Aspen入门篇1—化工流程模拟与AspenPlus

为了和大家一起学习基础化工应用知识，科普化工特推出 Aspen Plus 系列教程，主要包括：Aspen 入门篇（Aspen简介和物性方法）、Aspen 进阶篇（Aspen 基础单元模拟）、Aspen 技巧篇（Aspen 设计/分析工具）和Aspen 实战篇（Aspen 经典实例）。欢迎大家持续关注，今天介绍：Aspen入门篇1—化工流程模拟与AspenPlus。

本篇目的：介绍一般的化工流程模拟概念和Aspen Plus功能。

一、化工流程模拟

1、化工流程模拟的概念

化工流程模拟是指使用计算机程序定量模拟一个化学过程的特性方程。其主要过程是根据化工过程的数据，采用适当的模拟软件，将由多个单元操作组成的化工流程用数学模型描述，模拟实际的生产过程，并在计算机上通过改变各种有效条件得到所需要的结果。

2、化工流程模拟的功能

1）科学研究、开发新工艺

2）进行新装置的设计

3）进行旧装置的改造

4）生产装置调优和故障诊断

3、流程模拟实例

含苯（BENZENE，C6H6）和丙烯（PROPENE,C3H6）的原料物流FEED进入反应器REACTOR，经反应生成异丙苯（PRO-BEN,C9H12）,反应后的混合物经冷凝器COOLER冷凝，再进入分离器SEP，分离器SEP顶部物流RECYCLE循环回反应器REACTOR，分离器SEP底部物流作为产品PRODUCT流出，流程如下图所示，求产品PRODUCT中异丙苯的摩尔流率。

原料物流FEED温度为105℃，压力为0.25MPa，苯和丙烯的摩尔流率均为18kmol/h, 反应器REACTOR绝热操作，压力为0.1MPa，反应方程式为：

C6H6+C3H6→C9H12

其中丙烯的转化率为90%。冷凝器COOLER的出口温度为54℃，压降为0.7kPa；分离器SEP绝热操作，压降为0。

如此复杂的过程手算很困难，但使用化工过程模拟仿真软件就能很简单的解决了，这里只是举例说明化工流程模拟的作用，具体的解决过程见后面说明。

二、Aspen Plus简介

1、Aspen Plus简介

Aspen Plus是大型通用流程模拟系统，源起于美国能源部在七十年代后期在麻省理工学院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。

这一软件经过15年不断改进、扩充、提高，已经历了九个版本，成为全世界公认的标准大型流程模拟软件，用户接近上千个。目前广泛被用的是7.2版本，但新出的8.4及之后版本在界面上较为美观，功能及数据库较之前版本也有较大进步，相信在未来Aspen Plus必将更加普及，更加完善。

Aspen Plus 8.4版本附图：

全世界各大化工、石化生产厂家及著名工程公司都是Aspen Plus的用户。Aspen Plus以严格的机理模型和先进的技术赢得广大用户的信赖，它具有以下特性：

第一，Aspen Plus有一个公认的跟踪记录，在一个工艺过程的制造的整个生命周期中提供巨大的经济效益，制造生命周期包括从研究与开发经过工程到生产。

第二，Aspen Plus使用最新的软件工程技术通过它的Microsoft Windows图形界面和交互式客户-服务器模拟结构使得工程生产力最大。

第三，Aspen Plus拥有精确模拟范围广泛的实际应用所需的工程能力，这些实际应用包括从炼油到非理想化学系统到含电解质和固体的工艺过程。

第四，Aspen Plus是AspenTech的集成智能制造系统技术的一个核心部分，该技术能在公司的整个过程工程基本设施范围内捕获过程专业知识并充分利用。

在实际应用中，Aspen Plus可以帮助工程师解决快速闪蒸计算、设计一个新的工艺过程、查找一个原油加工装置的故障或者优化一个乙烯全装置的操作等工程和操作的关键问题。

（2）Aspen Plus的重要功能

l   严格的电解质模拟：在水盐体系方面有良好应用（亲自实践）

l   固体处理：金属，混合物之类均可得到其丰富的数据库

l   石油处理：在石油化工方面具有良好的实用性

l   数据回归：回归实验数据可得出某些系数及性质

l   数据拟合：拟合数据可验证数据的准确性及得出某些规律

l   优化：优化工艺，有利于消除“瓶颈”

l   用户子程序：与用户有良好的交互功能

（3）Aspen Plus学习的一些推荐用书

《化工流程模拟实训---Aspen Plus教程》

注：孙兰义老师的这本书是基于Aspen Plus7.2版本，系统介绍了是基于Aspen Plus软件的操作步骤及应用技巧。此书适合对是基于Aspen Plus不太熟悉的初学者。

《化工流程模拟Aspen Plus实例教程》

注：熊杰明老师的这本书是基于Aspen Plus新界面—8.4版本及之后，通过典型问题的求解方法、步骤和技巧的展示，由浅入深地介绍了Aspen Plus及其与EDR、EnergyAnalyzer、Economic Evaluation、BatchModeler、Dynamics和Excel等专业软件的连接和联合使用，解决化工过程中的模拟、设计与优化问题。此书适合有一定Aspen Plus使用经验的初学者自学以提高应用水平。

《化工计算与软件应用》

注：包宗宏老师的这本书以Aspen Plus及其系列软件为计算工具，以化工过程实例为线索，介绍化工计算中的基本原理、计算方法与解题技巧。此书是学习Aspen Plus的进阶之作，在各种案例分析中具有非常好的实用性。

这三本书是学习Aspen Plus软件的一些非常有效的书籍，其它的书籍在后面会提到，在此不多加赘述。

（4）上面例题的操作流程（使用Aspen Plus）

1.1 建立流程图

1.2输入数据

（1）选择物质

（2） 选择物性方法

（3）输入物流参数

（4）输入模块参数

冷凝器（COOLER）：

反应器（REACTOR）：

分离器（SEP）:

（5）运行并得出结果

可以看出PRODUCT中异丙苯的摩尔流率为17.193kmol/h。

本篇主要是构建对化工流程模拟和Aspen Plus的基本认识，希望藉由此入门篇激起更多广大化工行业的人们对Aspen Plus软件的关注与学习。

欢迎留言交流，也欢迎点赞、分享。

下篇预告：Aspen入门篇2—Aspen Plus 使用介绍。

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