个人介绍
化工流程模拟软件Aspen Plus实例详解

主讲教师:钟立梅

教师团队:共6

  • 钟立梅
  • 王英龙
  • 仇汝臣
  • 齐建光
  • 孟凡庆
  • 李鑫
学校: 青岛科技大学
开课院系: 化工学院
专业大类: 化学工程与工艺
开课专业: 化学工程与工艺
课程负责人: 钟立梅,王英龙
课程英文名称: Chemical Process Simulation&Calculation
课程编号: C201030800
学分: 2
课时: 32
课程介绍
化学工业包含精细与日用化工、炼油、冶金、能源、石化、环境、医药和军工等,是许多国家的基础和支柱产业。随着经济的飞速发展和社会的不断进步,化学工业日益要求不断改进现有技术或设备,开发更加节能、环保、经济性更好的技术。对此,最有效的方法是实验研究和计算机辅助模拟设计相结合。化工模拟技术因其成本低廉、开发周期短,日益引起各国科研及生产技术和管理人员的关注。
化工工艺模拟软件起步于上世纪50年代后期,到80年代已走向专业化、商品化,模拟计算的可靠性大大增强,应用范围不断拓展。我国的化工过程模拟研究,起始于上世纪60年代末,迄今已有50年历史。目前化工过程模拟软件已在设计院、科研院所、高校及各大化工企业中广泛普及,计算机计算已基本取代手算。
Aspen Plus是1981年由美国能源部委托麻省理工学院开发完成的大型流程模拟软件。Aspen Plus具有完备的物性系统,使用已经广泛验证的物性方法,涵盖从简单的理想物系到复杂的非理想混合物和电解质体系,其模型的可靠性和增强功能已被20多年数以百万计实例证实。Aspen Plus用于流程模拟,在从装置的研发到工业生产的整个生命周期中,都会带来巨大的经济效益。
本课程针对Aspen Plus中的常用模型及分析功能进行了系统、详细的讲解。内容包括简单模型(简单分离器、变压设备、换热器)、反应器、塔、石油精馏塔、间歇模块、固体模拟、物性相关计算以及设计规定、灵敏度分析和计算器等流程模拟与分析功能。
通过对本课程的学习,学生应达到以下要求:
1.	能够理解常见化工过程的原理及计算方法、化工工艺模拟软件的计算原理。
2.	能够运用化工工艺模拟软件Aspen Plus进行物性查询、分析、预测等。
3.	能够运用化工工艺模拟软件Aspen Plus进行流程模拟计算及分析优化。
教师团队

钟立梅

职称:讲师

单位:青岛科技大学

部门:化工学院

职位:教师

王英龙

职称:教授

单位:青岛科技大学

部门:化工学院

职位:教师

仇汝臣

职称:教授

单位:青岛科技大学

部门:化工学院

职位:教师

齐建光

职称:讲师

单位:青岛科技大学

部门:化工学院

孟凡庆

职称:讲师

单位:青岛科技大学

部门:化工学院

职位:教师

李鑫

职称:讲师

单位:青岛科技大学

部门:化工学院

职位:教师

教学方法

结合学生特点,以实际工程案例为主线,以提高学生的工程应用能力为主要目标,对课程体系进行优化,将课程内容分为四个模块:

模块一:化工工艺模拟与计算软件操作,帮助学生掌握世界上最权威、前沿的模拟软件Aspen Plus。以我们自主开发的教材和案例为基础,通过线上课程进行讲解。已建成线上教学视频59个,题库750题,其他资料480个。

模块二:模拟与计算中所涉及各模型的基础知识及计算原理,让学生知其然也知其所以然,体现课程的高阶性和挑战度。以国外优质专业教材为基础,通过公众号的拓展教学资源库进行详解。已发表相关文章21篇。

模块三:基于OBE理念重构线下课堂内容,通过参与式、启发式、案例式教学,解决模拟计算中的重难点问题,引导学生建立综合知识脉络,提高学生对工程问题进行分析及解决的能力。目前已出版辅助教材5本。

模块四:实践拓展,通过课赛结合、设计院实习等,将课堂知识应用到实际项目中,提高课程的工程实用性。结合学科竞赛已建成拓展培训资料库,指导学生参加学科竞赛获得国家级、省部级奖励多项。

