ASPEN复习点
Aspen Plus要点
化工过程模拟可分为稳态模拟和动态模拟两类，通常所说的化工过程模拟或流程模拟多指稳态模拟。
流程模拟实际上是使用计算机程序定量计算一个化学过程中的特性方程。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。模拟过程所涉及的化工过程中的数据一般包括进料的温度、压力、流率、组成，有关的工艺操作条件、工艺规定、产品规格以及相关的设备参数。
化工过程模拟的功能：科学研究、开发新工艺；设计；改造；生产调优、故障诊断。
Aspen Plus是一款功能强大的集化工设计、动态模拟等计算于一体的大型通用流程模拟软件。主要有三部分组成：物性数据库；单元操作模块；系统实现策略。
系统实现策略包括：数据输入；解算策略；结果输出。
Aspen Plus具有以下特性：具有最完备的物性系统，可以处理固体以及电解质体系；具有完整的单元操作模型库，可以模拟各种操作过程，可以完成单塔至整个工艺装置的模拟；具有快速可靠的流程模拟功能；具有先进的计算方法，具有最先进的流程方法，同时还可以进行过程优化计算。
Aspen Plus的主要功能：最工艺过程进行严格的质量和能量平衡
计算；可以预测物流的流率、组成以及性质；可以预测操作条件、设备尺寸；可以减少装置的设计时间并进行装置各种设计方案的比较；帮助改进当前工艺。
Apw格式是一种文档文件，系统采用二进制存储，包含所有输入规定、模拟结果和中间收敛信息；bkp格式是Aspen Plus运行过程的备份文件，采用ASC∥存储，包含模拟的所有输入规定和结果信息，但不包含中间的收敛信息；apwz是综合文件，采用二进制存储，包含模拟过程中的所有信息。
物性方法是指模拟计算中所需的物性方法和模型的集合。物性方法的选择是决定模拟结果准确性的关键步骤。
Aspen Plus中的主要物性模型分为：理想模型、状态方程模型、活度系数模型和特殊模型。Aspen Plus物性选择方法可采用一下两种方法进行选择：一是根据经验选取，根据物性特点和操作温度、压力进行选择；二是根据Aspen Plus的帮助系统进行选择。
物性集是多个物性的集合，用户可以给物性集指定名称，在一个应用中使用物性时只需引用物性集的名称。
物性分析中可以提供的图表主要有三种：纯组分，例如蒸汽压相对温度变化的关系图；二元物系，例如T-x-y相图；三元相图。
物性估算：物性估算系统可以估算物性模型中的许多参数。物性估算以基团贡献法和对比状态相关性为基础，可以估算纯组分的物性常数，与温度相关的模型参数。
当体系中包含水及在水中会发生电离的电解质时，需要使用电解
质向导完成组分输入，电解质向导可以用来帮助生成可能发生的各种电离反应以及电离反应生成的各种电解质组分。
混合器：Mixer 混合器把多股物流混合成一股物流适用于三通型、物流混合操作、增加热流或增加功流的操作；FSplit 分流器把一股或多股物流混合后分成多股物流适用于分流器、排气阀。
混合器Mixer的输入物流可以为任意数量，通过一次简单的物料平衡混合为一股物流。混合器Mixer的输入流股也可以是热流和功流。单一的混合器Mixer不能同时混合物流、热流和功流。
采用混合器Mixer计算时，需要指定出口物流的压力或者该模块的压降，如果不指定压力或压降，模块将自动默认进料的最低压力为出口物流的压力。另外，还需要确定出口物流的有效相态。
分流器FSplit可以将已知状态的一股或几股物流混合后分割成相同状态的任意股出口物流。所有出口物流具有与混合后的入口物流相同的组成和条件。分流器不能把一个流股分成不同类型的流股。
可以通过指定产品分率、质量流率、摩尔流率、体积流率或组成流率来确定出口产品的参数。分流器同混合器一样需要指定出口物流的压力或者该模块的压降，如果不指定压降或压力，模块将自动默认进料的最低压力为出口物流的压力。另外，还需确定出口物流的有效相态。
