Aspen_模拟物性数据分析（行业信息）

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1、 第1页1利用利用ASPEN PLUS进行进行物性分析物性分析 第2页可通过以下方法使用可通过以下方法使用property analysis 单独运行单独运行 在在flowsheet(流程图流程图)中运行中运行 在在data regression(数据回归数据回归)中运行中运行物性分析物性分析 Property analysis 第3页物性分析物性分析 Property analysisProperty analysis可生成与下列变量有关的物性可生成与下列变量有关的物性窗口窗口 温度温度 压力压力 气相分率气相分率 热负荷热负荷 组成组成 第4页进入进入property analysis的方

2、法的方法 法法1 通过访问工具菜单的交互方法可以快速容通过访问工具菜单的交互方法可以快速容易的生成许多图表易的生成许多图表 法法2 从从data Browser(数据浏览数据浏览)菜单中的菜单中的Property Analysis(物性分析物性分析)文件夹文件夹Property Analysis,这种方法最灵活这种方法最灵活.物性分析物性分析 Property analysis 第5页Tool/analysis/property/pure,binary,residue.纯组分物性纯组分物性 二元系统物性二元系统物性 三元系统的三元共沸曲线图三元系统的三元共沸曲线图 物流物性物流物性,为生成物流

3、物性为生成物流物性,必须定义至少必须定义至少一个物流一个物流交互生成物性分析交互生成物性分析 第6页交互生成物性分析交互生成物性分析纯组分纯组分 确认确认set up(set up(设定设定),component(),component(组分组分),prope),properties(rties(性质性质)规定已经完成规定已经完成 在在tools(tools(工具工具)菜单中选择菜单中选择analysis(analysis(分析分析),),后后选择选择property,property,再选择再选择pure.pure.第7页蒸气压是纯化学组分的一种物理属性。即某特定温度下，当气液两相均存在时该

4、纯化学组分所具有的压力。蒸气压仅与温度有关，与组成无关，这种相关性很强，当温度增长时，蒸气压呈指数式增长。图1.1 苯、甲苯的蒸气压曲线温度升高提示：利用物性分析工具Tools/analysis/property/pure 交互生成物性分析交互生成物性分析纯组分纯组分-蒸汽压蒸汽压 第8页交互生成物性分析交互生成物性分析纯组分纯组分 确认确认set up(设定设定),component(组分组分),properties(性质性质)规定已经完成规定已经完成 在在tools(工具工具)菜单中选择菜单中选择analysis(分析分析),后选择后选择property,再选择再选择pure.第9页交互生

5、成物性分析交互生成物性分析-纯组分纯组分 第10页交互生成物性分析交互生成物性分析-纯组分纯组分 第11页交互生成物性分析交互生成物性分析-纯组分纯组分 第12页交互生成物性分析交互生成物性分析-二元系统物性二元系统物性可以生成二元系统的常用相图可以生成二元系统的常用相图,用于用于检测数据和参数值的有效性检测数据和参数值的有效性估计非理想程度估计非理想程度检测共沸物存在检测共沸物存在检测两相存在检测两相存在检测模型外推质量检测模型外推质量 第13页交互生成物性分析交互生成物性分析-二元系统物性二元系统物性在在Tools(工具工具)菜单中选择菜单中选择analysis(分析分析),后选择后选择p

6、roperty,再选择再选择Binary对于对于Binary Analysis的三种分析类型的三种分析类型.Txy 给定压力下给定压力下,温度对液相温度对液相(x)和气相和气相(y)组成组成列表列表Pxy 给定温度下给定温度下,压力对液相压力对液相(x)和气相和气相(y)组成组成列表列表混合吉布斯能混合吉布斯能 在给定温度和压力下在给定温度和压力下,吉布斯能吉布斯能对液相的列表对液相的列表 第14页交互生成物性分析交互生成物性分析-二元系统物性二元系统物性 第15页交互生成物性分析交互生成物性分析-二元系统物性二元系统物性 第16页二元二元VLEVLE相图相图T-x-y图图x-y曲线图曲线图

7、第17页二元二元VLE相图解读相图解读图1.2 苯、甲苯T-xy图饱和液体饱和气体（0.375）（0.586）（353.0K）（384.7K）第18页相图的读解相图的读解图1.8 丙烯/丙烷的xy图二元二元VLE相图解读相图解读 第19页交互生成物性分析交互生成物性分析-二元系统物性二元系统物性图形智能图形智能系统系统 第20页交互生成物性分析交互生成物性分析-二元系统物性二元系统物性 第21页交互生成物性分析交互生成物性分析-二元系统物性二元系统物性 第22页交互生成物性分析交互生成物性分析-二元系统物性二元系统物性 第23页气液平衡基础气液平衡基础 -物性方法物性方法 第24页气液平衡基础