采用线上线下混合式教学,以实际工程案例为主线,采用网课学软件→拓展资源打理论基础→课堂建知识框架、解决难点问题→竞赛实战及设计院实习提高四步立体教学模式:

  1.  先由学生进行线上课程学习,了解各案例设备模型的基本模拟计算方法;

  2.  对于案例所涉及的单元操作知识、物性方法选择等问题,通过以国外优质专业教材为基础开发的公众号进行详细讲解,按课程进度需要及时推送给学生进行学习;

  3.  在理解基本软件操作和模型相关原理知识后,利用线下课堂,通过BOPPPS及适度翻转课堂的教学方法,讲解模拟计算中的重难点问题,引导学生建立综合知识脉络,提高学生对工程问题进行分析及解决的能力,提高学生参与度,并增强团队合作及交流能力;

  4. 结合全员参加的山东省化工过程创新竞赛,进行知识的综合应用,培养创新思维,提高分析、解决复杂工程问题的能力。并因材施教,利用设计院实习将课程知识应用到实际工程问题中,培养拔尖人才。

本节线下课程,主要介绍精馏塔模拟与计算相关概念、计算原理、工程知识及模拟中的重难点。涉及Aspen Plus中的DSTWU模型、Distl模型和RadFrac模型。主要知识点包括相关基本概念、板式塔与填料塔内件、简捷计算、严格平衡计算基于速率的计算节能等。

教学效果

(1)       课程体系全面革新,2019年推荐申报省级一流课程,2020年立项为校级混合式一流课程,受到学生和督导的高度肯定,近两年平均选课人数500人以上,评教成绩优异;

(2)   开发的信息化教材及教学模式在河南理工大学、浙江师范大学等高校推广,效果良好。

(3)   学生工程计算及设计能力极大提高,参加相关学科竞赛获得全省及全国奖项若干,进行课程设计、实习设计、毕业设计时的模拟计算能力普遍提高。

参考教材

 [1]           《化工流程模拟Aspen Plus 实例教程》.钟立梅、仇汝臣、田文德.化学工业出版社.2020.4

 [2]           《化工过程模拟—绿色、节能与精密控制》.王英龙,崔培哲,田文德.化学工业出版社.2019.11

 [3]           《计算机在化学工程中的应用》.田文德,王英龙,李正勇. 化学工业出版社.2019.11

 [4]           《适合工业应用的热力学模型》.孙晓岩,夏力,王英龙,项曙光. 化学工业出版社.2019.12

 [5]           《化工过程的优化设计与控制》.王晓红,王英龙. 化学工业出版社.2017.11

课程评价

教学资源
课程章节 | 文件类型   | 修改时间 | 大小 | 备注
1.4 本章练习
作业
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2019-12-11 --
2.2.1 丙烷液化未加循环
视频
.mp4
2019-12-11 16.02MB
2.2.2 丙烷液化循环
视频
.mp4
2019-05-06 16.68MB
2.3.7 模型库
附件
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2019-12-11 --
 
