1、Slide 1 Li Kuiwu 2002 Aspentech Beijing Office第1页Aspen Plus培训讲义2003.5AspenTech Beijing Office技术经理技术经理 李奎武李奎武Slide 2 Li Kuiwu 2002 Aspentech Beijing Office第2页主要内容 讲义1 Aspen Plus简介 讲义2 Aspen Plus 界面介绍 讲义3 快速入门 讲义4 Aspen Plus精通 讲义5 模型分析工具 讲义6 其他高级功能简介 综合练习Aspen PlusAspen Plus培训培训Slide 4 Li Kuiwu 2002 A
2、spentech Beijing Office第4页Aspen Plus软件的发展史软件的发展史 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,已先后推出了十个版本,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
3、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、装置设计优新工艺开发、装置设计优化，以及脱瓶颈分析与改造化，以及脱瓶颈分析与改造。此稳态模拟工具具有丰富的物性数据库，可以处理非理想、极性高非理想、极性高的复杂物系；并独具联立方程法和序贯模块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。此外还具有灵敏度分析、自动排序、多种收敛
4、方法，以及报告等功能。Slide 5 Li Kuiwu 2002 Aspentech Beijing Office第5页Slide 6 Li Kuiwu 2002 Aspentech Beijing Office第6页Aspen 工程系列软件工程系列软件经济评价经济评价/投资估算投资估算/进进度管理度管理热交换器设计热交换器设计稳态、动态模拟和优化稳态、动态模拟和优化物性数据和模型物性数据和模型在线应用在线应用工艺知识和数据管理工艺知识和数据管理COMThermo/Aspen Properties/Aspen OLI/DETHERMHysys/Aspen Plus/Optimizer/Dyna
5、mics/Custom Modeler/Aspen WebModelsHetran/AerotranHTFS/Aspen Hetran/Aerotran/TeamsRTO Option/Aspen OnLineConcept(DISTIL/HX-Net)/Aspen Split/Pinch/Water/UtilitiesPinch/Water/UtilitiesAspen ICARUSAxsys/Aspen ZyqadAspen FCC/CatRef/Hydrocracker/Hydrotreater/Traflow/FlareNetPolymers Plus/Aspen Plus/Dynam
6、ics/Custom ModelerBaSYS(BDK/Process Manuals/Process Tools)/Aspen Plus/Batch Plus/Chromatography/Aspen ADSIM医药医药/精细化工精细化工石油精制石油精制/管道管道聚合物聚合物工艺合成和分析工艺合成和分析按功能分类按功能分类 生命周期生命周期Slide 7 Li Kuiwu 2002 Aspentech Beijing Office第7页Aspen Plus具有最完备的物性系统具有最完备的物性系统 物性模型和数据是得到精确可靠的模拟结果的关键。人们普遍认为Aspen Plus具有最适用于工业、
7、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Aspen Plus的物性系统，并与其自身的工程计算软件相结合。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)Aspen Plus数据库包括5000多种纯组分的物性数据及下列数据库 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
8、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 Slide 8 Li Kuiwu 2002 Aspentech Beijing Office第8页Aspen Plus模拟固体系统模拟固体系统 Aspen Plus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。Aspen Plus中固体性质数据有两个来源：一是Solid数据库，它广泛收集了约3314种纯无机和有机物
