Aspen Plus入门及DSTWU捷算介绍

Aspen Plus入门及DSTWU捷算介绍

摘要: Aspen Plus是用来计算平衡态体系数据的软件，通过Aspen Plus的计算模拟，可以得出模拟系统中所有物流的PFD参数，比如物流的温度，压力，密度，流量等参数，通过这些参数，我们可以推断出操作工况是否合适，操作条件是否合理，成功地找出运行状况下生产装置的瓶颈之处，从而在保证产品质量的前提下，提高产品产量和降低能耗。本文简要介绍Aspen Plus流程模拟软件的入门操作及注意事项，通过简捷法精馏计算DSTWU举例说明。

关键词：Aspen Plus,DSTWU,精馏计算，流程模拟

一、Aspen Plus入门

关于什么是Aspen ，百度百科里面对aspen的解释是：Aspen Plus是一个生产装置设计、稳态模拟和优化的大型通用流程模拟系统。AspenPlus是大型通用流程模拟系统，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Aspen Tech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。




软件的入门是一件很痛苦的事情，枯燥的英文界面，复杂的软件结构，安装的时候看到软件安装包是1.3G的时候，就感觉到一点痛苦了，首先对于软件的安装，第一次在家里安装的时候，自以为是地不看安装crack手册，一路next至最后，然后发现安装到半路就无法安装了，卸载重新安装怎么也安装不上了。于是重装windows系统继续安装，直至最后的安装成功。所以在安装软件的时候必须严格按照crack文件夹内的步骤进行安装，否则就会安装不成功或者不能运行。

最开始看的教程是大庆金桥的视频教程，该教程形象生动地对软件的操作进行了介绍和讲解，通过这个教程，可以系统地学习到软件用户界面的操作，以及各种数据的输入方式以及Aspen Plus的各种功能。教程通过大量的实例可以让新手较快地熟悉软件和上手。看这个视频教程大概花了两个星期的时候，通过跟着教程的实例进行操作慢慢地熟悉了软件的基本界面和操作。

看完大庆金桥的视频教程之后，于是开始在各大化工技术论坛查找资料和学习高手的学习经验，Aspen Plus的手册有很多，经过网上高手的指教，了解到其中比较重要的是《用户手册》《单元操作模型》、《物性方法和模型》、《物性数据》（现在网上流传的教程都是aspen plus 10.0中文版本的）这四本手册。从化工论坛千方百计下载了这四个教程，由于刚刚接触，所以也不知道该读什么，就先挑看得懂《用户手册》看，由于化工原理和化工热力学的知识也忘得基本差不多了，除了《用户手册》外的其余手册都基本没看懂。然后才发现以前学校里面的知识多么重要,一位前辈说过：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。现在真的很感觉到了这句话的重量。想要学好这个软件，就必须要把化工原理和热力学的课程重新捡起来。把理论和实践结合起来才会有最佳的效果。

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，大体来说，Aspen Plus你需要学会如下知识：

1、Aspen plus的界面。


对于Aspen Plus的界面我觉得分为如下三个部分，一是流程图窗口(process flowsheet window),数据输入浏览窗口（databrowserwindow)，控制面板（control panel)窗口，对于流程图窗口和控制面板很简单，只要你在工厂干过，看过PFD流程图并且是windows的用户，就没有什么难得地方，两分钟搞定。

Databrowser window是Aspen Plus最重要的部分，所有已知条件的输入以及数据模拟的结果都是从这个窗口进行显示。其中如下信息是所有的模拟都需要有输入的：组分（components),属性(properties),物流(streams),单元操作(blocks)。其中，组分的输入比较简单，流程用到什么成分你就输什么成份，Aspen Plus内置的数据库包括了1600多种常用物质，基本用到的化学物质里面应该都包含有，通过其内置的组分搜索器可以通过不同的条件对组分进行搜索，比如可以根据化学名称，分子式，沸点、摩尔质量、CAS值等进行查询。属性是一个难点，由于此部分内容与化工热力学关系十分紧密，对于不同的物系需要选用不同的化学计算方法，由于化工热力学忘记的差不多了，所以需要重新进行学习补充回来，或者反过来，如果你想温习化工热力学，那就去研究属性吧，网上高手支招说，结合Aspen Plus温习化工热力学，效率很高，可以通过《Aspen Plus的物性模型和方法》这本手册进行复习。物流和单元操作也是比较难的，这部分内容同化工原理的只是密切联系，不同的单元操作有不同的输入方法，只有先从简单的入手，我现在学习过的有DSTWU简捷法精馏设计和Distl简捷法精馏核算。

2、Aspen Plus能做什么，需要什么？

Aspen Plus是用来计算平衡态体系数据的软件，网上高手的经验之谈：Aspen Plus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Aspen Plus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。

这么说好像Aspen Plus也不过如此而已，但是Aspen Plus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，Aspen Plus已经自带了此类工具，你可以直接使用；

4).由于1)&2),Aspen Plus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。


还有以下几点：

1）Aspen Plus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)Aspen Plus可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。


Aspen Plus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。

二、
DTSWU简捷法精馏设计

通过一个多月的学习，对于Aspen Plus有了一个简单的认识，也通过下载的教程和实例case进行了一些简单的模拟应用。下面就DSTWU简捷法精馏设计进行简要介绍。

DSTWU 可对一个带有分凝器或全凝器
一股进料和两种产品的蒸馏塔进行简捷法设计。DSTWU假设恒定的摩尔溢流量和恒定的相对挥发度。

DSTWU 使用这个方法/关联式去估算

DSTWU 模块用Winn-Underwood-Gilliland捷算法进行精馏塔的设计，根据给定的加料条件和分离要求计算最小回流比、最小理论板数、给定回流比下的理论板数和加料板位置。

DSTWU 模型的连接图如下：

Aspen入门及塔的捷算介绍.doc (873 KB, 下载次数: 2614)

2010-1-15 10:15 上传

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