附件
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2019-12-11 --
 
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2019-12-11 --
 
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2019-12-11 --
 
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2019-12-11 --
2.4 本章练习
作业
.work
2019-12-11 --
3.1.2 乙二醇水糠醛简单分离流程模拟
视频
.mp4
2019-05-06 33.12MB
3.2.2.1 流体输送
视频
.mp4
2019-05-06 36.77MB
3.2.2.2 流体输送校核
视频
.mp4
2019-05-06 8.08MB
3.3.2.1 换热-Heater
视频
.mp4
2019-05-06 6.07MB
3.3.2.2 换热-HeatX
视频
.mp4
2019-05-06 16.14MB
3.3.2.3 换热-HeatX-Detailed Rating
视频
.mp4
2019-05-06 11.02MB
3.3.2.4 换热-HeatX-Detailed Simulation
视频
.mp4
2019-05-06 4.83MB
3.3.2.5 换热-HeatX-Rigorous Rating
视频
.mp4
2019-05-06 10.70MB
3.3.2.6 换热-HeatX-Design Spec
视频
.mp4
2019-05-06 8.67MB
3.3.2.7 换热-HeatX-Sensitivity
视频
.mp4
2019-05-06 14.89MB
3.3.2.7.1 换热-MHeatX
视频
.mp4
2019-05-06 11.44MB
3.3.2.7.2 换热-HXFlux
视频
.mp4
2019-05-06 6.70MB
3.3.2.7.3 换热-Mult
视频
.mp4
2019-05-07 8.39MB
3.4 本章练习
作业
.work
2019-05-05 --
4.2.1 RStoic和RYield流程模拟
视频
.mp4
2019-05-09 23.00MB
4.3.1 反应器-REquil&RGibbs流程模拟
视频
.mp4
2019-05-09 15.24MB
4.4.1 RCSTR、RPlug和RBatch流程模拟
视频
.mp4
2019-05-08 21.45MB
4.5 本章练习
作业
.work
2019-05-05 --
5.1.2.1 DSTWU流程模拟
视频
.mp4
2019-05-08 15.51MB
5.1.4.1.1 RadFrac流程模拟
视频
.mp4
2019-05-08 7.51MB
5.1.4.2.1 Design Specifications流程模拟
视频
.mp4
2019-05-08 7.05MB
5.1.4.3.1 塔板设计
视频
.mp4
2019-05-09 7.91MB
5.1.4.3.2 塔板校核
视频
.mp4
2019-05-09 4.97MB
5.1.4.3.3 填料设计
视频
.mp4
2019-05-09 7.05MB
5.1.4.3.4 填料校核
视频
.mp4
2019-05-09 4.48MB
5.1.4.4.1 塔分析流程模拟
视频
.mp4
2019-05-09 14.45MB
5.2.1.2 共沸精馏流程模拟
视频
.mp4
2019-05-09 63.66MB
5.2.2.2 三相反应精馏流程模拟
视频
.mp4
2019-05-09 23.84MB
5.3.2.1 速率吸收
视频
.mp4
2019-05-09 30.74MB
5.3.2.2 改变塔经
视频
.mp4
2019-05-09 3.76MB
5.3.2.3 筛板塔
视频
.mp4
2019-05-09 2.61MB
5.4.2 萃取塔流程模拟
视频
.mp4
2019-12-28 21.10MB
5.5 本章练习
作业
.work
2019-05-05 --
6.2 模拟案例
附件
.${file.extension}
2019-12-28 --
6.3 初馏塔模拟
视频
.mp4
2019-12-28 41.19MB
6.4 常压塔模拟
视频
.mp4
2019-12-28 39.24MB
6.6 本章练习
作业
.work
2019-05-10 --
7.2 间歇精馏
视频
.mp4
2019-12-28 26.00MB
 
附件
.${file.extension}
2019-12-28 --
7.3 间歇反应器
视频
.mp4
2019-12-28 2.35MB
 
视频
.mp4
2019-12-28 14.50MB
 
视频
.mp4
2019-12-28 9.76MB
 
视频
.mp4
2019-12-28 4.73MB
 
视频
.mp4
2019-12-28 13.50MB
7.4 本章练习
作业
.work
2019-05-05 --
8.1 煤的干燥
视频
.mp4
2019-12-28 45.53MB
 
附件
.${file.extension}
2019-12-28 --
8.2 煤的燃烧
视频
.mp4
2019-12-28 70.72MB
 
附件
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2019-12-28 --
8.3 气固分离器
视频
.mp4
2019-12-28 32.93MB
 
附件
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2019-12-28 --
8.4 本章练习
作业
.work
2019-05-05 --
9.1 本章练习
作业
.work
2019-05-05 --
9.2.2 查询纯组分标量物性
视频
.mp4
2019-12-28 3.00MB
9.2.3 交互式物性分析
视频
.mp4
2019-12-28 3.00MB
 
视频
.mp4
2019-12-28 4.59MB
 
视频
.mp4
2019-12-28 5.23MB
 
视频
.mp4
2019-12-28 3.47MB
 
视频
.mp4
2019-12-28 6.37MB
 
视频
.mp4
2019-12-28 2.64MB
 
视频
.mp4
2019-12-28 5.09MB
 
视频
.mp4
2019-12-28 4.45MB
 
视频
.mp4
2019-12-28 2.53MB
 
视频
.mp4
2019-12-28 3.79MB
 
视频
.mp4
2019-12-28 8.92MB
9.2.4 表格式物性分析
视频
.mp4
2019-12-28 9.63MB
9.3.2 物性估算模拟
视频
.mp4
2019-12-28 18.31MB
9.4.2 物性数据回归模拟
视频
.mp4
2019-12-28 40.10MB
9.5.2 流程模拟
视频
.mp4
2019-12-28 20.66MB
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