9、质的热化学数据；二是和CSIRO数据库的接口。第10版已合并成新的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。还具有一套通用的处理固体的单元操作模型，包括破碎机、旋风分离器、筛分、文杜里洗涤器、静电沉淀器、过滤洗涤机和倾析器。此外，Aspen Plus中所有的单元操作都适合于处理固体，例如闪蒸和加热器模型能计算固体的能量平衡，而反应器模型 RGIBBS可用最小GIBBS自由能来判断在平衡状态下是否有固相存在。Slide 9 Li Kuiwu 2002 Aspentech Beijing Office第9页Aspen Plus模拟电解质系统模拟电解质
10、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（由本公司的陈超群博士开发)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；一些特殊的电解质系统和应用于酸性气体交互过程的数据包是由本公司应用部门和用户一起开发的。模拟电解质过程的功能在整套Aspen Plus都可以应
11、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。Slide 10 Li Kuiwu 2002 Aspentech Beijing Office第10页Aspen Plus具有完整的单元操作模型库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
12、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。Slide 11 Li Kuiwu 2002 Aspentech Beijing Office第11页Aspen Plus具有完整的单元操作模型具有完整的单元操作模型分馏模型分馏模型 Aspen Plus的多级严格分离模型是基于内外两层结构（双层）、结合最新的联立方程和求解法编制而成。双层法是由AspenTech总裁
13、J.Boston博士首创的。他自1981年起一直担任本公司总裁。此法必须提供初值，在大范围内应用十分可靠。RADFRAC模型能严格地模拟多级气液平衡操作，包括吸收、汽提、有再沸器的吸收和汽提、萃取和共沸蒸馏，以及高度非理想体系的分馏过程。RADFRAC能严格计算任一塔板上两个液相的存在，也可以简单地假设第二液相为纯水。MULTIFRAC可以有效地计算互连的多塔分馏系统，如原油蒸馏、减压塔、催化裂化分馏塔、吸收塔、解吸塔、空气分馏塔以及有热交换的塔系统。Aspen Plus还有经过工业考验的能处理反应的分离模型，该模型可在塔的任意塔板处或所有塔板上处理速率控制反应、化学平衡反应，以及气、液相反应
14、。反应速率可由置入内部的幂律表示式或由用户提供的反应动力学程序来计算。Aspen Plus的简捷算法蒸馏模型需要输入的数据较少，也具有设计和核算两种型式。在不需要高度精确计算的情况下可以使用这些模型。Slide 12 Li Kuiwu 2002 Aspentech Beijing Office第12页Aspen Plus具有完整的单元操作模型具有完整的单元操作模型反应器模型反应器模型 Aspen Plus的反应器模型可应用于很广泛的范围。简单的化学计量模型（RSTOIC）只需要规定化学计量或反应中一个关键组分的转化率即可应用。在已知反应动力学的情况下，可以用更精确的模型，如连续搅拌釜式反应模型
15、（RCSTR）或活塞流反应模型（RPLUG）。RBATCH反应模型可处理单相或两相的动态反应，可选用连续进料和出料。RGIBBS是根据GIBBS自由能极小的基本原理，它能描述单相化学平衡、相平衡，也能同时描述化学平衡和相平衡，可以处理固、液多相系统。RGIBBS能自动决定实际存在的相数。Slide 13 Li Kuiwu 2002 Aspentech Beijing Office第13页Aspen PlusAspen Plus的单元操作模型及其主要功能的单元操作模型及其主要功能 Slide 14 Li Kuiwu 2002 Aspentech Beijing Office第14页Aspen P
16、lusAspen Plus的单元操作模型及其主要功能的单元操作模型及其主要功能 Slide 15 Li Kuiwu 2002 Aspentech Beijing Office第15页Aspen PlusAspen Plus的单元操作模型及其主要功能的单元操作模型及其主要功能 Slide 16 Li Kuiwu 2002 Aspentech Beijing Office第16页Aspen Plus具有快速可靠的流程模拟功能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
17、，以及进行流程优化计算。这些功能入文件，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：包括：可按流程模拟需要使用在线可按流程模拟需要使用在线FORTRAN语句和子程序。语句和子程序。1.可以使用可以使用Aspen Plus的插入模块（的插入模块（Insert）功能，重复使用流程模功能，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可以建立用户自已的Inserts，并存入用户插入模块库（并存入用户插入模块库（Library）来来应用。应用。2.可以利用设计规定（可以利用设计规定（
