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1、我是如何学习Aspen的是如何学习流程模拟软件的 摘自- 就我的经历，谈一些看法，希望能对新入门的技术工作者有点帮助。8 D, E. d; j, g% C6 # 学习流程模拟软件基本上有两类技术人员，一是设计院的工艺设计师，还有是工厂的工艺员。据我所知，一般设计院都会有模拟软件的培训，大概是不需要读此入门介绍了。 另外就是工厂的工程师了，由于我是在工厂工作的，所以经验可能对工艺员更有帮助。 l& i* P9 m0 h! 2 z% O3 Y; E( 最早在石化厂时，根本没有听说过模拟软件，后来又一次在内网闲逛，发现了一个叫aspen的目录，当时好奇进去看了看，正好有aspen的pfd手册，还是中
2、文的，随便一看，发现这个东东好像能做模拟，觉得特好玩，就安装到了电脑上，毫无疑问，由于aspen的安装不像其他软件，根本不能运行，也就罢了。 后来去了一家外资的工厂，这家公司的实力很强，aspen和hysys就在网上供下载安装，而且周围的两个工程师也都很厉害，aspen是他们必备的工具。发现他们在用aspen，于是也想学，便要求IT部门安装了ASPENPLUS在自己的电脑上，从那时起我才开始接触该软件。( l6 J8 b$ D+ s) 6 q b 学习的时候不能总问其他工程师，那时也没有现在这么多的网络资源，唯一的老师就是ASPENPLUS自带的英文版手册。刚学ASPEN时，更本不知道ASPE
3、NPLUS是用来做静态模拟的，还以为它能像仿真机一样的工作呢。记得第一次学ASPEN时，我想模拟一个加热炉，于是在模型库中发现换热器里有一个加热炉的图标，于是画在流程图中，并且试图连接LPG和物料流，却怎么也不成功，呵呵。前后弄了一个多月，愣是入不了门，但多少也了解了原来ASPEN是做平衡态模拟，并不是仿真机。 软件入不了门是一件很痛苦的事情。那时我们工厂的Aspenplus流程模拟已经被公司内部的其他专家开发出来，但我看来看去也弄不明白，只好啃那些英文版的手册。读过手册的人都知道，Aspenplus的手册有很多，其中比较重要的是单元操作模型，物性方法和模型，物性数据等。由于我一点都不懂，所以
4、也不知道该读什么，就什么都看。读了大约有几个月的时间，我们新来了一位同事，他有中文手册，就是大家经常能在网上看到的10.0版的那一套。我于是要了一份wiki电子/wiki版。也不知道是怎么回事，突然就明白了，单元操作模型是一种抽象的过程，选择哪一个模型，取决于你有的条件和你所想要求的结果。呵呵，这句话现在看来简单，但当时我真的是花了几个月的时间才明白。s% X! O* S, a v 期间一位同事去燕化培训了一个星期，回来我翻了翻带回来的资料，跟着资料作了几个简单的模拟，就彻底明白了Aspenplus是怎么回事。然后再翻看手册，一切都恍然大悟，原来是这样的。由于之前已经读过了手册，现在再翻看就很
5、容易了，我的Aspenplus才开始突飞猛进。 经验：不要认为你现在的看起来毫无希望的努力是无用的，以后你会发现你现在的基本功是多么的重要。 其实一旦入了门，流程模拟软件学习起来就很简单了，很多功能触类旁通很容易就懂了，比如说如果知道了sensitivity, 那么optimizaiton,desian spec就很容易了。大体来说，aspenplus你需要学会如下知识： 1.aspenplus需要什么，能做什么？8 J& A0 $ P; V* w1 B9 L. o 2.aspenplus的界面。: c( w+ 6 p5 l $ q1 J 基本上界面我个人认为可以分为两种，一是流程图窗口(pr
6、ocess flowsheet window),另外是数据浏览窗口是aspenplus最重要的部分，这也是aspenplus区别于画图软件的地方。你需要在这个窗口中输入所有的已知条件，并且运行后观看运行结果。其中如下信息是所有的模拟都需要有输入的：组分。属性是一个难点，高难点，我认为这是考察技术人员模拟水平高低的一个重要点。此内容与化工热力学关系十分紧密，如果你忘了，那么赶紧去看看化工热力学吧，或者反过来，如果你想温习化工热力学，那就去研究属性吧，怎么研究？去读aspenplus的物性模型和方法手册。& F% _, * _1 s; x/ U5 B O, R& o 回头看了一下前几天发表的原创3
