第一讲-ASPEN-Plus使用入门

CAPD基础第一讲使用入门ASPENPlus第一讲入门基础•AspenPlus简介•AspenPlus基本概念•使用AspenPlus的基本步骤•最简单的单元模块•创建你的第一个AspenPlus仿真模型AspenPlus简介•AdvancedSystemforProcessEngineering1976~1981年由MIT主持、能源部资助、55个高校和公司参与开发。•可以分别和混合运用序贯模块法和联立方程法的稳态过程模拟软件。•1948种有机物、2477种无机物、3312种固体物、1676种水溶电解质、59种燃烧尾气成分的基本物性参数。•丰富的状态方程和活度系数方法。AspenPlus基本术语•用户界面（UserInterface)。•流程图（Flowsheet）。•模型库（ModelLibrary）。•数据浏览器（DataBrowser）。•流股（Stream）。•模块（Block）。使用AspenPlus的基本步骤(1)1.启动UserInterface2.选用Template3.设定全局特性：SetupGlobalSpecifications4.输入化学组分信息Components5.选用物性计算方法和模型PropertyMethods&Models使用AspenPlus的基本步骤(2)6.物性分析/设置:PropertyAnalysis/Setup7.选用单元操作模块：ModelBlocks8.连结流股：Streams9.输入外部流股信息ExternalSteams10.输入单元模块参数BlockSpecifications使用AspenPlus的基本步骤(3)10.运行模拟过程RunProject11.查看结果ViewResults12.输出报告文件ExportReport13.保存模拟项目SaveProject14.退出Exit启动UserInterface1.从“开始”菜单中的“所有程序/AspenTech/ProcessModelingV8.6/AspenPlus/AspenPlusV8.6”启动AspenPlus的用户界面程序。2.选用“Open”打开已有的模拟程序or“New”生成一个新的模拟程序。启动UserInterface（2）启动UserInterface（2）选用Template（1）Simulations：当选择“New”时，应该选一个模拟的模板，根据过程类型和拟用的单位制选用，最常用的是GeneralwithMetricUnitsChemicalswithMetricUnits选用Template（2）设定全局特性（1）1.标题Title2.度量单位GlobalUnitSet3.全局设定GlobalSettings有效相态Validphases游离水Freewater设定全局特性（2）输入化学组分信息(1)1.每个组分必须有唯一的ID2.组分可用英文名称或分子式输入3.利用弹出对话框区别同分异构体输入化学组分信息(2)选用物性计算方法和模型(1)输入下列信息：1.方法类型MethodFilter2.基础方法Basemethod3.亨利组分Henrycomponents选用物性计算方法和模型(2)RunPropertyAnalysis/Setup(1)输完物性信息后，应该进行“PropertyAnalysis/Setup”操作已建立起过程模拟的支撑环境。RunPropertyAnalysis/Setup(2)RunPropertyAnalysis/Setup(3)选用单元操作模块ModelBlocks1.选类别：共有“混合器/分割器、分离器、换热器、塔器、反应器、压力改变器、调节器、固体、固体分离器、用户模块”十大类别。根据单元操作模块的归属选择所需的类别。选用单元操作模块ModelBlocks2.选单元操作模块：每个类别都包括几种单元操作模块，将鼠标移到某个单元模块上时，窗口底部的说明栏中给出了该模块的简要说明。同一种单元操作过程可能有不同特性的模块，要注意选用合适的模块。选用单元操作模块ModelBlocks3.选图标：每一种单元操作模块可以用不同的图标表示。可根据流程图的需要和自己的喜好选择表示模块的图标。选用单元操作模块ModelBlocks选用单元操作模块ModelBlocks4.绘制模块：选好图标后，在绘图区中的选定位置点击鼠标左键，即在流程图中绘出模块。可根据需要用鼠标拖放以调节图标的位置和大小，并重新设定模块名称。选用单元操作模块ModelBlocks选用单元操作模块ModelBlocks连接流股ConnectingStreams1.选流股类别：共有三种流股物流MaterialStreams热流HeatStreams功流WorkStreams选择所需的类别。连接流股ConnectingStreams2.流股连接点：选好流股类别后，将光标移到绘图区，单元模块上的流股连接点处出现箭头标识，红色标识表示必需连接的流股，蓝色标识表示根据需要选择连接的流股。连接流股ConnectingStreams连接流股ConnectingStreams3.连接流股：用鼠标点击两个配对的流股连接点，即可完成连接。连接好流股后可根据流程图的需要给流股重新命名，挪动连接点的位置，以及调节连线的走向。连接流股ConnectingStreams连接流股ConnectingStreams输入外部流股信息(1)1.每一股外部流股都必须输入信息2.状态变量：温度、压力、流量3.组成：表达基准、数值输入外部流股信息(2)输入单元模块参数(1)1.每一各单元模块都必须输入模型参数2.模型参数的数量因模型而异，请认真理解其物理意义。3.模型参数的合理选取对仿真结果的质量至关重要！