18、Design Specification）来达到对任何模块计算来达到对任何模块计算的参数所规定的目标值。的参数所规定的目标值。Slide 17 Li Kuiwu 2002 Aspentech Beijing Office第17页Aspen Plus具有最先进的计算方法具有最先进的计算方法Aspen PlusAspen Plus具有最先进的流程收敛方法具有最先进的流程收敛方法 Aspen Plus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、Broyden法等。这些方法均经AspenTech进行了修
19、正。例如，修正后Secant法可以处理非单调的设计规定。Aspen Plus可以同时收敛多股撕裂（Tear）物流、多个设计规定，甚至收敛有设计规定的撕裂物流。这些特点对解决高度交互影响的问题时特别重要。Aspen Plus可以进行过程优化计算可以进行过程优化计算 应用Aspen Plus的优化功能，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。Aspen Plus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。Slide 1
20、8 Li Kuiwu 2002 Aspentech Beijing Office第18页Aspen Plus11.1的新功能的新功能 集成序贯模块法和联立方程法的求解引擎，不仅提高了计算结果的精确度，而且还可以更加快速地模拟流程，大大节省了模型的运行时间，这对处理大型、复杂或带内部循环的流程尤其重要。Slide 19 Li Kuiwu 2002 Aspentech Beijing Office第19页培训讲义培训讲义2:Aspen Plus界面介绍界面介绍Slide 20 Li Kuiwu 2002 Aspentech Beijing Office第20页培训讲义培训讲义2:Aspen Plu
21、s界面介绍界面介绍Slide 21 Li Kuiwu 2002 Aspentech Beijing Office第21页培训讲义培训讲义2:Aspen Plus界面介绍界面介绍Slide 22 Li Kuiwu 2002 Aspentech Beijing Office第22页培训讲义培训讲义2:Aspen Plus界面介绍界面介绍Slide 23 Li Kuiwu 2002 Aspentech Beijing Office第23页培训讲义培训讲义2:Aspen Plus界面介绍界面介绍Slide 24 Li Kuiwu 2002 Aspentech Beijing Office第24页培训讲
22、义培训讲义2:Aspen Plus界面介绍界面介绍Slide 25 Li Kuiwu 2002 Aspentech Beijing Office第25页培训讲义培训讲义2:Aspen Plus界面介绍界面介绍Slide 26 Li Kuiwu 2002 Aspentech Beijing Office第26页培训讲义培训讲义2:Aspen Plus界面介绍界面介绍Slide 27 Li Kuiwu 2002 Aspentech Beijing Office第27页培训讲义培训讲义2:Aspen Plus界面介绍界面介绍Slide 28 Li Kuiwu 2002 Aspentech Beiji
23、ng Office第28页培训讲义培训讲义2:Aspen Plus界面介绍界面介绍Slide 29 Li Kuiwu 2002 Aspentech Beijing Office第29页培训讲义培训讲义2:Aspen Plus界面介绍界面介绍Slide 30 Li Kuiwu 2002 Aspentech Beijing Office第30页培训讲义培训讲义2:Aspen Plus界面介绍界面介绍Slide 31 Li Kuiwu 2002 Aspentech Beijing Office第31页培训讲义培训讲义2:Aspen Plus界面介绍界面介绍Slide 32 Li Kuiwu 2002
24、 Aspentech Beijing Office第32页培训讲义培训讲义2:Aspen Plus界面介绍界面介绍Slide 33 Li Kuiwu 2002 Aspentech Beijing Office第33页培训讲义培训讲义2:Aspen Plus界面介绍界面介绍Slide 34 Li Kuiwu 2002 Aspentech Beijing Office第34页培训讲义培训讲义2:Aspen Plus界面介绍界面介绍Slide 35 Li Kuiwu 2002 Aspentech Beijing Office第35页培训讲义培训讲义2:Aspen Plus界面介绍界面介绍Slide
