化工流程模拟Aspen Plus实例教程

　　《化工流程模拟Aspen Plus 实例教程》采用Aspen Plus V8.6 版本，对其中的常用模型及分析功能进行了系统介绍。在第1、2 章初识Aspen Plus 软件及其模拟入门以后，第3 章介绍了简单模型如简单分离器、压力改变模型、传热设备的模拟，第4～9 章分别介绍了反应器、塔、石油精馏塔、Aspen 间歇模块、固体模拟、物性相关计算等流程的模拟与分析。本书各章节通过综合案例对各模型进行集中讲解，并配备操作视频二维码，以帮助读者形象直观的快速入门，也方便课堂教学。本书各章节内容相对独立，读者可根据需求选择性阅读。 《化工流程模拟Aspen Plus 实例教程》可作为高校化工类专业本科生和研究生的教材，也可供石油化工行业的科研、设计、工程技术人员参考。

　　钟立梅，青岛科技大学化工学院，中国化工企业管理协会特聘讲员，每年面向社会举办Aspen软件培训1-2期。 长期担任青岛科技大学化工学院（每年9个班）及高密校区化工专业（每年4-6个班）的化工工艺模拟与计算课程教学任务。 2010年主讲的化工工艺模拟与计算课程作为课程群之一的“化工设计课程群教学团队”获山东省立项。 2011年获青岛科技大学化工学院教学效果优 秀奖。 2010年至今，连年指导学生参加全国化工设计大赛，获得全国特等奖一项，一等奖数项。化工工艺模拟与计算课程因主讲Aspen软件，深受学生欢迎。 主要从事化工模拟、气体净化、传质分离等领域科研及教学工作，参与在研及已结题国家自然科学基金及企业项目多项，在国内外期刊上发表教学及科研论文数篇。

第1 章 Aspen Plus 软件初识 / 1
1.1 化工流程模拟简介 1
1.1.1 数学模型及求解方法 1
1.1.2 化工流程模拟软件的功能 2
1.1.3 化工流程模拟系统的发展历程 2
1.2 AspenTech 系列产品 3
1.2.1 工程套件 3
1.2.2 生产套件 4
1.2.3 供应链套件 5
1.3 Aspen Plus 软件的主要功能特点 5
1.3.1 完备的物性数据库 5
1.3.2 丰富的流程模拟功能 7
1.3.3 开放的环境 8

第2 章 Aspen Plus 模拟入门 / 9
2.1 模拟案例 9
2.2 新建文件 10
2.3 设置Properties 环境 12
2.3.1 定义组分 12
2.3.2 设置物性方法 12
2.4 设置Simulation 环境 13
2.4.1 建立流程 13
2.4.2 输入进料条件 16
2.4.3 设置模型参数 16
2.5 运行模拟并查看结果 18
2.5.1 运行模拟 18
2.5.2 查看结果 19
2.6 修改流程重新模拟 20
2.6.1 建立流程 20
2.6.2 设置模型参数 21
2.6.3 运行模拟并查看结果 21
2.7 结果输出 22
2.7.1 在流程图上添加结果 22
2.7.2 查看及生成报告 23
2.8 Aspen Plus 功能详解 24
2.8.1 模板 24
2.8.2 用户界面 30
2.8.3 检索组分 35
2.8.4 物性方法的选择 36
2.8.5 全局设定 39
2.8.6 编辑流程图 54
2.8.7 模型库 55
2.8.8 Mixers/Splitters 模型功能详解 58
本章练习 66

第3 章 简单模型 / 67
3.1 简单分离器 67
3.1.1 模拟案例 68
3.1.2 流程模拟 69
3.1.3 Aspen Plus 功能详解 72
3.2 压力改变设备 82
3.2.1 模拟案例 83
3.2.2 流程模拟 84
3.2.3 Aspen Plus 功能详解 92
3.3 传热设备 125
3.3.1 模拟案例 125
3.3.2 Heater 模型 126
3.3.3 HeatX 模型 127
3.3.4 MHeatX 模型 139
3.3.5 HXFlux 模型 142
3.3.6 Mult 模型 143
3.3.7 Aspen Plus 功能详解 143
本章练习 180

第4 章 反应器 / 181
4.1 模拟案例 182
4.2 质量守恒反应器模型——RStoic 和RYield 182
4.2.1 定义组分及物性方法 183
4.2.2 建立流程并输入进料条件 183
4.2.3 设置模型参数 184
4.2.4 运行模拟并查看结果 186
4.2.5 Aspen Plus 功能详解 187
4.3 平衡反应器模型——REquil 和RGibbs 194
4.3.1 建立流程 194
4.3.2 设置模型参数 194
4.3.3 运行模拟并查看结果 195
4.3.4 Aspen Plus 功能详解 196
4.4 严格动力学反应器模型——RCSTR、RPlug 和RBatch 202
4.4.1 建立流程 202
4.4.2 设置模型参数 203
4.4.3 运行模拟并查看结果 207
4.4.4 添加计算器 209
4.4.5 Aspen Plus 功能详解 212
本章练习 246