输入单元模块参数(2)运行程序RunningProject查看结果ViewResults输出结果报告ExportResult输出结果报告ExportResult保存项目SaveProject流股混合器—Mixer用于将多股流股混合，可以连接多股输入流股，但只有一股输出流股。注意区分适用于物流、热流和功流的模块。物流混合器有多种图标可选用。流股混合器—Mixer流量分配器—FSplit用于将一股输入流股或多股输入流股混合后分割为多股输出流股。注意区分适用于物流、热流和功流的模块。主要模型参数为每股输出流股的分配率(Split)或流量(Flow)。流量分配器—FSplit流量分配器—FSplit流股的缩放和复制—Mult/Dupl乘法器(Mult)用于将一股输入流股的流量缩放后作为输出流股，主要模型参数为缩放因子(Multiplicationfactor)。复制器(Dupl)用于将一股输入流股复制为多股完全相同的输出流股。两种模块都归属于调节器类别(Manipulators)。流股的缩放和复制—Mult/Dupl创建你的第一个AspenPlus仿真模型建立以下过程的AspenPlus仿真模型：将1000m3/hr的低浓酒精（乙醇30%w，水70%w，30C，1bar）与700m3/hr的高浓酒精（乙醇95%w，水5%w，20C，1.5bar）混合。求混合后的温度和体积流量。物性计算方法和模型(1)AspenPlus提供了丰富的物性计算方法与模型，我们必须根据物系特点和温度、压力条件适当选用。可以利用Tools菜单下的PropertyMethodSelectionAssistant工具帮助我们缩小适用方法的范围。AspenPlus的在线帮助也可以提供有用的详细信息。物性计算方法和模型(2)点击高亮的菜单条目物性计算方法和模型(3)阅读弹出的对话框中的说明，然后点击右下方的“Next”按钮。物性计算方法和模型(4)1.指定组份类型Specifycomponenttype2.指定过程类型Specifyprocesstype从两种帮助方式中选择一种：物性计算方法和模型(5)1.化学品体系Chemical2.烃类体系Hydrocarbon3.特殊类型Special(wateronly,amines,Sourwater,carboxylicacids,HF,electrolyte)组份类型划分为三种：物性计算方法和模型(6)体系是否处于高压？(10bars)回答YesNo以普通化学品体系为例，选择后弹出的对话框将询问：物性计算方法和模型(7)对话框中给出了选择物性计算方法的参考意见。如果你对有关的方法不了解，可以移动下拉条观看对进一步帮助信息的建议。物性计算方法和模型(8)进一步的帮助信息亨利组分(1)在操作条件下表现为不凝性气体的组分被称为亨利组分(HenryComponents),其在液相中的溶解度用亨利定律描述。iiiiiiiifHapHx混合溶剂中的亨利系数由下式计算lnlniiAiAiAAHwH亨利组分(2)式中的加权系数由下式计算单一溶剂中的亨利系数由下式计算2233AAcABcBBwxVxV*,*,1,,explApliAiAAiApHTpHTpVdpRT亨利组分(3)饱和蒸气压下在单一溶剂中的亨利系数由下式计算*,2ln,lnliAAiAiAiAiAiAHTpabTcTdTeT式中的纯组分饱和蒸气压用Antoine公式计算。亨利组分(4)亨利组分在Components大类下的HenryComp子类目录里创建一个对象来定义。为对象设定ID后，将在工作条件下表现为可溶性不凝气体选择到右侧的列表框中。亨利组分(5)亨利组分(6)创建了亨利组分对象后，还需在Properties大类下的Parameters子类下的BinaryInteraction目录下的Henry-1对象中输入亨利系数的温度关联系数（从数据库里调用）。亨利组分(7)电解质组分(1)如果系统包含水和在水中会发生电离的电解质(Electrolytes)，我们则需利用电解质向导(ElecWizard)来帮助我们构建可能发生的各种电离反应和产生的各种电解质组分。电解质组分(2)电解质组分(3)电解质向导分四个步骤操作：１、定义基本组分和定义反应生成选项；２、从生成物清单中删除不需要的成分和反应式；３、选择电解质计算的模拟表达方式；４、审定物性方法设置和调整自动生成的亨利组分和反应式。完成后软件会自动引导你从数据库中调取所需的物性参数。电解质组分(4)电解质组分(5)在弹出的对话框中选出发生电离的电解质组份；选择氢离子形式；并确定是否包含成盐反应，水的电离反应，以及成冰反应。然后点击Next按钮。电解质组分(6)对话框中将列出水溶性成份，可能存在的盐类，和所涉及的反应方程式，包括离解反应和电离平衡反应。可以删除不需要的成分和反应式。电解质组分(７)然后选择在模拟中采用真实组份Truecomponent如：Na+，Cl-，NaCl(S)还是表观组份Apparentcomponent如：NaCl电解质组分(８)在Summary对话框中确认有关信息后，点击Finish按钮推出电解质向导。物性集合(1)如果希望在输出结果中包含所需的物性数据，则可在Properties大类下的Prop-sets子类下创建一个物性集对象，将所需物性包含进去。例如我们想知道流股的pH值，则可定义一个pH物性集对象。物性集合(2)物性集合(3)物性集合(4)物性集合(5)报告选项(1)如果希望在输出结果中包含所需的物性数据，则可在全局设置大类下的报告选项子类下(ReportOptions)予以定义。报告选项(2)报告选项(3)报告选项(4)Example2电离平衡和酸碱中和将1000m3/hr的氢氧化钙水溶液(氢氧化钙5.2kmol/m3，30C，1bar)与4750m3/hr的氯化钠盐酸溶液(氯化钠5.1kmol/m3，氯化氢2.2kmol/m3，20C，1.5bar)混合。求混合后的流股温度、组成和pH值。