25、36 Li Kuiwu 2002 Aspentech Beijing Office第36页培训讲义培训讲义2:Aspen Plus界面介绍界面介绍Slide 37 Li Kuiwu 2002 Aspentech Beijing Office第37页培训讲义培训讲义2:Aspen Plus界面介绍界面介绍Slide 38 Li Kuiwu 2002 Aspentech Beijing Office第38页培训讲义培训讲义2:Aspen Plus界面介绍界面介绍Slide 39 Li Kuiwu 2002 Aspentech Beijing Office第39页培训讲义培训讲义2:Aspen Pl
26、us界面介绍界面介绍Slide 40 Li Kuiwu 2002 Aspentech Beijing Office第40页培训讲义培训讲义2:Aspen Plus界面介绍界面介绍Slide 41 Li Kuiwu 2002 Aspentech Beijing Office第41页培训讲义培训讲义2:Aspen Plus界面介绍界面介绍Slide 42 Li Kuiwu 2002 Aspentech Beijing Office第42页培训讲义培训讲义2:Aspen Plus界面介绍界面介绍Slide 43 Li Kuiwu 2002 Aspentech Beijing Office第43页培训
27、讲义培训讲义2:Aspen Plus界面介绍界面介绍Slide 44 Li Kuiwu 2002 Aspentech Beijing Office第44页培训讲义培训讲义2:Aspen Plus界面介绍界面介绍Slide 45 Li Kuiwu 2002 Aspentech Beijing Office第45页培训讲义培训讲义2:Aspen Plus界面介绍界面介绍Slide 46 Li Kuiwu 2002 Aspentech Beijing Office第46页培训讲义培训讲义2:Aspen Plus界面介绍界面介绍Slide 47 Li Kuiwu 2002 Aspentech Beij
28、ing Office第47页培训讲义培训讲义2:Aspen Plus界面介绍界面介绍Slide 48 Li Kuiwu 2002 Aspentech Beijing Office第48页培训讲义培训讲义2:Aspen Plus界面介绍界面介绍Slide 49 Li Kuiwu 2002 Aspentech Beijing Office第49页培训讲义培训讲义2:Aspen Plus界面介绍界面介绍Slide 50 Li Kuiwu 2002 Aspentech Beijing Office第50页培训讲义培训讲义2:Aspen Plus界面介绍界面介绍Slide 51 Li Kuiwu 200
29、2 Aspentech Beijing Office第51页培训讲义培训讲义2:Aspen Plus界面介绍界面介绍Slide 52 Li Kuiwu 2002 Aspentech Beijing Office第52页培训讲义培训讲义2:Aspen Plus界面介绍界面介绍Slide 53 Li Kuiwu 2002 Aspentech Beijing Office第53页培训讲义培训讲义2:Aspen Plus界面介绍界面介绍Slide 54 Li Kuiwu 2002 Aspentech Beijing Office第54页培训讲义培训讲义2:Aspen Plus界面介绍界面介绍Slide
30、 55 Li Kuiwu 2002 Aspentech Beijing Office第55页培训讲义培训讲义2:Aspen Plus界面介绍界面介绍Slide 56 Li Kuiwu 2002 Aspentech Beijing Office第56页培训讲义培训讲义2:Aspen Plus界面介绍界面介绍Slide 57 Li Kuiwu 2002 Aspentech Beijing Office第57页培训讲义培训讲义2:Aspen Plus界面介绍界面介绍Slide 58 Li Kuiwu 2002 Aspentech Beijing Office第58页培训讲义培训讲义2:Aspen P
31、lus界面介绍界面介绍Slide 59 Li Kuiwu 2002 Aspentech Beijing Office第59页培训讲义培训讲义3:Aspen Plus快速入门快速入门Slide 60 Li Kuiwu 2002 Aspentech Beijing Office第60页培训讲义培训讲义3:Aspen Plus快速入门快速入门Slide 61 Li Kuiwu 2002 Aspentech Beijing Office第61页培训讲义培训讲义3:Aspen Plus快速入门快速入门Slide 62 Li Kuiwu 2002 Aspentech Beijing Office第62页培
32、训讲义培训讲义3:Aspen Plus快速入门快速入门Slide 63 Li Kuiwu 2002 Aspentech Beijing Office第63页培训讲义培训讲义3:Aspen Plus快速入门快速入门Slide 64 Li Kuiwu 2002 Aspentech Beijing Office第64页培训讲义培训讲义3:Aspen Plus快速入门快速入门Slide 65 Li Kuiwu 2002 Aspentech Beijing Office第65页培训讲义培训讲义3:Aspen Plus快速入门快速入门Slide 66 Li Kuiwu 2002 Aspentech Bei
