第2章 流程模拟技术.ppt

化工过程数值模拟软件介绍
第2章流程模拟技术
流程模拟的步骤
流程的建立
化工流程模拟就是在计算机上“再现”实际的生产过程,因此流程模拟的第一步就是要在计算机上建立需要模拟的流程。在这个过程中,用户需要根据需要模拟的实际过程,选择合适的模型去描述每一个单元操作过程;根据实际流程中的物流走向将单元操作的模块连接起来,形成完整的模拟所需要的工艺流程。
现行的流程模拟软件都给用户提供了交互式图形界面用于流程的定义,同时还提供了多种单元操作的模型库可供用户选择。用户只需在模型库中选择所需的模型,并在流程图窗口绘制整个流程图就可以完成流程的建立。同时还可以根据需要在该窗口中对建立的流程进行修改。
流程模拟的步骤
变量的设置
流程建立后,用户应该选择所需要进行的流程模拟的类型。根据模拟的需要完成必须的和可选的变量的输入。这其中包括模拟的名称、所用单位等变量的输入;也包括设计的物流的组分和组成的定义,热力学模型的选择这些物性相关变量的输入及选择;还包括设备的尺寸以及操作的温度压力等操作参数的确定;用户也可以根据自己的需要选择输入报告的输出及格式。
程序的运行
流程的定义和变量的设置完成后,用户就可以根据需要采用合适的方式运行流程模拟了。
Aspen Plus流程模拟商业软件
Aspen Plus流程模拟软件介绍
ASPEN PLUS起源于七十年代后期美国能源部在麻省理工学院MIT组织会战,要求开发新型第三代流程模拟软件。这个项目称为"先进过程工程系统"(Advanced System for Process Engineering)简称ASPEN。这一大型项目于1981年底完成。1982年Aspen Tech公司成立将其商品化,称为ASPEN PLUS。
ASPEN PLUS是基于稳态化工模拟、优化、灵敏度分析和经济评价的大型化工流程软件。它为用户提供了一套完整的单元操作模型,用于模拟各种操作过程,从单个操作单元到整个工艺流程的模拟。ASPEN PLUS 主要由三部分组成,简述如下。
Aspen Plus流程模拟商业软件
(1) 物性数据库
AspenPlus自身拥有两个通用的数据库:Aspen CD——ASPEN TECH公司自己开发的数据库,DIPPR——美国化工协会物性数据设计院设计的数据库。另外还有多个专用的数据库,如电解质,固体,燃料产品,这些数据库结合拥有的一些专用状态方程和专用单元操作模块使得AspenPlus软件可使用于固体加工电解质等特需的领域,极大地拓宽了AspenPlus的应用范围。
ASPEN PLUS具有工业上最适用而完备的物性系统。包含1773种有机物、2450种无机物、3314种固体物、900种水溶电解质的基本物性参数。主要有:分子量、Piterzer偏心因子、临界因子、标准生成自由能、标准生成热、正常沸点下的汽化潜热、回转半径、凝固点、偶极矩、比重等。对UNIQUAC 和UNIFAC方程的参数也收集在数据库中。计算时可自动从数据库中调用基础物性进行传递物性和热力学性质的计算。
Aspen Plus流程模拟商业软件
同时ASPEN PLUS 还提供了几十种用于计算传递物性和热力学性质模型的方法,主要有:计算理想混合物汽-液平衡的拉乌尔定律、烃类混合物的Chao-Seader、非极性和弱极性混合物的Redilch-Kwong-Soave、BWR-Lee-Staring、Peng-Robinsin。对于强的非理想液态混合物的活度系数模型主要有UNIFAC、Wilson、NRTL、UNIQUAC。ASEN PLUS还提供灵活的数据回归系统(DRS ),使用实验数据来求物性参数,可以回归实际应用中的任何类型的数据,计算任何模型参数,包括用户自编的模型。
Aspen Plus流程模拟商业软件
此外,ASPEN PLUS中的物性常数估算系统(PCES)能够通过输入分子结构和易测性质来估算短缺的物性参数。当模拟流程中含有缺少的实验数据的新化学产品时,PCES特别有用。
(2) 单元操作模块
ASPEN PLUS中有五十多种单元操作模型,如混合、分割、换热、闪蒸、精馏、反应等,通过这些模型和模块的组合,能模拟用户所需要的流程。除此之外,ASPEN PLUS 还提供了灵敏度分析和工况分析模块。利用灵敏度分析模块,用户可以设置某一变量作为灵敏度分析变量,通过改变此变量的值模拟操作结果的变化情况。采用工况分析模块,用户可以对同一流程几种操作工况的进行运行分析。
Aspen Plus流程模拟商业软件
(3) 系统实现策略(数据输入-解算-结果输出)
ASPEN PLUS 提供了操作