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化工流程模拟软件Aspen Plus实例详解

钟立梅；王英龙；仇汝臣；齐建光；孟凡庆；李鑫

1 初步认识Aspen Plus软件
- 1.1 化工流程模拟简介
- 1.2 Aspen Tech系列产品
- 1.3 Aspen Plus软件主要功能特点简介
- 1.4 本章练习
2 Aspen Plus模拟入门
- 2.1 模拟案例
- 2.2 模拟操作过程
  - 2.2.1 丙烷液化未加循环
  - 2.2.2 丙烷液化循环
- 2.3 Aspen Plus功能详解
  - 2.3.1 模板
  - 2.3.2 用户界面
  - 2.3.3 检索组分
  - 2.3.4 物性方法的选择
  - 2.3.5 全局设定
  - 2.3.6 编辑流程图
  - 2.3.7 模型库
  - 2.3.8 Mixers/Splitters模型
    - 2.3.8.1 Mixer模型功能详解
    - 2.3.8.2 FSplit模型功能详解
    - 2.3.8.3 SSplit模型功能详解
- 2.4 本章练习
3 简单模型
- 3.1 简单分离器
  - 3.1.1 模拟案例
  - 3.1.2 乙二醇水糠醛简单分离流程模拟
  - 3.1.3 Aspen Plus功能详解
    - 3.1.3.1 Flash2模型功能详解
    - 3.1.3.2 Flash3模型功能详解
    - 3.1.3.3 Decanter模型功能详解
    - 3.1.3.4 Sep模型功能详解
    - 3.1.3.5 Sep2模型功能详解
- 3.2 压力改变模型
  - 3.2.1 模拟案例
  - 3.2.2 流程模拟
    - 3.2.2.1 流体输送
    - 3.2.2.2 流体输送校核
  - 3.2.3 Aspen Plus功能详解
    - 3.2.3.1 Pump模型功能详解
    - 3.2.3.2 Compr模型功能详解
    - 3.2.3.3 MCompr模型功能详解
    - 3.2.3.4 Valve模型功能详解
    - 3.2.3.5 Pipe模型功能详解
    - 3.2.3.6 Pipeline模型功能详解
- 3.3 传热设备
  - 3.3.1 模拟案例
  - 3.3.2 流程模拟
    - 3.3.2.1 换热-Heater
    - 3.3.2.2 换热-HeatX
    - 3.3.2.3 换热-HeatX-Detailed Rating
    - 3.3.2.4 换热-HeatX-Detailed Simulation
    - 3.3.2.5 换热-HeatX-Rigorous Rating
    - 3.3.2.6 换热-HeatX-Design Spec
    - 3.3.2.7 换热-HeatX-Sensitivity
      - 3.3.2.7.1 换热-MHeatX
      - 3.3.2.7.2 换热-HXFlux
      - 3.3.2.7.3 换热-Mult
  - 3.3.3 Aspen Plus功能详解
    - 3.3.3.1 Heater模型功能详解
    - 3.3.3.2 HeatX模型功能详解
    - 3.3.3.3 MHeatX模型功能详解
    - 3.3.3.4 HXFlux模型功能详解
    - 3.3.3.5 Mult模型功能详解
    - 3.3.3.6 Dupl模型功能详解
    - 3.3.3.7 Design-Spec功能详解
    - 3.3.3.8 Sensitivity功能详解
- 3.4 本章练习
4 反应器
- 4.1 模拟案例
- 4.2 质量守恒反应器模型—RStoic和RYield
  - 4.2.1 RStoic和RYield流程模拟
  - 4.2.2 Aspen Plus功能详解
    - 4.2.2.1 RStoic模型功能详解
    - 4.2.2.2 RYield模型功能详解
- 4.3 平衡反应器模型—REquil和RGibbs
  - 4.3.1 反应器-REquil&RGibbs流程模拟
  - 4.3.2 Aspen Plus功能详解
    - 4.3.2.1 REquil模型功能详解
    - 4.3.2.2 RGibbs模型功能详解
- 4.4 严格动力学反应器模型—RCSTR、RPlug和RBatch
  - 4.4.1 RCSTR、RPlug和RBatch流程模拟
  - 4.4.2 Aspen Plus功能详解
    - 4.4.2.1 Reactions反应集功能详解
    - 4.4.2.2 RCSTR模型功能详解
    - 4.4.2.3 RPlug模型功能详解
    - 4.4.2.4 RBatch模型功能详解
    - 4.4.2.5 Calculator功能详解
- 4.5 本章练习
5 塔
- 5.1 普通精馏
  - 5.1.1 模拟案例
  - 5.1.2 精馏塔简捷设计模型—DSTWU
    - 5.1.2.1 DSTWU流程模拟
    - 5.1.2.2 DSTWU模型功能详解
  - 5.1.3 精馏塔简捷校核模型—Distl
    - 5.1.3.1 Distl流程模拟
    - 5.1.3.2 Transfer模型功能详解
  - 5.1.4 多级汽-液分离塔严格计算模型—RadFrac
    - 5.1.4.1 核算模式
      - 5.1.4.1.1 RadFrac流程模拟
        
