Aspen plus在精馏中的应用

关于Aspenplus的其他资料目录Aspenplus在精馏中的应用................................................................................................................................1一Aspenplus概述.....................................................................................................................................1二用AspenPlus模拟精馏流程................................................................................................................1三AspenPlus界面简介.............................................................................................................................1四设计型计算............................................................................................................................................2五操作型计算............................................................................................................................................8六灵敏度分析............................................................................................................................................9七AspenPlus使用技巧...........................................................................................................................14八结束语..................................................................................................................................................14流程模拟技术(AspenPlus)培训班辅助教材....................................................................................................17一软件基本应用......................................................................................................................................17二物性系统的应用..................................................................................................................................24三常用词汇表..........................................................................................................................................31Aspenplus在精馏中的应用一Aspenplus概述AspenPlus是由美国AspentecInc.于1981年推出的一套通用型流程模拟软件。经过十多年的不断扩充与完善，它的用户以遍及世界各地，成为当今公认的流程模拟软件代表。1995年10月它又推出了AspenPlusRelease9.2,其主要功能特是：(1)具有开放式结构，用户可任意选用，任意组合单元过程模块以模拟不同的工艺流程，组分数目、物流数目、塔板数目及循环回路等不受限制；(2)具有广泛全面的单元过程模块，包括：混合和分离、闪蒸和加热、精馏、反应、泵和压缩机、管路压降、结晶、固体、生化和聚合等；(3)具有丰富最新的物性数据(几乎每年更新物性数据库)，Release9.2提供近5000种组份包括2000种固体和900种离子物性数据,37000对双参数物性数据和1600对可溶溶剂的HENRY常数,并具有物性常数估算和数据回归系统；(4)包含多种运行类型：流程模拟(flowsheetsimulation),物性估算(propertyconstantestimation),物性表生成(propertytablegeneration),石油馏份物性数据分析估算(assaydataanalysicpcs);物性库扩充(propertiesplus);经济成本分析(costingonly);物性数据回归(propertydataregression)等；(5)具有智能化图形窗口输入输出系统、超文本在线帮助系统、典型丰富的应用例子库、完备的文档系统以及与CAD软件AutoCAD、电子表格Excel、流程动态模拟软件Speedup及换热网络设计软件Advent、HTRI、HTIS和BJAC等的良好接口；(6)通过VirtualDeviceDriver技术,Release9.2能作为DOS应用程序在Win95与Win3x操作系统下运行,其CD-ROM版使用户维护与按装更快捷更方便。