1-Aspen教程-基本介绍

111ASPENPLUS基本介绍报告人：宋维仁导师：漆志文教授华东理工大学联合化学反应工程研究所2010年6月30日星期三22主要内容四大部分：AspenPlus基本介绍AspenPlus基本输入AspenPlus模块操作AspenPlus高级功能第一部分分为两项：AspenPlus简介AspenPlus操作界面23AspenPlus是大型通用流程模拟软件，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，全称为AdvancedSystemforProcessEngineering，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。该软件经过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AspenPlus的用户。以Aspenplus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（AspenEngineeringSuite）产品系列。AspenPlus是工程套件的核心,可广泛地应用于新工艺开发、装置设计优化。此稳态模拟工具具有丰富的物性数据库，可以处理非理想、极性高的复杂物系；并独具联立方程法和序贯模块法相结合的解算方法，以及一系列拓展的单元模型库。简介44什么是流程模拟?使用计算机程序定量模拟一个化学过程的特性方程使用的基本物性关系包括:质量和能量平衡相平衡速率系数(反应和质量/热量传递)能够预测：出口物流流率,组成和性质操作条件所需设备尺寸流程模拟355减少装置设计时间允许设计者快速地测试各种装置的配置方案帮助改进当前工艺回答“如果…那会怎样”问题在给定的限制内优化工艺条件辅助确定一个工艺的约束部位(消除瓶颈)流程模拟优越性66序贯模拟每个单元模块（如换热器、精馏塔等）按一定的顺序求解。AspenPlus是一个序贯模块模拟程序。联立方程所有的方程（如质量衡算方程、能量衡算方程等）均同时求解。AspenCustomModeler是一个联立方程模拟程序。组合方法同时采用序贯模拟求解途径和联立方程求解途径。流程模拟求解途径477Aspen工程套件8进行工艺过程的严格质量和能量平衡计算;预测出口物流的流率、组成和性质;设计可行的操作条件和设备尺寸;进行灵敏度分析及优化操作，帮助改进当前工艺;减少装置的设计时间并进行各种装置设计方案的比较。述主要功能59Aspenplus具有最适用于工业且最完备的物性系统。许多公司为了使其物性计算方法标准化而采用Aspenplus的物性系统，并与其自身的工程计算软件相结合。Aspenplus具有一套完整的基于状态方程和活度系数方法的物性模型。Aspenplus数据库包括5000多种纯组分的物性数据。Aspenplus是唯一获准与德国DECHEMA数据库接口的软件。该数据库收集了世界上最完备的汽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Aspenplus系统连接。Aspenplus也具有高度灵活的数据回归系统（DRS）。可以用实验数据来回归某一物性方法的模型参数。Aspenplus也具有性质常数估算系统（PCES）。能够通过输入分子式结构和易测性质（例如沸点）来估算短缺的物性参数。（后面我们会有例子来说明）物性系统10AspenPlus在煤的净化和液化、流化床燃烧、高温冶金和湿法冶金以及固体废物、聚合物、生物和食品加工业中都得到了应用。AspenPlus已合并新的SOLIDS数据库，这些数据在模拟冶金、陶瓷矿产业及其它含有固体处理的过程时是必不可少的。AspenPlus还具有一套通用的处理固体的单元操作模块，如破碎机、旋风分离器等。AspenPlus中所有的单元操作模块都适合于处理固体，例如闪蒸和换热器模块能计算固体的能量平衡。述模拟固体系统611许多公司已经用AspenPlus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。AspenPlus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。模拟电解质过程的功能在整套AspenPlus都可以应用。所有AspenPlus的单元操作模块均可处理电解质系统。例如，AspenPlus闪蒸和塔模块可以处理有化学反应过程的电解质系统。模拟电解质系统12AspenPlus具有最先进的数值计算方法，能使循环物流和设计规定迅速而准确地收敛。这些方法包括直接迭代法(Wegstein)、正割法(Secant)、拟牛顿法等。这些方法均经AspenTech进行了修正。AspenPlus可以进行过程优化计算，可寻求工厂操作条件的最优值，以达到任何目标函数的最大值。对约束条件和可变参数的数目没有限制，可以将任意工程或技术经济变量作为目标函数，如利润和生产率。用户在选取操作参数限制范围时，具有很大的灵活性。AspenPlus的一大特点是能将流程模拟和优化同时收敛，这样使得收敛更加迅速而可靠。先进的计算方法71313AspenPlus简介AspenPlus操作界面14可供选择的米制和英制单位打开AspenPlus打开模板模拟文件打开空白模拟文件打开已存在的模拟文件模板模拟文件简介点击此项，可以选择炼油厂中一些工艺过程的模板模拟文件。点击开始-所有程序-AspenTech-AspenEngineeringSuite–AspenPlus2006-AspenPlusUserInterface，出现如左下图界面。815操作界面16标题栏点击保存后，你可以给模拟文件重新命名，新的名称就会显示在标题栏上。模拟文件一般保存为bkp文件格式，因为它所占空间小，而且可以在不同的AspenPlus版本间向上兼容。917菜单栏在后面我会把这些菜单项中较为重要的一些选项介绍一下。18工艺流程窗口1019选择模式按钮在插入模式时按Esc键或单击鼠标右键也可实现选择模式按钮的功能。20模型库模型库的快捷键F10,可以显示或关闭模型库。1121快速访问按钮这些快速访问按钮在菜单栏上都可找到相对应的项。22数据浏览器工具条1223设置按钮点此即可快速进入Setup页面24组分按钮点此即可快速进入Components页面1325物性方法按钮点此即可快速进入Properties页面26物流按钮点此即可快速进入Streams页面1427模块按钮点此即可快速进入Blocks页面28数据浏览器按钮1529专家系统按钮它的快捷键是F4，当你不知下一步如何进行时，点击它，软件就会引导你进行操作。30模拟运行工具条1631控制面板控制面板的快捷键是F7，控制面板非常重要，当运行模拟有警告或错误时，要仔细地查看控制面板上的信息以寻找原因。32运行按钮1733单步执行按钮34停止按钮1835初始化按钮如果你对这次模拟的结果不满意，可以点此按钮来消除结果，这项操作对流程收敛非常重要。36结果检查按钮1937数据浏览器窗口38转换文件夹2039菜单树40返回上级2141文件夹列表42单位列表在此可以设置此表格的单位与全局单位不同2243向后按钮44向前按钮2345前一表页按钮46输入/结果浏览菜单此下拉框中包括三项：Input、Results和All，查看对应页的输入、结果或全部数据。2447下一个表页按钮48注释按钮2549状态按钮50表页2651提示域提示域是非常有用的，当你不知某项的含义或如何输入这项时，你可以看提示域的内容。当然你也可以选中此项，按F1键（帮助快捷键），查看帮助文件。52状态条2753在DataBrowser菜单树中，下列状态符号表示意义如下：状态符号54ResultsAvailable运行结束，结果收敛可靠ResultsAvailablewithErrors结果有错ResultsAvailablewithWarnings结果有警告状态条显示项含义：状态符号2855对于运行模拟最少要求的输入是(除工艺流程图外)：Setup（设置）Components（组分）Properties（物性方法）Streams（物流）Blocks（模块）注：这些输入在DataBrowser中均可以找到；用数据菜单或工具栏上的数据浏览器按钮能够快速找到这些输入的文件夹。模拟最少要求