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Aspen Plus化工模拟软件:功能解析与应用价值

Aspen Plus是大型通用流程模拟系统,适用于生产装置设计、稳态模拟和优化。

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源于美国能源部七十年代后期在麻省理工学院(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. 具有完备的物性数据库,包括将近6000种纯组分的物性数据。

2. 产品线比较长,集成能力很强,如Polymers Plus、Aspen Dynamics、Petro Frac等。

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,大大提高了大型流程计算的收敛速度。

一、严格多级精馏和多塔模型

针对石油炼制分馏塔的设计和校核,涵盖了板式塔、散堆和规整填料塔等内容。对于固体系统,Aspen Plus包含多种设备,如文丘里涤气器、静电除尘器、纤维过滤器等。

二、Aspen Plus模型/流程分析功能强大

Aspen Plus提供一套功能强大的模型分析工具,可最大化工艺模型的效益。其中包括收敛分析、calculator models计算模式、灵敏度分析、案例研究、设计规定能力以及数据拟合和优化功能等。

三、Aspen Plus工程功能及用户界面介绍

Aspen Plus在整个工艺生命周期中优化工程工作流,包括回归实验数据、初步设计流程、计算物料和能量平衡、确定主要设备的大小以及在线优化完整的工艺装置等。其用户界面包括物性界面、模拟界面和能量分析界面。

在物性界面中,用户可以完成流程模拟设计的基础工作,包括设置选项、物质输入选项、物性方法选择选项、物性集设置选项、回归选项、分析选项和结果选项等。正确的物性方法选择和合理的单位设定是模拟成功的关键。

Aspen Plus支持规模工作流,可以从简单的单一装置流程到巨大的整厂流程,分级模块和模板功能使得模型的开发和维护非常简单。Aspen Plus提供的单元操作模型到装置流程模拟,经过20多年经验的验证和数以百万计例子的证实,可靠性高。

下面为大家简要介绍一下模拟界面的构建。基于已存在的物质和选定的物性方法,构建流程模拟图,并设置相应的模块参数,运行模拟后获取相关数据。模拟图如同你所构建的大厦的风格,无论是哥特式还是罗马式,都要明确“大厦结构风格的具体数据”模块参数。

为了让大家有个初步的了解,这里简要介绍一下各个模块。后面我们会针对每个模块进行详细的介绍。现在的介绍只是一个“预览图”。

接下来,为大家详细介绍一下常见的模块:

1. 混合器/分离器:用于处理多股流体的混合与分离问题,尤其在分析循环物流时,混合器与进料物流混合后,通过分离器可以得到多股相同性质的物流,便于我们对比分析以确定最佳路线或条件。

2. 闪蒸器:主要用于处理汽液闪蒸相关的问题。

3. 换热器:主要处理换热问题,推荐使用EDR进行处理。

4. 塔设备:主要用于处理精馏等问题,产物纯度较高,后续会进行详细介绍。

5. 反应器:根据不同的输入条件选择合适的反应器来解决问题。

6. 压力改变器:包括泵、阀、压缩机等器械,对管线系统有重要作用。

以上六种模块是流程模拟中最为常用的,掌握这些模块以及正确设置模块参数至关重要。通过这些单元模块的组合,几乎可以完成绝大多数化工流程的模拟工作。

本篇旨在让大家对Aspen Plus的使用有个初步了解,后面会有更详细的介绍,敬请期待!

预告:接下来的文章将详细介绍Aspen软件的物性方法选择及物性估算。

关于Aspen软件,它是一款功能强大的化工流程模拟软件,能够帮助工程师在计算机上模拟和预测化工厂的各种工艺流程,从而进行优化设计和操作条件的调整,提高生产效率和产品质量。该软件拥有强大的物性数据库和先进的热力学模型,能够准确描述各种化学物质在不同条件下的性质和行为。这使得Aspen软件能够处理复杂的化学反应和相变过程,广泛应用于新工艺的开发、现有工艺的优化以及故障排查等领域。

在实际应用中,Aspen软件表现出其不可或缺的价值。在新工艺开发方面,工程师可以利用它预测不同操作条件下的产物组成和能量消耗,从而确定最佳操作方案。在优化现有工艺时,通过对比模拟结果与实际运行数据,可以找出潜在的改进点。而在故障排查方面,Aspen软件能够快速定位问题并提供原因分析,为解决方案的制定提供支持。Aspen软件以其强大的功能和灵活的应用性,成为化工行业的重要工具。

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