8、气液平衡基础-物性方法物性方法对于精馏计算而言最重要的问题是选择一种合适的物性方法以精确的描述所选化学组分的相平衡。其中，最常用的物性方法为：Aspen中，物性方法可分为：理想物性方法理想物性方法状态方程物性方法状态方程物性方法逸度系数物性方法逸度系数物性方法专用系统物性方法专用系统物性方法Chao-Seader法法van Laar法法SRK法法Peng-Rob 法法Wilson 法法Unifac 法法NRTL法法 第25页气液平衡基础气液平衡基础-物性方法物性方法 第26页练习练习 选择不同的物性方法选择不同的物性方法,画出乙醇画出乙醇-水的水的Txy图图NRTL,WILSON,PENG-R

9、,RSK,等方法等方法气液平衡基础气液平衡基础-物性方法物性方法 第27页气液平衡气液平衡VLEVLE中的非理想性中的非理想性甲醇-水物系的非理想行为课堂练习：完成图1.13的绘制 第28页1.1.气液平衡基础气液平衡基础 1.7 VLE1.7 VLE中的非理想性中的非理想性乙醇-水物系的非理想行为课堂练习：完成图1.14的绘制6.75 第29页气液平衡基础气液平衡基础-泡点泡点/露点露点泡点：液体混合物处于某压力下开始沸腾的温度，泡点：液体混合物处于某压力下开始沸腾的温度，称为混合物在这压力下的泡点温度称为混合物在这压力下的泡点温度 露点：气体混合物处于某压力下开始凝结的温度，露点：气体混合

10、物处于某压力下开始凝结的温度，称为混合物在这压力下的露点温度称为混合物在这压力下的露点温度最常见的最常见的VLE 问题就是已知系统总压问题就是已知系统总压P 和液相组成和液相组成(即各个即各个xj 的数值的数值)，计算气液相平衡时的温度和气相，计算气液相平衡时的温度和气相的组成的组成yj；或者已知系统总压；或者已知系统总压P 和气相组成和气相组成(即各个即各个yj 的数值的数值)，计算气液相平衡时的温度和液相的组成，计算气液相平衡时的温度和液相的组成xj 第30页气液平衡基础气液平衡基础-泡点泡点/露点露点【例题例题】利用闪蒸单元操作，完成以下例题利用闪蒸单元操作，完成以下例题 物系：苯，甲苯

11、，其中苯的摩尔分率为物系：苯，甲苯，其中苯的摩尔分率为0.2,P=106.7kPa下，求：下，求：1）溶液的泡点温度及平衡气相组成）溶液的泡点温度及平衡气相组成2）溶液的露点温度及平衡液相组成）溶液的露点温度及平衡液相组成 第31页AspenAspen中的单元操作模型中的单元操作模型 -Separators-Separators 模型模型 说明说明 目的目的 用途用途 Flash2 两 股 出 料 闪两 股 出 料 闪蒸蒸 确定热和相态条件确定热和相态条件 闪蒸器闪蒸器,蒸发器蒸发器,分离罐分离罐,单级分单级分离罐离罐 Flash3 三 股 出 料 闪三 股 出 料 闪蒸蒸 确定热和相态条件确

12、定热和相态条件 倾析器倾析器,带有两个液相的单级分带有两个液相的单级分离罐离罐 Decanter 液液-液倾析器液倾析器 确定热和相态条件确定热和相态条件 倾析器倾析器,带有两个液相无汽相的带有两个液相无汽相的单级分离罐单级分离罐 Sep 组分分离器组分分离器 把入口物流组分分离到把入口物流组分分离到出口物流出口物流 组分分离操作，例如，当分离的组分分离操作，例如，当分离的详细资料不知道或不重要时的蒸详细资料不知道或不重要时的蒸馏和吸收馏和吸收 Sep2 两 股 出 料 组两 股 出 料 组分分离器分分离器 把入口物流组分分离到把入口物流组分分离到两个出口物流两个出口物流 组分分离操作，例如，

13、当分离的组分分离操作，例如，当分离的详细资料不知道或不重要时的蒸详细资料不知道或不重要时的蒸馏和吸收馏和吸收 第32页1.1.气液平衡基础气液平衡基础 1.5 1.5 泡点泡点 露点露点 1）添加组分）添加组分 2）选择热力学模型（）选择热力学模型（Peng-Rob）第33页气液平衡基础气液平衡基础-泡点泡点 露点露点 3）绘制模拟流程图（）绘制模拟流程图（Separators/Flash2）第34页气液平衡基础气液平衡基础-泡点泡点/露点露点 4 4）定义进料流股）定义进料流股 第35页气液平衡基础气液平衡基础-泡点泡点/露点露点 5 5）定义单元操作）定义单元操作 第36页气液平衡基础气液

