介绍一下aspen软件

Aspen Plus 介绍

Aspen Plus ---生产装置设计、稳态模拟和优化的大型通用流程模拟系统

一、概述

“如果你不能对你的工艺进行建模，你就不能了解它。如果你不了解它，你就不能改进它。而且，如果你不能改进它，你在21世纪就不会具有竞争力。”

----Aspen World 1997

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余悄友学院（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20多年来不断地改进、扩充和提高，已先后推出了十多个版本，成为举世公认的标准大型流程模拟软件，应用案例数以百万计。全球各大化工、石化、炼油等过程工业制造企业及著名的工程公司都是Aspen Plus的用户。

二、产品特点

1）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AspenPlus 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 种化合物的参数运察。

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。

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。

2）产品线比较长，集成竖槐能力很强。

Aspen Plus 是Aspen 工程套件（AES）的一个组份。AES 是集成的工程产品套件，有几十种产品。以Aspen Plus 的严格机理模型为基础，形成了针对不同用途、不同层次的AspenTech 家族软件产品，并为这些软件提供一致的物性支持。

如：

Polymers Plus：

在Aspen Plus 基础上专门为模拟高分子聚合过程而开发的层次产品，已成功地用于聚烯烃、聚酯等过程。

Aspen Dynamics：

在使用Aspen Plus 计算稳态过程的基础上，转入此软件可接着计算动态过程。

Petro Frac：

专门用于炼油厂的模拟软件。

Aspen HX-NET：

Aspen Plus 可以为夹点技术软件直接提供其所需要的各流段的热焓、温度和压力等参数。

B-JAC/ HTFS：

换热器详细设计（包括机械计算）的软件包，Aspen Plus 可以在流程模拟工艺计算之后直接无缝集成，转入设备设计计算。

Aspen Zyqad：

这是一个工程设计工作流集成平台，可以供多种用户环境下将概念设计、初步设计、工程设计直到设备采购、工厂 *** 作全过程生命周期的各项工作数据、报表及知识集成共享。Aspen Plus 有接口可与之自动集成。

Aspen Online

在线工具，将Aspen Plus 离线模型与DCS 或装置数据库管理系统联结，用实际装置的数据，自动校核模型，并利用模型的计算结果指导生产。

3）唯一将序贯（SM）模块和联立方程（EO）两种算法同时包含在一个模拟工具中。

序贯算法提供了流程收敛计算的初值，采用联立方程算法，大大提高了大型流程计算的收敛速度，同时，让以往收敛困难的流程计算成为可能。节省了工程师计算的时间。

4）结构完整，除组分、物性、状态方程之外，还包含以下单元 *** 作模块：

对于气/液系统， Aspen Plus包含：

�8�5 通用混合、物流分流、子物流分流和组分分割模块。

�8�5 闪蒸模块：两相、三相和四相

�8�5 通用加热器、单一的换热器、严格的管壳式换热器、多股物流的热交换器

�8�5 液液单级倾析器

�8�5 基于收率的、化学计量系数和平衡反应器。

�8�5 连续搅拌釜、柱塞流、间歇及排放间歇反应器。

�8�5 单级和多级压缩和透平

�8�5 物流放大、拷贝、选择和传递模块

�8�5 压力释放计算

�8�5

�8�5 精馏模型

简捷精馏

严格多级精馏

多塔模型

石油炼制分馏塔

板式塔、散堆和规整填料塔的设计和校核。

对于固体系统， Aspen Plus包含：

文丘里涤气器、静电除尘器、纤维过滤器、筛选器、旋风分离器、水力旋风分离器、离心过滤器、转鼓过滤器、固体洗涤器、逆流倾析器、连续结晶器等。

5）模型/流程分析功能：

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 *** 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 *** 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 *** 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。

三、产品功能

工程工作流

Aspen Plus 在整个工艺生命周期，优化工程工作流:

�8�5 回归实验数据

�8�5 用简单的设备模型，初步设计流程

�8�5 用详细的设备模型，严格地计算物料和能量平衡；

�8�5 确定主要设备的大小

�8�5 在线优化完整的工艺装置

“Aspen Plus offline and Aspen RT-Opt

Aspen Plus根据模型的复杂程度，支持规模工作流。可以从简单的、单一的装置流程到巨大的、多个工程师开发和维护的整厂流程。分级模块和模板功能是模型的开发和维护非常简单。

工程能力

Aspen Plus 提供了单元 *** 作模型到装置流程模拟。这些模型的可靠性和增强功能已经经过20多年经验的验证和数以百万计例子的证实。

Aspen Plus 在整个工艺装置的从研发、工程到生产生命周期中，提供了经过验证的巨大的经济效益。它将稳态模型的功能带到工程桌面，传递着无与伦比的模型功能和方便使用的组合。利用Aspen Plus，公司可以设计、模拟、瓶颈诊断和管理有效益的生产装置。

      上一篇给大家简单介绍了化工流程模拟的一些基础知识明纤乱和利用Aspen Plus解决化工生产问题的一个实例，使大家对Aspen Plus有一个感性的认识。接下来我们将基于Aspen Plus 8.4的用户界面给大家做一个 Aspen Plus 的使用介绍。

双击Aspen Plus 8.4，打开如下界面

Open选项 ：打开已保存的Aspen Plus文件，这里文件格式分为两种，一种是bkp文件，另一种是apw文件；

New选项 ：新建一个模拟文件，点击new，出现如下界面：（常用的有通用米制单位和化工米制单位）

点击 Blank Simulation，建立一个空白的模拟文件 ，如下图：（即为Aspen Plus的初始界面)