两种调节器：Mult物流倍增器将物流按比例放大或缩小；Dupl 物流复制器将物流复制成任意数量的出口物流。
物流倍增器通过制定缩放因子将一股进口物流的所有与流率相
关的参数按照一定比例缩放而不改变其状态参数，主要模块参数为缩放因子。
物流复制器用于将一股物流复制成多股完全相同的输出物流。在同一股进料下，物流复制器可以复制物流和能流，不遵循无聊和能量衡算。
简单分离器包括闪蒸器、液-液分相器和组分分离器等单元操作模块：Flash2 两相闪蒸器用严格气液平衡或气液液平衡，把进料分成两股出口物流；Flash3 三相闪蒸器用严格气液液平衡，把物料分成三股出口物流；Decanter 液液分离器把进料分成两股液相出口物流；Sep组分分离器根据规定的组成流率或分率，把入口物流分成多股出口物流；Sep2两出口组分分离器根据规定的流率、分率或纯度，把入口物流分成两股出口物流。
两相闪蒸器可进行给定热力学条件下的气液平衡或气液液平衡计算，出口产品为一股气相、一股液相以及一股水（可选）用两相闪蒸器进行模拟计算时，需要规定温度、压力、气相分率、热负荷这四个参数中的任意两个，还需要确定出口物流的有效相态，另外可以设置雾沫夹带数值。
三相闪蒸器可以进行给定热力学条件下的气液液平衡计算，出口产品为一股气相和两股液相，用三相闪蒸器进行模拟计算时，需要规定温度、压力、气相分率及热负荷这四个参数中的任意两个，还需要指定关键组分，指定关键组分后，含关键组多的液相为第二液相，否则默认密度大的液相作为第二液相，另外可以给出雾沫夹带数值。
组分分离器可将任意股入口物流按照每个组分的分离规定分成两股或多股出口物流。当未知分离过程，但已知每个组分的分离结果时，可以用组分分离器代替严格分离模块。
用组分分离器进行模拟计算时，需要指定每个组分在各输出物流中的分率或者流率，设置入口物流混合后的闪蒸压力和有效相态，或者直接设置每一股输出物流的闪蒸压力、温度、气相分率和有效相态。
两出口组分分离器可以有一股或多股物流，但只能有两股输出物流，并把输入物流中的各组分按照指定的比例或浓度分配到物流中。
两出口组分分离器需要规定输出物流参数和闪蒸条件。输出物流参数可以指定输出物流的流率或者产品分率，各组分的流率或者各组分的产品分率，或者产品中各组分的摩尔分率或者质量分率。闪蒸条件可以指定输入物流混合后的闪蒸压力和有效相态，也可以指定每一股输出物流的闪蒸压力、温度、气相分率和有效相态。
流体输送单元模拟：Pump泵或水轮机当已知压力、功率或特性曲线时，改变物流压力；Compr压缩机或涡轮机当已知压力、功率或特性曲线时，改变物流压力；MCompr多级压缩机通过级间带有中间冷却器的多级压缩改变物流压力，可从中间冷却器采出液相物流；Valve阀门确定压降或阀系数；Pipe单管段计算通过单管段或环形空间的压降或传热量；Pipeline多段管线计算通过多段管线或环形空间的压降或传热量。
泵Pump：泵可以模拟实际生产中输送流体的各种泵，主要用来计算将流体压力提升到一定值时所需的功率。该模块一般用来处理单
液相，对于某些特殊情况，用户可以进行两相或三相计算。模拟结果的准确度取决于很多因素，如有效相态、流体的可压缩性以及规定的效率等。
泵通过指定出口压力或压力增量或压力比率计算所需功率，也可采用特性曲线数据得到出口参数，还可以通过指定功率来计算出口压力。
压缩机：压缩机可以进行单相、两相、三相计算，可通过指定出口压力或压力增量或压力比率或特性曲线计算所需功率，还可通过指定功率计算出口压力。
压缩机模拟压缩机时有八种计算模型：等熵模型、ASME等熵模型、GPSA等熵模型、ASME多变模型、GPSA多变模型、分片积分多变模型、正排量模型、分片积分正排量模型；而涡轮机计算类型只有一个，等熵模型。