        5.1.4.1.1.1 RadFrac模型功能详解—模型规定
    - 5.1.4.2 设计模式
      - 5.1.4.2.1 Design Specifications流程模拟
      - 5.1.4.2.2 RadFrac模型功能详解—DesignSpecifications
    - 5.1.4.3 塔板/填料的设计/校核计算
      - 5.1.4.3.1 塔板设计
      - 5.1.4.3.2 塔板校核
      - 5.1.4.3.3 填料设计
      - 5.1.4.3.4 填料校核
      - 5.1.4.3.5 RadFrac模型功能详解—TraySizing/Rating
      - 5.1.4.3.6 RadFrac模型功能详解—Packing Sizing/Rating
      - 5.1.4.3.7 RadFrac模型功能详解—Efficiency
    - 5.1.4.4 塔分析
      - 5.1.4.4.1 塔分析流程模拟
      - 5.1.4.4.2 RadFrac模型功能详解—Analysis
- 5.2 特殊精馏
  - 5.2.1 共沸精馏
    - 5.2.1.1 模拟案例
    - 5.2.1.2 共沸精馏流程模拟
    - 5.2.1.3 ConSep模型功能详解
    - 5.2.1.4 Distillation Synthesis功能详解
  - 5.2.2 三相反应精馏
    - 5.2.2.1 模拟案例
    - 5.2.2.2 三相反应精馏流程模拟
    - 5.2.2.3 RadFrac模型功能详解—反应精馏
    - 5.2.2.4 RadFrac模型功能详解—三相精馏
    - 5.2.2.5 RadFrac模型功能详解—固体处理
- 5.3 速率吸收/精馏
  - 5.3.1 模拟案例
  - 5.3.2 速率吸收流程模拟
    - 5.3.2.1 速率吸收
    - 5.3.2.2 改变塔经
    - 5.3.2.3 筛板塔
  - 5.3.3 RadFrac模型功能详解—Rate-Based模式
- 5.4 萃取塔—Extract
  - 5.4.1 模拟案例
  - 5.4.2 萃取塔流程模拟
  - 5.4.3 Extract模型功能详解
- 5.5 本章练习
6 石油精馏塔
- 6.1 常减压装置简介
- 6.2 模拟案例
- 6.3 初馏塔模拟
- 6.4 常压塔模拟
- 6.5 PetroFrac模型功能详解
  - 6.5.1 流程连接
  - 6.5.2 计算模式
- 6.6 本章练习
7 Aspen间歇模块
- 7.1 简介
- 7.2 间歇精馏
- 7.3 间歇反应器
- 7.4 本章练习
8 固体模拟
- 8.1 煤的干燥
- 8.2 煤的燃烧
- 8.3 气固分离器
- 8.4 本章练习
9 AspenPlus软件在物性中的应用
- 9.1 本章练习
- 9.2 物性数据查询与分析
  - 9.2.1 模拟案例
  - 9.2.2 查询纯组分标量物性
  - 9.2.3 交互式物性分析
  - 9.2.4 表格式物性分析
- 9.3 物性估算
  - 9.3.1 模拟案例
  - 9.3.2 物性估算模拟
- 9.4 物性数据回归
  - 9.4.1 模拟案例
  - 9.4.2 物性数据回归模拟
- 9.5 电解质溶液计算
  - 9.5.1 模拟案例
  - 9.5.2 流程模拟

