当前位置:首页 >> 能源/化工 >>

利用ASPEN


利用 ASPEN PLUS 软件进行物性估算

系别:生物与化学工程学院 专业:化学工程与工艺 班级:091611 姓名:杨振 学号:016109051 指导老师:宋伟

利用 ASPEN PLUS 软件进行物性估算 Aspen Plus 是一款功能十分强大的工艺模拟软件, 对有机化 工、 无机化工、 电化学、 石油化工等各领域的各种单元

操作均可模拟。 其自带的各种物质的物性数据库较全, 可满足绝大多数的工艺过程 的模拟要求。但在实际的工艺模拟计算过程中, 有时也会遇到在 Aspen Plus 自带的物性数据库中查不到的物质, 使模拟过程无法正 常进行下去。此时, 利用 Aspen Plus 软件提供的物性估算功能, 可 以很好地解决此类问题。以下以发酵液中低浓度 1,3- 丙二醇分离项 目中的重要的中间产物 2- 甲基- 1,3- 二噁烷( 2MD) 的物性估算为 例, 说明 Aspen Plus 软件物性估算功能的使用。 正文:Aspen Plus 提供一套功能强大的模型分析工具,最大化工艺模 型的效益: 收敛分析:自动分析和建议优化的撕裂物流、流程收敛 方法和计算顺序,即使是巨大的具有多个物流和信息循环的流程,收 敛分析非常方便。 calculator models 计算模式: 包含在线 FORTRAN 和 Excel 模型界面。 灵敏度分析:非常方便地用表格和图形表示工 艺参数随设备规定和操作条件的变化而变化。 案例研究: 用不同的 输入进行多个计算,比较和分析。 设计规定能力:自动计算操作条件 或设备参数,满足规定的性能目标。 数据拟合:将工艺模型与真实 的装置数据进行拟合,确保精确的和有效的真实装置模型。 优化功 能:确定装置操作条件,最大化任何规定的目标,如收率、能耗、物 流纯度和工艺经济条件。

为了成功估算 2MD 的物性, 首先要向 Aspen Plus 软件提供必要 的基本物性数据, 包括分子结构、常压沸点、分子量、各种试验测得 的物性等。 以上这些物性中, 仅分子结构是物性估算中所必需的, 依 据分子结构, Aspen Plus 软件可计算出常压沸点和分子量, 从而进 一步计算所需的其它各种物性。产品具有完备的物性数据库 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、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。 Aspen Plus 数据库包括将近 6000 种纯组分 的物性数据 1. 纯组分数据库,包括将近 6000 种化合物的参数。 2. 电解质水溶液数据库,包括约 900 种离子和分子溶质估算电解质 物性所需的参数。 3. 固体数据库,包括约 3314 种固体的固体模型参数。 4. Henry 常数库,包括水溶液中 61 种化合物的 Henry 常数参数。 5. 二元交互作用参数库,包括 Ridlich-Kwong Soave、Peng Robinson、Lee Kesler Plocker、BWR Lee Starling,以及 Hayden O’Connell 状态方程的二元交互作用参数约 40,000 多个, 涉及 5,000 种双元混合物。

6. PURE10 数据库,包括 1727 种纯化物的物性数据,这是基于美国 化工学会开发的 DIPPR 物性数据库的比较完整的数据库。 7. 无机物数据库,包括 2450 种组分(大部分是无机化合物)的热 化学参数。 8. 燃烧数据库,包括燃烧产物中常见的 59 种组分和自由基的参数。 9. 固体数据库, 包括 3314 种组分, 主要用于固体和电解质的应用。 10. 水溶液数据库,包括 900 种离子,主要用于电解质的应用。 1. 2MD 物性的输入 2- 甲基- 1,3- 二噁烷( 2MD) 是 1,3- 丙二醇分离项目中的中间 产物, 由于 Aspen Plus 软件自带的物性数据库中查不到 2MD, 使模 拟分离、 确定工艺条件的过程中遇到困难, 所以采用物性估算的功能 对 2MD 计算。其分子结构如下: 已知的其它物数据: 分子量 102.13; 沸点(1atm):110°C; 密度 (25°C):0.98kg/m3; 粘度(25°C):0.603cp; 标准生成热(25°C):363.02kJ/mol; 标准熵(25°C):303J/(mol〃K); 表面张力(25° C):24.93dyn/cm。 因为采用基团贡献法来估算 2MD 的物性, 所以在 properties 中 选用 UNIFCA 为计算方法, 然后输入分子结构。 自定义新物质 2MD 后, 在 Molecular Structure Object Manager 区中选定 2MD, 再点 Edit; 在 General 标签中依次输入各原子间的化学键, 也可以在 Functional Group 标签或 Formula 标签中输入分子结构( 如图 1) 。

图1 输入已知的物性常数: 在左侧的数据浏览区点 Properties\Parameters\Pure Component, 点 New\OK 生成新的输入 表单 USRDEF- 1, 输入相应的 scalar parameters。 输入相应的实验数据: 在左侧的数据浏览区点 Properties\Data, 点 New 按钮生成新的输入表单; 在新的输入表单中将数据分别填入 相应的 Setup 和 Data 输入标签。 最后在 Setup 标签中选 Estimate all missing parameters。 2 工艺流程及条件的输入 整个低浓度 1,3- 丙二醇分离过程由加成反应、逆流萃取、萃取 剂精馏、2MD 精馏、水解、1,3- 丙二醇精馏组成, 具体流程( 如图 2) 。反应器 B- 1 中 1,3- 丙二醇与乙醛反应为可逆反应, 把实验得 出的经验动力学方程输入 Reactions,包括指前因子、活化能等, 并 输入反应器体积、温度; 反应器 B- 2 为水解反应, 同样输入经验动 力学方程、反应器体积和温度。