多级压缩机一般用来处理单一的可压缩相态，对于某些特殊情况，用户也可以规定进行两相或三相计算。多级压缩机需要规定压缩机的级数、压缩机的计算类型和工作方式，通过指定末级出口压力或每级出口条件或特性曲线数据计算出口物流的参数。
多级压缩机在压缩机或涡轮机的各级之间均有一个冷却器，在最后一级还有一个后冷器，在冷却器中可以进行单相、两相、三相闪蒸计算。除了压缩机最后一级的后冷器外，每个冷却器都可有一液相凝出物流。
阀门：阀门可进行单相、两相或三相计算，该模块假设流动过程
绝热，并将阀门的压降与流量系数关联起来，可确定阀门出口物流的热状态和相态。
阀门有三种计算类型，包括制定出口压力下的绝热闪蒸、计算指定出口压力下的阀门流量系数、计算指定阀门的出口压力。第三种计算类型需指定阀门类型、厂家、系列/规格、尺寸和阀门开度。
管段：管段可以分为单相、两相和三相计算，计算流体经过一单段管线的压降和传热量，并且单段管线可以是水平的，也可以是有斜度的。模拟多段不同直径或倾斜度的管线需用管线系统，而不能用管段。如果已知入口压力，管线可计算出口压力；如果已知出口压力，管段可计算入口压力并更新入口物流参数。
管段可以通过输入管段参数、传热规定和管件参数等计算管段的压降和传热量。管段参数有长度、直径、高度和粗糙度；传热规定有四种类型，包括恒温、线性温度分布、绝热和热衡算；管件参数有连接形式、管件数目和其余当量长度。
管线系统：管线系统用来模拟多段不同直径或倾斜度的管段串联组成的管线。在计算压降和液体滞留量是，将多液相作为单一均匀的液相来处理。如果存在气液流动，管线系统可计算液体滞留量和流动状态。
管线系统假定流体的流动是一维、稳态且均匀的，即模拟时不考虑入口的影响，流动方向可以是水平的，也可以是有角度的，可以规定流体温度分布或通过热传递计算其温度分布。模拟单段管线，也可以用pipe模块。
管线系统需定义结构配置、连接状态等参数来计算管段的压降和传热量。结构配置参数包括计算方向、管段几何结构、热选项、物性计算和管线流动基准；连接状态需定义串联管线中每个管段结构参数及管段间连接参数。
换热器单元模拟：
Heater 加热器或冷却器改变一股物流的热力学状态
HeatX 两股物流换热器模拟两股物流的换热过程
MHeatX 多股物流换热器模拟多股物流的换热过程
换热器heater可以用于模拟计算单股或多股进口物流，使其变成某一特定温度、压力或相态下的单股物流；也可以通过设定条件来求解已知组成物流的热力学状态。换热器heater可以进行多种类型的计算和模拟，常见的有以下几种：计算已知物流的泡点和露点；计算已知物流的过热或过冷的匹配温度；计算已知物流达到某一状态所必需的热负荷；模拟加热器或换热器的一侧；模拟已知压降的阀门；模拟与功无关的阀门和压缩机。
用户可以通过一股物流提供热负荷来改变换热器内物流的热力学状态，也可以通过换热器直接设置或改变另一个物流的热力学状态。
换热器HeatX：换热器HeatX用于模拟两股物流逆流或并流换热时的热量交换过程，可以对大多数类型的双物流换热器进行简捷计算或详细计算。简捷计算可以使用最少的输入量来模拟一个换热器，不需要换热器结构或几何结构数据；详细计算可根据给定的换热器几何
结构和流动情况计算实际的换热面积、传热系数、对数平均温差校正因子和压降等参数，对于详细计算提供了较多的规定选项，但也需要较多的数据输入。这两种计算方法对于总的传热系数的计算程序不同：简捷计算方法采用用户规定的或确省的总的传热系数值；详细计算方法采用膜系数的严格传递方程，并考虑有壳侧和管侧膜所带来的管壁阻力来计算总的传热系数，用详细计算方法时，用户需要知道换热器的几何结构。
在HeatX的Specifications页面中有四组设定参数：计算类型、流动方式、运算模式及换热器设定
计算类型中主要有五个选项：简介计算、详细计算、管壳式换热器计算、空冷器计算、板式换热器计算。