第5 章 塔 / 248
5.1 普通精馏 248
5.1.1 模拟案例 249
5.1.2 精馏塔简捷设计模型——DSTWU 249
5.1.3 精馏塔简捷校核模型——Distl 260
5.1.4 多级汽-液分离塔严格计算模型——RadFrac 264
5.2 特殊精馏 303
5.2.1 共沸精馏 303
5.2.2 三相反应精馏 315
5.3 速率吸收/精馏 323
5.3.1 模拟案例 323
5.3.2 流程模拟 324
5.3.3 RadFrac 模型功能详解——Rate-Based模式 330
5.4 萃取塔——Extract 336
5.4.1 模拟案例 336
5.4.2 流程模拟 336
5.4.3 Extract 模型功能详解 339
本章练习 340

第6 章 石油精馏塔 / 341
6.1 常减压装置简介 341
6.2 模拟案例 342
6.3 初馏塔模拟 343
6.3.1 定义组分并设置物性方法 344
6.3.2 建立流程 345
6.3.3 输入进料条件 345
6.3.4 设置模型参数 345
6.3.5 运行模拟并查看结果 347
6.4 常压塔模拟 348
6.4.1 建立流程 348
6.4.2 输入进料条件 349
6.4.3 设置模型参数 350
6.4.4 运行模拟并查看结果 352
6.5 PetroFrac 模型功能详解 353
6.5.1 流程连接 353
6.5.2 模型规定 353
6.5.3 计算模式 361
本章练习 363

第7 章 Aspen 间歇模块 / 365
7.1 简介 365
7.2 间歇精馏 366
7.2.1 模拟案例 366
7.2.2 建立模型 366
7.2.3 设置运行环境 372
7.2.4 运行模拟并查看结果 373
7.3 间歇反应 374
7.3.1 模拟案例 374
7.3.2 简单物性计算 375
7.3.3 严格物性计算 384
7.3.4 汽-液相不平衡反应 390
7.4 Aspen Plus BatchSep 模型简介 395
本章练习 395

第8 章 固体模拟 / 396
8.1 煤的干燥 396
8.1.1 模拟案例 396
8.1.2 新建文件 397
8.1.3 定义组分并设置物性方法 397
8.1.4 建立流程 399
8.1.5 进行全局设置 399
8.1.6 输入进料条件 400
8.1.7 设置模型参数 401
8.1.8 设置流程显示 404
8.1.9 运行模拟并查看结果 404
8.2 煤的燃烧 405
8.2.1 模拟案例 405
8.2.2 添加组分 406
8.2.3 设置物性方法 406
8.2.4 改变物流类型 408
8.2.5 建立流程 408
8.2.6 输入进料条件 409
8.2.7 设置模型参数 409
8.2.8 定义计算器 411
8.2.9 运行模拟并查看结果 413
8.3 气固分离器 415
8.3.1 模拟案例 415
8.3.2 建立流程 415
8.3.3 输入粒度分布 416
8.3.4 设置模型参数 417
8.3.5 运行模拟并查看结果 419
8.4 Aspen Plus 功能详解 420
8.4.1 常规与非常规组分 420
8.4.2 子物流 421
8.4.3 物流类型 421
8.4.4 固体物性方法 422
本章练习 428

第9 章 Aspen Plus 软件在物性中的应用 / 429
9.1 物性数据查询与分析 429
9.1.1 模拟案例 429
9.1.2 查询纯组分标量物性 430
9.1.3 交互式物性分析 430
9.1.4 表格式物性分析 441
9.2 物性估算 443
9.2.1 模拟案例 444
9.2.2 定义组分 444
9.2.3 建立物性估算 446
9.2.4 运行估算 447
9.2.5 查看结果 448
9.3 物性数据回归 448
9.3.1 模拟案例 448
9.3.2 定义组分 450
9.3.3 输入实验数据 450
9.3.4 建立数据回归 452
9.3.5 运行回归 454
9.3.6 查看回归结果 454
9.3.7 绘制曲线 456
9.4 电解质溶液计算 458
9.4.1 模拟案例 458
9.4.2 定义组分 458
9.4.3 建立流程并输入进料条件 461
9.4.4 设置物性集 462
9.4.5 运行模拟并查看结果 463
本章练习 463

参考文献 / 464