7、，注意到没有阐述问题1：aspenplus需要什么，能做什么，现在觉得这部分还是很有必要说明一下的。 先说aspenplus能做什么1 O7 g1 H7 L) g- z0 L- d aspenplus是用来计算平衡态体系数据的软件，这句话的意思有以下几点： 1.aspenplus是计算软件，和其他开发的或者我们自己开发的计算程序没有区别。比如我们自己搞一个srk 方程的计算程序，其核心与aspenplus没有什么不同，都只是根据化工热力学，化工原理等等公式，输入一些已知条件，然后运行得到结果而已。; |8 L2 6 3 r. 7 ? 这么说好像aspenplus也不过如此而已，但是aspenp
8、lus的强大之处在于：1）.它几乎内建了所有化工过程所涉及的原理公式，也就是说化工专业的课程他全部都包括了；2).它附带了完善的数据库，囊括了所有你需要去化工手册上查找的数据;3).强大的其他分析工具，比如改变输入会怎样影响输出?aspenplus已经自带了此类工具，你可以直接使用。4).由于1)&2),aspenplus可以很方便的计算出大的复杂的流程，这也是它称之为模拟软件的原因。 这里还想补充一下：1）.aspenplus由于已经自带了大量的数据库，并且你可以得到这些数据，那么你就不需要再去查化工手册了。比如，纯物质的比热，临界点温度，压力等等常数你都可以得到。2).aspenplus可
9、以计算得到任意计算物流的几乎所有的物理性质，比如：密度，比热，湿度等等工艺工程师所关心的数据。 aspenplus是平衡态体系的软件。它不是仿真机，也不是动态模拟软件，并且所计算的体系都是假设已经达到平衡态，即不考虑时间的作用。比如相平衡计算，只能计算达到平衡时体系是什么组成，温度压力等等是多少，不能处理非平衡的问题。4 _+ O: R + J+ W7 S3 V- P 另外发几句感慨，装修房子真是一件很累的事情，其最大的累不在于工程，而是如何防止受JS的骗，我要无数次的在论坛上看功略，无数次的去不同的建材市场挑选比较，估计装修完以后我就可以开一间装修公司了。想想我们中国老百姓真是可怜，要处处提
10、防着假冒伪略，上当受骗，其实这是一种国人的内耗，最终受苦的是我们大家。所以我希望大家能够认认真真的做好本职的工作，只有这样大家才能一起共同受惠。; Y3 L( w! U* L% x$ Q% I 好了，话归正题，继续上一节aspenplus能做什么？ aspenplus还有一个十分有用的功能，就是根据实验数据回归出一些常数供其它地方使用。举个常见的例子，如果你在实验室中，测量了水-乙醇体系在不同压力温度下，汽液平衡时的汽液平衡组成，现在想根据该实验结果得到wilson方程的水-乙醇参数，那么就可以使用aspenplus的数据回归功能(data regress)。该功能的用处在于，如果你的工艺是比
11、较特殊的，aspenplus的数据库内没有内置你所研究的体系，那么你就可以先用数据回归功能得到相应的参数，再做模拟。该功能的具体用法以后再说。 下一个话题：aspenplus需要什么？$ a- i$ s1 0 t7 w$ ?! D- W, b; P! s 前面说过，aspenplus是一个根据方程计算的软件，那么很明显，是方程必然需要已知条件才能解出未知数，所以aspenplus需要的是方程的已知数，已知数可以多，却不能少，否则方程无解。 aspenplus的方程我认为可以分为三大类： 1.热力学方程，这是与具体的工艺流程无关的方程，如理想气体方程，nrtl方程，非理想溶液焓模型方程等等。该类
12、方程为单元操作过程计算提供必要的数据基础。2 A; L7 I# Y* |& z 2.单元操作方程，如换热器，精馏塔等等单元操作过程的计算，涉及到三传一反，这部分主要是和化工原理有关。 3.数学方程，这部分主要是用来解方程时涉及到的一些数学计算方法，与我们工程技术人员关系不大。 我认为第一类方程即热力学方程是aspenplus的基础，建议在aspenplus入门以后要好好的重点的学习一下，精读一遍aspenplus物性方法和模型手册。第二类方程相对而言不是太难，而且我认为也没有必要去精读，只要熟悉其原理即可。实际上aspenplus在其单元操作手册上也并没有写明单元操作模型的方程。 具体地说：对