流动方式设定包括以下选项：热流体走壳层（shell）或者管层（tube）；流动方向，逆流（countercurrent）、并流（co-current）、多管层流动（multiple passes）。
运算模式包括：设计，校核，模拟以及最大污垢。
对于换热器设定，HeatX模块有12种情况客供用户设定：热物流出口温度、热物流出口温降、热物流出口与冷物流进口温差、热物流出口过冷度、热物流出口气相分率、热物流进口与冷物流出口温差、冷物流出口温度、冷物流出口温升、冷物流出口过热度、冷物流出口气相率、热负荷、热物流与冷物流出口温差。
换热器MHeatX：可以模拟一个换热器有多股物流和多股冷物流的传热情况，对于两股物流的换热器，也可以使用换热器MHeatX。
换热器MHeatX可以保证总的能量平衡，但不考虑换热器的几何结构。
换热器MHeatX可以完成一个详细的、严格的内部区域分析，以确定换热器中所有物流的内部夹点以及加热和冷却曲线。换热器MHeatX还可以计算换热器的总UA值，并计算换热器的热量供应或损失。换热器MHeatX使用多个加热器和多个热流以加热流程的收敛。如果用户不提供计算顺序或规定撕裂物流，ASPEN PLUS则用默认的计算顺序收敛物流。
0回流比输入-1.2为实际回流比和最小回流比之比；输入1.2为实际回流比
0在压力模块设定中再沸器压力的填写值要比冷凝器压力高一个数值，若0.2
1精馏塔的简捷校核模块：使用Edmister多组分精馏的校核。塔设定（理论板数【冷凝器和再沸器】、进料位置、回流比、塔顶产品与进料的摩尔流率比、冷凝器形）Columns—Distl—ICON1
2严格计算模块：单个塔的两相或三相严格计算模块，对象（普通精馏、吸收、汽提、萃取精馏、共沸、反应）Columns—Radfrac—FRACT1.再沸器的选用：看塔底液相产品是否与返塔的气象成相平衡，成选Kettle，不成选Thermosiphon。
3RStoic说明：化学计量反应器，功能：规定反应程度和转化率的化学计量反应器模块，对象：反应动力学数据未知或不重要，单化学计量系数和反应程度已知的反应器
4RYield：产率反应器；规定产率的反应模块；化学计量系数和反应动力学数据未知或不重要，但分率分布已知的反应器。
5REquil：平衡反应器；通过化学计量系数计算实现化学平衡和相平衡；化学平衡和相平衡同时发生的反应器
6RGibbs：吉布斯；通过Gibbs自由能最小实现化学平衡和相；化学和相同时发生，对固体溶液和气液固系统计算相
7RCSTR：全混釜；模拟全混釜；带反应速率控制盒平衡反应的单相，双相或三相全混釜反应器
8RPlug：平推流；模拟平推流；带单、双或三相平推流反应器
或三相间歇和半间歇的反应器
10反应器：Reactors—RStoic—ICON19RBatch：间歇式；模拟间歇式或半间歇式；单、双1设计规定：要求为某个流程变量制定一个期望值或含某些流程变量的函数制定一个期望值，这些流程变量就是采集变量，同时需要选择操纵变量来满足指定的期望值，这个操纵变量可以是一个模块输入变量、过程进料物流变量或者其他模拟输入变量。设计只能调整某些输入变量的值，模拟计算出来的量不能作为操纵变量。设计规定的目标是期望值等于计算值。
2设计规定的步骤：建立设计规定，标识设计规定中的采集变量，为采集变量或函数指定期望值并指容差，标识操纵变量并指定该操纵变量的上下限，输入可选fortran语句。
3灵敏度分析：检验过程改变如何对关键操作变量和设计变量产生影响的工具。它是进行工况研究的最有用的工具之一。用户改变的流程
变量称操纵变量，它必须是流程的输入参数，在模拟中计算出的变量不能作为操纵变量。灵敏度结果可以在Sensitivity—Resuits Summary页面上以表的形式输出。
4灵敏度的步骤：建立一个灵敏度分析，标识采集变量，标识操纵变量，定义要进行制表的变量，输入可选的Fortran语句。