从上图中可以看出 ，Aspen Plus主要分为三个界面，即为Properties界面（物性界面）、Simulation界面（模拟界面）、Energy Analysis界面（能量分析界面） （不常用，这里不多加赘述）。

下面首先介绍 Properties 界面，即所说的物性界面，这一部分是完成流程模拟设计的基础，主要包括以下几个方面：

(一)设置选项 ：主要包括单位选择和输出报告设置（当进行一个过程模拟时，需要求某些物理量或者参数时，单位的选择是特别重要的，默用的是METCBAR，当然也可以选择其它的单位集或者自定义单位集；输出报告设置里有选择设置某些物理量是否显示的复选框，例如摩尔流率、质量流率和体积流率等，根据需要进行必要的设置）；

(二)物质输入选项 ：选择要进行模拟的物质（你要做一个流程模拟，物质的选择是基础，很常见的物质竖丛可以直接将化学式或分子式输到Component ID中，至于同分异构体和一激档些不太常见的物质，可以在find里查询，进行选择）；

(三)物性方法选择选项 ：选择正确且合理的物性方法是一个模拟成功的关键（正确的物性方法对于一个模拟如同明灯之于航船，方向正确是模拟成功的必要条件，比如液相物质就不能使用维里方程或者RK方程，液液不相容体系就不能使用Wilson方程，选择正确的热力学模型对模拟来说至关重要）；

(四)物性集设置选项 ：选择指定条件下的物性类型（如果想查看某个条件下纯物质或者混合物的热力学性质或者传递性质，常常需要自定义一个物性集，在分析界面规定条件，代入此物性集，系统会根据条件给出此情况下的物性数据）；

(五)回归选项 ：对数据进行你和分析（很多方程里的参数是难以从文献里查到的，甚至根本没有数据，此时根据实验测得的数据在软件中进行拟合，回归出所需的参数，以供使用）；

(六)分析选项 ：查询并得到所需的物性数据设置等（这个模块通常与物性集设置结合在一起使用，比如求混合物的热力学性质，此时设定条件，进而根据所设定的物性集运行，软件系统会根据混合规则及纯物质热力学性质按照混合规则进行运算，以表格形式给出结果）；

(七)结果选项 ：做回归以及分析的结果查询等（结果里显示系统运算得出的物性数据和一些状态信息等，便于查询与访问）。

这里对模拟界面做一个介绍，模拟界面建立在已有的物质以及已经选择好的物性方法的基础上，建立你的流程模拟图，并设定相应的模块参数，运行模拟，得到相应的数据。流程模拟图相当于你所构建的大厦的风格，是哥特式还是罗马式，并且还需确定“大厦结构风格的具体数据”模块参数。

这里简单介绍一下各种模块，以便大家有一个简单而又直接的认识，方便大家对模块的选择。在后面会对每个模块做逐个比较详细的介绍，这里只是作为一个“眼熟的图画“。

1）混合器/分离器（Mixer/Splitters） ：用于处理多条流股的混合及分离问题，尤其当需要做循环物流的分析时，可以使循环物流与进料物流通过混合器混合，而分离器可以得到多股相同性质的物流，从而进行分析，可以通过比较确定最优路线或条件。

2）闪蒸器： 主要是用来处理汽液闪蒸的问题。

3）换热器： 主要用来处理换热的问题，个人觉得处理起来使用EDR更好。

4）塔设备： 塔器在后面会详细介绍，主要是处理精馏等问题，产物纯度较高，这里不多加赘述。

5）反应器： 通过不同的输入条件选择不同的反应器处理问题。

6）压力改变器： 这里主要是泵、阀、压缩机等器械的使用，对于管线系统也有着极其重要的应用。

以上六种为最常用的六种模块，对于流程模拟的实现具有重要意义，因此正确掌握要使用的模块以及设定好模块的工作参数是极其重要的，通过这些单元模块的组合几乎可以完成绝大部分化工流程的模拟工作。

谨以此篇让大家对Aspen Plus的使用有个良好的入门认识，后面会有更详细的介绍，敬请期待哦！

下篇预告：Aspen入门篇3—Aspen Plus物性方法选择及物性估算（上）

用于化工设计和计算的软件。

Advanced System for Process Engineering

1976~1981年由MIT主旦余持、能源部资助、55个高校和公司参与开发。 可以分别和混模盯滚合运用序贯模块法和联立方程法的稳态过程模拟软件。 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。 丰富的状态方程和活度系数方法。

nAspen Plus有一套完整的单元 *** 作模型，可以模拟各种 *** 作过程,由单个原油蒸馏塔的计算到整个合成氨厂的模拟。 n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Aspen Plus的一项独特优点，非其它过程模拟软件所能比拟。 n此外，所有模型都可以处理固体和电解质。单元 *** 作模型库约由50种单元 *** 作模型构成。 n用户可将自身的专用单元 *** 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。

nAspen 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 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，在大范围则厅内应用十分可靠。 nRADFRAC模型能严格地模拟多级气液平衡 *** 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。 nAspen 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。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。

nAspen Plus的反应器模型可应用于很广泛的范围。 n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。 n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（RCSTR）或活塞流反应模型（RPLUG）。 nRBATCH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。 nRGIBBS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。

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