13、于aspenplus的流程计算模式，你需要输入以下数据：% P, z1 Q4 % x5 1.流程图) |! S# J V; n3 a 2.组分 3.物性方法 4.起始物流数据，其组分，温度，压力，其他物流数据aspenplus可以计算出来。 5.所有单元操作模型数据 6.其他非必要数据，这主要是指如果你使用其他的功能，如设计规定，灵敏度分析等等。 关于流程图，需要特别指出的一点是： 单元操作的模型由两个因素决定：1.你有什么已知条件;2.你想得到什么结果。不同的单元操作模型所能计算的和所需要的条件是不同的，具体请参考单元操作模型手册或者联机帮助。 aspenplus需要什么？1 e) f/ o
14、7 H$ z6 u- _# 这里想再次强调一下：单元操作模型的选择由两个因素决定：1.你有什么已知条件;2.你想得到什么结果。这句话需要灵活运用，我想再深入的讲一点。7 Z1 J! m* W+ z aspenplus的单元操作模型虽然和生产实际的wiki设备/wiki很相像，但是，操作模型不等具体设备，它是过程的一种抽象。你想解决的过程是怎样的才能决定你所选择的模型，而不是由具体的设备决定的。 据个比较典型的例子：aspenplus中有radfrac模型是个典型的精馏塔详细计算模型，基本上可以等同于现实操作的精馏塔设备，模型有冷凝器和再沸器。曾有人问我，他想计算冷凝器的详细结构该怎么办？因为r
15、adfrac本身没有关于冷凝器的结构的计算啊。解决的办法很简单，你将radfrac的冷凝器设为无，然后在塔顶汽相添加一个heatx或者hetran换热器就可以了。而且还有人问精馏塔怎么不能设置全回流呢？说实话，我并不明白有什么精馏塔在正常状态下世全回流操作的，但如果你非要设成全回流也不是没有可能，用我前面讲的方法，将换热器的出口再返回精馏塔就可以了。3 ?# , v a& r8 w 好了单元操作模型的选择就到这里。下面讲一下物性方法的选择。 对于初学者而言，除非他十分熟悉热力学的内容，否则物性方法的选择确实是个难点，在你们还没有重新学习过热力学或者精度过aspenplus物性方法和模型手册之前
16、，出于学习软件的目的，我大概讲一下物性方法。 首先要明白什么是物性方法？. F$ W6 n! K1 Y4 k3 D7 I0 k 比如我们做一个很简单的化工过程计算，一股100C,1bar的水-乙醇(50：50摩尔比，100kmol/h）的物料经过一个换热器后冷却到了80C,0.9bar,问如分别下值是多少？2 R- E; m7 Y5 g) Y4 Z 1.入口物料的密度，汽相分率。1 u P! 7 _+ o; P 2.换热器的负荷。& q; I9 B8 _, t. B1 z 3.出口物料的汽相分率，汽相密度，液相密度。复杂一点，我还可以问物料的粘度，逸度，活度，熵等等。 以上的值怎么计算出来？
17、好，我们来假设进出口物料全是理想气体，完全符合理想气体的行为，则其密度可以使用pv=nRT计算出来。并且汽相分率全为1，即该物料是完全气体。由于理想气体的焓与压力无关，则换热器的负荷可以根据水和乙醇的定压热熔计算出来。 在此例当中，描述理想气体行为的若干方程，就是一种物性方法，在aspenplus中将此中方法叫做活度系数法，如果你选择nrtl方程，就称为nrtl方法，wilson方程就成为wilson物性方法(wilson property method)。这种物性方法中已经囊括了所有我上面提到的方程公式。 在aspenplus中有两大类十分重要的物性方法，对于初学者而言，了解到此两类物性方法
18、，基本上就可以开始着手模拟工作了。 大体而言，根据液相混合物逸度的计算方法的不同，物性方法可以分为两大类：状态方程法和活度系数法。状态方程法使用状态方程来计算汽相及液相的逸度，而活度系数法使用状态方程计算汽相逸度，但是通过活度系数来计算液相的逸度。 常见的状态方程有ideal,srk,pr,lk方程以及他们的一些改进方程.状态方程法就是基于此类状态方程来计算逸度，压缩因子，焓等等的物性方法。9 z2 g! k # r4 R) J 常见的活度系数方程有nrtl, wilson,uniquac等。活度系数法就是基于此类活度系数方程来计算液相逸度，液相焓等的物性方法。( K5 0 G( J ?& b0 R9 I 一般而言，对于常见的烃类如烷，烯，芳香族，无机气体如O2,N2等非极性的化合物，选用状态方程法；对于极性强的化合物，如水-醇，有机酸体系选用活度系数法。另外对于汽相聚合的物质，应选用特别的活度系数法，可以计算汽相聚合效应。对于无机电解质体系，选用elecnrtl物性方法。