图2 这样就定义好了所有需要的输入值, 再定义好各单元操作模块的 输入后, 即可进行工艺模拟计算。 3 物性估算和流程计算结果 估算得到 2MD 的沸点为 110.4℃, 与实验得出的沸点 110℃非常 接近, 可以满足设计计算的需要。同时估算得到 2MD 的扩展安托尼 蒸汽压因子( Extended Antoine vapor pressure) ,从而可以在没有 汽- 液平衡数据的条件下, 进行 2MD 的精馏计算。 由于有关的物性是估算出来的, 可能与实际值有些出入, 对计算 的结果应做进一步分析, 或与已知的结果做比较, 以验证物性估算 的可靠性。 模拟计算结果: 发酵液进料中含有 1,3- 丙二醇 5%( 质量 分数) , 经过反应、萃取、精馏、水解、精馏等过程, 可以达到纯度 99.9%以上。1,3- 丙二醇的进料流量为 98.7kmol/h, 出料流量为 97.4kmol/h, 收率可达 98.7%以上。 总结: 通过 2MD 物性估算, 可以得到未知的物性数据, 这样就能对整个 工艺流程进行模拟计算。从低

浓度的 1,3- 丙二醇通过反应、萃取、精馏、水解等过程, 得到高浓 度的 1,3- 丙二醇, 从而得到理想的工艺条件和数据结果。 对于 Aspen 软件中没有物性的物质, 物性估算不失为一种可行的 方法, 在无法购买商用物性数据库的情况下, 利用 Aspen 软件本身 的物性估算与已知的实验数据校验后, 其可靠性有一定的保证, 计 算精度完全可以满足工程设计的需要。 参考文献: 1.化工过程设计 倪进方 化学工业出版社 2.化工设计 娄爱娟 吴志泉 华东理工大学出版社 3.化工原理 陈敏恒 化学工业出版社 4.化工工艺设计 丁浩 上海科技出版社


相关文章:
利用aspen plus进行物性参数的估算
(J/CUM)**.5 DEFINITI GUNN-YAM DEFINITI BONDI BONDI PARACHOR J/KMOL-K J/KMOL-K RUZICKA RUZICKA 7 2 与温度相关的纯组分物性参数的估算利用aspen plus...
利用ASPEN_PLUS_软件进行物性估算
利用ASPEN_PLUS_软件进行物性估算_能源/化工_工程科技_专业资料。利用 ASPEN PLUS 软件进行物性估算 系别:生物与化学工程学院 专业:化学工程与工艺 班级:091611 姓...
如何利用Aspen进行物性分析-纯组分,二元相图
如何利用Aspen进行物性分析-纯组分,二元相图_能源/化工_工程科技_专业资料。如何利用Aspen进行物性分析-纯组分,二元相图 依然茹风制作 物性分析方法( 物性分析...
用aspen查物性的两种方法
aspen查物性的两种方法_计算机软件及应用_IT/计算机_专业资料。Aspen Plus 中...可以利用 Property Analysis 中进行物性分析,做物性。有时 候还需要对物性方法...
Aspen习题
ASPEN PLUS 上机练习(1)-混合、分流模型 1.1、将 1200 m3/hr 的低浓甲醇(...(DSTWU) 5.2 利用Peng-Robinson方程计算体系热力学性质,计算下列多股进料精馏...
用aspen_查物性教程
用aspen_查物性教程_能源/化工_工程科技_专业资料。1.新建一个 Aspen 临时文件...如何利用Aspen进行物性分... 11页 1下载券 Aspen 模拟物性数据分析 54页 1...
使用aspen properties查询物性的最方便办法
使用aspen properties查询物性的最方便办法_能源/化工_工程科技_专业资料。利用aspen properties查单质或混合物的基本物性Aspen Plus 中查物性的两种方法 方法之一:...
傻瓜指南—如何使用Aspen Plus
傻瓜指南—如何使用Aspen Plus_工学_高等教育_教育专区。ASPEN PLUsRadFrac 傻瓜指南 如何使用 Aspen Plus 傻瓜指南—如何使用 RadFrac for Dummies:A How to Guid...
ASPEN 试卷
一、 (12 分) 利用 Aspen Plus 计算在压力 100kPa 下,甲醇(30mol%)和丙酮 (70mol%)组成的混合物的泡点温度为 ℃和露点温度 ℃,并计算 与泡点温度呈平衡...
Aspen Plus V8.4查混合物质的物性使用范例
Aspen Plus V8.4查混合物质的物性使用范例_计算机软件及应用_IT/计算机_专业...利用ASPEN_PLUS_软件进行... 8页 免费 Aspen Plus物性方法的选... 5页 ...
更多相关标签:
aspen | aspen plus | aspen8.4安装教程 | aspen plus软件下载 | aspen教程 | aspen8.8安装教程 | aspen下载 | aspentech |