分别,为2和9,塔段核算,估计塔板直径,选中计算塔板压降,选中报告摩尔分率，就可以看到是否达到分离目标99.5%,点击运行该模拟,94.2%99.5%，关闭结果窗口，进行优化,回到B1，点击工具栏中plot-plot wizard,选中，NEXT，查看塔中液相组成,没有水平点，说明没有多,余塔板，可以增加塔板数,第五块塔板有凹陷，,可以改变进料位置,关闭结果窗口，根据前面信息进行优化,不改变进料位置，增加塔板数,塔段设计与核算中的塔板也,要做相应的改变，然后点击,NEXT，再次进行运算,仍未达到分离目标，同样再次进行优化，此次可同时改变进料位置,进料位置太低导致,增加塔板数的同时，提高进料位置,假设进料塔板为第16块，,同样要改变塔段设计与核算,里的数值，再进行运算,达到分离目标，显示实验结果,优化模拟完成！,谢谢大家！,