二用AspenPlus模拟精馏流程用AspenPlus模拟精馏流程的一般步骤和方法：(1)定义模拟流程;(2)定义数据输入输出单位;(3)确定流程包含的化学组份;(4)确定物性的计算方法和模型;(5)定义流程中每股进料条件;(6)确定流程中每个单元操作设备的模拟模型和设计操作条件;(7)定义设计指标灵敏度分析和工况研究(如需要);(8)分析模拟结果,输出数据及图表。三AspenPlus界面简介进入AspenPlus后出现图1所示的界面。箭头所示工具条为模型库(modellibrary),这里可以选择模拟流程中所涉及到的单元过程模块和物料流股，如：混合器/分流器(mixers/splitters)、分离设备(separators)、换热器(heatexchangers)、塔设备(columns)、反应器(reactors)、压力转换设备(pressurechangers)、流股调节器(manipulators)、固体操作设备(solids)、用户还可自定义操作单元(usermodels)。精馏过程中选择塔设备(column)标签,如图2所示标签中包含了多种精馏模拟模型，如：1.DSTWU模型此模型使用Winn-Underwood-Gilliland方法对精馏塔进行设计型的简捷计算；2.Distl模型此模型使用Edmister方法对精馏塔进行操作型的简捷计算；3.RadFrac模型此模型用于简单塔两相或三相分馏的精确计算；4.Extract模型此模型对液体采用萃取剂进行逆流萃取的精确计算；5.MultiFrac模型此模型用于复杂塔分馏的精确计算如吸收/汽提耦合塔；6.SCFrac模型复杂塔的精馏简捷计算如常减压蒸馏塔和真空蒸馏塔；7.PetroFrac模型此模型用于石油精炼中的分馏精确计算如预闪蒸塔；8.RateFrac模型此模型用于基于非平衡模型的操作型分馏精确计算；1AspenPlus资料9.BatchFrac模型此模型用于两相或三相间歇式精馏的精确计算。图1图2操作单元模块左侧为流股单元，从中可选择物流、热流和功。流股单元上侧的小箭头可用来选择流程图中的对象。模型库上方的空白页面为流程图，其上可使用模型库中的操作单元和流股单元绘制工艺流程图。下面结合一个精馏设计型算例来具体介绍AspenPlus模拟流程的过程。四设计型计算设计任务：在常压连续筛板精馏塔中精馏分离含苯41%的苯、甲苯混合液，要求塔顶馏出液中含甲苯量不大于4%，塔底釜液中含甲苯量不低于96(以上均为质量分率)。已知参数：苯、甲苯混合液处理量，4t/h；进料热状态，自选；回流比，自选；塔顶压强，4kPa(表压)；热源，低压饱和水蒸汽；单板压降，不大于0.7kPa；计算中所用物性数据由AspenPlus自己提供或计算。(1)定义模拟流程;1.在模型库中选择塔设备(column)标签如图3所示。图32.选择DSTWU模型进行设计型简捷计算。点击该模型的向下箭头，弹出三个等效的模块，任选其一。如图4所示。图42Aspenplus在精馏中的应用3.在空白流程图上单击即可绘出一个精馏塔模型。如图5所示。该模型可用三种方法进行放大a)可双击流股单元上侧的小箭头，在流程图上单击鼠标右键，选择zoomin放大，或选择zoomout缩小整个图面；b)可双击流股单元上侧的小箭头，进入选取对象模式，单击精馏塔图标，将其选中，将鼠标移至对角线的端部，直接拖拽即可放大或缩小，直到满意的图形大；c)点击view菜单栏中的zoom子菜单，选择zoomin或zoomout进行放大或缩小。放大后的流程图如图6所示：图5图6图7图8图93)在图6的基础上绘制流股，单击流股单元向下箭头选择流股类型，在这里选择material类型，选择后得到图7所示。在箭头提示下，可以根据需要来绘制流股。其中红色箭头表示必须定义的流股，蓝色箭头表示可选定义的流股。不同的模型根据设计任务绘制一股进料、塔顶和塔底两股出料，得到图8。为了便于后续操作，可以改变流股和模块的名称，方法如下：单击流股或模块，点击鼠标右键，在弹出的菜单中选择renamestream或renameblock即可改变名称。在对话框中输入改后的名称。在这里将入料改为FEED，塔顶出料改为D，塔底出料改为L。改变名称后的流程图如图9所示。(2)定义数据输入输出单位;点击data菜单中的setup,出现初始化设置窗口，如图10：图10系统自身有一套默认的设置，同时用户也可以根据要求来自己修改或定义。包括单位及其他全局设置，这里使用系统默认的设置。3AspenPlus资料(3)确定流程包含的化学组份在窗口左侧的目录树结构中选择components文件夹进行化学组分定义。点击其下的specification，出现图11所示窗口：图11在此窗口中我们可以定义流程中所涉及的化学组分。定义方法如下：a)可以在componentID或componentname中直接输入组分的英文名称；b)可以使用AspenPlus提供的find工具，单击find按钮，出现如图12所示的窗口。图12在出现的对话框中可以输入组分的英文名称或分子式，也可以输入其部分字符串。这里输入分子式C6H6，按回车键或点击findnow。按钮出现窗口如图13：图13再选择所需组分，点击窗口下侧的add按钮，该组分就被添加到组分列表中。关闭对话框后的窗口如图14所示：4Aspenplus在精馏中的应用图14其中ComponentID是该组分的代号，用户可以进行修改。用同样方法输入甲苯组分，结果如图15所示