33、jing Office第66页培训讲义培训讲义3:Aspen Plus快速入门快速入门Slide 67 Li Kuiwu 2002 Aspentech Beijing Office第67页培训讲义培训讲义3:Aspen Plus快速入门快速入门在本页面中在本页面中,可以选择输入及输出单位可以选择输入及输出单位,我们用默认值我们用默认值,再按再按NextNext钮钮Slide 68 Li Kuiwu 2002 Aspentech Beijing Office第68页培训讲义培训讲义3:Aspen Plus快速入门快速入门Slide 69 Li Kuiwu 2002 Aspentech Beiji
34、ng Office第69页培训讲义培训讲义3:Aspen Plus快速入门快速入门v 物性数据已经输入完成物性数据已经输入完成,按按NEXTNEXT钮钮,请看下一步工作请看下一步工作Slide 70 Li Kuiwu 2002 Aspentech Beijing Office第70页培训讲义培训讲义3:Aspen Plus快速入门快速入门Slide 71 Li Kuiwu 2002 Aspentech Beijing Office第71页培训讲义培训讲义3:Aspen Plus快速入门快速入门Slide 72 Li Kuiwu 2002 Aspentech Beijing Office第72页
35、培训讲义培训讲义3:Aspen Plus快速入门快速入门v 这时你会发现这时你会发现,GlobalGlobal标签变成了标签变成了对号对号,说明此页已经输入完成说明此页已经输入完成Slide 73 Li Kuiwu 2002 Aspentech Beijing Office第73页培训讲义培训讲义3:Aspen Plus快速入门快速入门v 再次单击再次单击NextNext钮钮,出现该系统的二元交互作用参数出现该系统的二元交互作用参数,你需要确认也可对其进你需要确认也可对其进行修改行修改;这时你会发现物性原红色标识标签全部变成蓝色这时你会发现物性原红色标识标签全部变成蓝色对号对号;按按NextN
36、ext钮钮Slide 74 Li Kuiwu 2002 Aspentech Beijing Office第74页培训讲义培训讲义3:Aspen Plus快速入门快速入门v 出现一个对话框出现一个对话框,我们按我们按OK,OK,进行下一步输入进行下一步输入-物流信息物流信息Slide 75 Li Kuiwu 2002 Aspentech Beijing Office第75页培训讲义培训讲义3:Aspen Plus快速入门快速入门v 在该窗口中在该窗口中,我们输入进料物流数据我们输入进料物流数据Slide 76 Li Kuiwu 2002 Aspentech Beijing Office第76页培
37、训讲义培训讲义3:Aspen Plus快速入门快速入门v 在该窗口中在该窗口中,我们输入进料物流我们输入进料物流1 1的的,压力压力,流量及组成数据流量及组成数据,按按NextNext18.5Slide 77 Li Kuiwu 2002 Aspentech Beijing Office第77页培训讲义培训讲义3:Aspen Plus快速入门快速入门v 在该窗口中在该窗口中,我们输入模块数据我们输入模块数据,按按NextNextSlide 78 Li Kuiwu 2002 Aspentech Beijing Office第78页培训讲义培训讲义3:Aspen Plus快速入门快速入门Slide
38、79 Li Kuiwu 2002 Aspentech Beijing Office第79页培训讲义培训讲义3:Aspen Plus快速入门快速入门Slide 80 Li Kuiwu 2002 Aspentech Beijing Office第80页培训讲义培训讲义3:Aspen Plus快速入门快速入门v 所有数据全部输入完毕所有数据全部输入完毕,按按Next,Next,按确定按确定,开始运行开始运行Slide 81 Li Kuiwu 2002 Aspentech Beijing Office第81页培训讲义培训讲义3:Aspen Plus快速入门快速入门v 软件开始运行软件开始运行,并显示迭
39、代信息并显示迭代信息,单击查看单击查看,看计算结果看计算结果Slide 82 Li Kuiwu 2002 Aspentech Beijing Office第82页培训讲义培训讲义3:Aspen Plus快速入门快速入门v 按结果中的按结果中的Stream,Stream,该窗口显示了原料及产品的有关信息该窗口显示了原料及产品的有关信息,如果希望该表出如果希望该表出现在流程图中现在流程图中,按该页面中的按该页面中的Stream TableStream Table钮钮Slide 83 Li Kuiwu 2002 Aspentech Beijing Office第83页培训讲义培训讲义3:Aspen Plus快速入门快速入门v