14、平衡基础-泡点泡点/露点露点 6）运行模拟计算，查看结果 第37页气液平衡基础气液平衡基础-泡点泡点/露点露点【例题例题】利用闪蒸单元操作，完成以下例题利用闪蒸单元操作，完成以下例题 物系：苯，甲苯，其中苯的摩尔分率为物系：苯，甲苯，其中苯的摩尔分率为0.2,P=106.7kPa下，求：下，求：1）溶液的泡点温度及平衡气相组成）溶液的泡点温度及平衡气相组成2）溶液的露点温度及平衡液相组成溶液的露点温度及平衡液相组成 第38页共沸混合物共沸混合物 第39页共沸混合物共沸混合物 第40页共沸混合物共沸混合物 第41页 三元共沸曲线可以绘制三元混合物在全回三元共沸曲线可以绘制三元混合物在全回流下的组

15、成曲线流下的组成曲线.通过曲线可以观察到存在通过曲线可以观察到存在的共沸物并限制共沸物影响分离度的共沸物并限制共沸物影响分离度.使用三元共沸曲线可以预测可能的分离使用三元共沸曲线可以预测可能的分离选选择夹带剂和分析塔的潜在操作问题择夹带剂和分析塔的潜在操作问题.三元共沸曲线可用于非理想的化学体系以三元共沸曲线可用于非理想的化学体系以及代表这种体系的物性方法及代表这种体系的物性方法.例如活度系数例如活度系数基准的物性方法如基准的物性方法如NRTL,WILSON,UNIQUACNRTL,WILSON,UNIQUAC,UNIFAC.,UNIFAC.不能使用电解质物性方法不能使用电解质物性方法交互生成

16、物性分析交互生成物性分析三元共沸曲线图三元共沸曲线图 第42页 三元图三元图C4C5C60101图 三元体系图Feed composition：ZC4=0.2 ZC5=0.50.20.5 第43页 三元图三元图C4C5C6图1.11 三元混合规则D，xD,C5=0.05 xD,C60三元混合规则：若两股三元物流彼此混合，则混合物的组成（坐标为z1和z2）在以x1-x2表示的三元体系图上，必然处于两股物流对应坐标点的连线上。B,xB,C4=0.05 xB,C6=?组成平衡线FC4C5C660 psiaC4C5C6 第44页三元物系的残余曲线三元物系的残余曲线残余曲线：假设容器中有一初始组成为的x

17、1(0)和x2(0)三元混合物，维持系统压力恒定，将气相物流连续自容器中移除，容器中残余液相的组成连续标于三元组成图上，即得残余曲线图。固定相对挥发度：A=4；B=2；C=1初始组成：xA=0.5；xB=0.25；不同初始组成的轨迹图，即体系的残余曲线图 第45页三元物系的残余曲线三元物系的残余曲线Aspen绘制三元体系残余曲线 1）调用界面 第46页三元物系的残余曲线三元物系的残余曲线Aspen绘制三元体系残余曲线 2）设置面板 第47页三元物系的残余曲线三元物系的残余曲线Aspen绘制三元体系残余曲线 3）计算结果 第48页流股中物性数据的查看流股中物性数据的查看通过例题，通过例题，流股中

18、物性数据的查看流股中物性数据的查看通过通过Results Summary文件夹下的文件夹下的streams查看流股的性质。如果所查找的物性数据查看流股的性质。如果所查找的物性数据没有，可通过没有，可通过properties/pro-set新建物性新建物性集。集。以露点为例说明，物性数据的查看。以露点为例说明，物性数据的查看。第49页通过通过Properties/pro-set新建物性集新建物性集选择新建选择新建New 流股中物性数据的查看流股中物性数据的查看 第50页通过通过Properties/pro-set新建物性集新建物性集在在Physical properties下查找所需要的物性名下

19、查找所需要的物性名称，称，流股中物性数据的查看流股中物性数据的查看 第51页通过通过Properties/pro-set新建物性集新建物性集在在Physical properties下查找所需要的物性名下查找所需要的物性名称，称，流股中物性数据的查看流股中物性数据的查看 第52页通过通过Properties/pro-set新建物性集新建物性集在在Physical properties下查找所需要的物性名下查找所需要的物性名称，建立物性集后，在称，建立物性集后，在setup/report options下选下选streams 流股中物性数据的查看流股中物性数据的查看 第53页通过通过Properties/pro-set新建物性集新建物性集在在Physical properties下查找所需要的物性名下查找所需要的物性名称，建立物性集后，在称，建立物性集后，在setup/report options下选下选streams选择选择property sets 流股中物性数据的查看流股中物性数据的查看 第54页setup/report options下选下选streams，选择选择property sets选择需要的物性集，运行，查看选择需要的物性集，运行，查看Results Summary文件夹下的文件夹下的streams 流股中物性数据的查看流股中物性数据的查看