本章练习

6.6本章练习

6.1模拟某炼油厂常减压塔。

常压塔流程如图6-27 ：

图6-27

CGAS原油中瓦斯，OL原油；SS常底汽提蒸汽；GAS-常顶气，W塔顶切水，GN常顶油；CP1常一线；S1常一线汽提蒸汽；CP2常二线；S2常二线汽提蒸汽；CP3常三线；S3常三线汽提蒸汽；C4常四线产品；CB常底油

减压塔流程如图6-28：

图6-28

JGAS减压瓦斯，CB常底油； 1进减压炉油；JT减顶污油；J1减一线；J2减二线；J3减三线；J4减四过汽化油；JB减底渣油

蒸汽进料温度440℃，压力11kg/cm2，塔底蒸汽进料量2100kg/h，常一、二、三汽提蒸汽量各100kg/h。

常压塔和减压塔进料瓦斯数据如下表：

物料	流量，kg/h	组成,wt%
物料	流量，kg/h	H2	N2	H2S	CH4	C2H6	C2H4	C3H8	C3H6	NC4	IC4	丁烯-1	异丁烯	顺丁烯-2	反丁烯-2	IC5	C5=
瓦斯	268	0.572	0.26	0.094	0.34	32.8289	6.7814	0.67	40.636	0.5042	1.3942	0.5402	0.2695	0.254	0.0286	1.7658	1.0678

出料数据如下表：

物料	出料量 kg/h	进料压力 Kg/cm2	馏程							比重	产品抽出板
物料	出料量 kg/h	进料压力 Kg/cm2	IP	10%	30%	50%	70%	90%	EP	比重	产品抽出板
常顶汽油	5367	11	46	74		106		137	161	0.7273
常一线	6250	11	133	146		160		178	204	0.7922	10
常二线	30667	11	198	222		254		291	309	0.8431	22
常三线	20667	11	260	312		337		366	378	0.866	34
常四线	3250	11	243	349	395	410	427	450	488	0.8927	44
减顶油	1550	11	86	112	167	222	272	321	354	0.8257
减一线	8333	11	230	260		300		340	382	0.8778
减二线	62500	11	317	375		410	427	450	488	0.8927
减三线	14167	11	368	434		471	494	531	569	0.9264
减四线	9750	11	370	446	473	501	526		538/75	0.9372
减渣	149731	11		500/11		520/13			540/17.88	0.9798	D1160数据

操作参数见下表：

T1常压分馏塔	物性方法：BK10	常压炉过汽化率：3%(WT)	操作压力：1.3Kg/cm2	全塔压降：0.30kg/cm2
	实际板数：45	进料板：塔底	板效率：50%
		抽出板/返回板	中段回流量	中段回流取热量
	中段回流1	16/14	65000Kg/h	1.80Mkcal/h
	中段回流2	28/24	57000Kg/h	4.10Mkcal/h
	中段回流3	40/36	10000Kg/h	1.15Mkcal/h
T2减压分馏塔		减压炉过汽化率：3%（WT）	操作压力：20mmHg	全塔压降：10mmHg
	实际板数：四段填料	进料板：塔底	理论板数：15块
		抽出板/返回板	温差	中段回流取热量
	中段回流1	3/1	72	1.39Mkcal/h
	中段回流2	7/4	90	5.70Mkcal/h
	中段回流3	9/8	94	7.9515Mkcal/h
	冲洗油	9/10

设计规定见下表：

	常压塔	减压塔
设计规定	常顶汽油干点180℃	塔顶温度75℃
变量	塔顶产品量	中段回流1热负荷

6.6本章练习

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