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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。
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。
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（后来才知道，我进到了厂里设计院的电脑中，呵呵，不知道现在还能否这么容易），当时好奇进去看了看，正好有aspenpfd手册，还是中文的，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（顺便说一下，从前在石化厂的时候我们一个工艺室才有两台老古董的电脑），从那时起我才开始接触该软件。学习的时候不能总问其他工程师（大家都很忙，问这种很初级的问题不受欢迎），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ASPENPLUS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（顺便在这里说一下，其实模拟的本质也就是计算，根据化工原理，热力学等等化工公式做计算而已，模拟只是因为它的程序界面，并且能做大的流程的计算），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，所以也不知道该读什么，就什么都看（顺便说一下，我十分推荐大家读一下物性方法和模型这本，那时我的热力学也忘得差不多了，一遍根本就看不懂）。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。我于是要了一份电子版。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。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？
2.aspenplus的界面。
基本上界面我个人认为可以分为两种，一是流程图窗口(process flowsheetwindow),另外是数据浏览窗口（databrowser window)，实际上应该还再加一个控制面板（controlpanel)窗口，这个窗口也很重要，但这个窗口只是在流程调试使用，并且涉及的内容初级入门者也不必花太多时间去看，先忽略。
流程图窗口很简单，上只要你在工厂干过，看过PFD流程图并且是windows的用户，就没有什么难得地方，两分钟高定。
databrowser(以后简称data窗）是aspenplus最重要的部分，这也是aspenplus区别于画图软件的地方（我有时在用aspenplus时，其他非技术人员看见了总是好奇地问我是不是在用画图软件，呵呵）。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（components),属性(properties),物流(streams),单元操作(blocks)。其中，组分没什么好说的，流程用到什么成分你就输什么成份，aspenplus内置的数据库包括了1600多种常用物质（有人问，那我需要的组分aspenplus中没有怎么办？呵呵，这里卖个关子，以后再讲比较合适，因为所需的内容不适合在初级中谈及）。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（我就是这样把热力学又学了一遍，个人观点，结合aspenplus温习化工热力学，效率很高），怎么研究？去读《aspenplus的物性模型和方法》手册。
回头看了一下前几天发表的原创3，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（以下是个人观点而非aspentech公司官方的解释，也许有误，欢迎高手指正）
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aspenplus也不过如此而已，但是aspenplus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。
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（虽然这组参数aspen数据库中已经有），那么就可以使用aspenplus的数据回归功能(dataregress)。该功能的用处在于，如果你的工艺是比较特殊的，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？
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。该类方程为单元操作过程计算提供必要的数据基础。
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：对于aspenplus的流程计算模式（还有其他模式如数据回归模式此处不讨论），你需要输入以下数据：
1.流程图
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？
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。
aspenplus的单元操作模型虽然和生产实际的设备很相像，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radfrac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是全回流操作的，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。
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，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？
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,问如下值分别是多少？
1.入口物料的密度，汽相分率。
2.换热器的负荷。
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？
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（aspenplus中称为idealproperty method)。简单的说，物性方法就是计算物流物理性质的一套方程，一种物性方法包含了若干的物理化学计算公式。对于本例而言至少包含了如下两个方程：
1.pv=nRT
2.dH=CpdT.
实际上，以上是一种最简单的计算方法，但结果是错误的，正确的解法下节再讲。
对于水-乙醇体系在此两种温度压力下，如果当作理想气体来处理，其误差是比较大的，尤其对于液相。按照理想气体处理的话，冷却后仍然为气体，不应当有液相出现。
那么应该如何计算呢？主要涉及以下过程：
1.对于汽相pvt计算，可以使用srk方程，从而可以得到密度。液相也可以使用状态方程计算密度，但此处不推荐使用，可以使用Rackett模型计算液相密度。
2.至于物流的相态，则首先需要做汽液平衡计算。
3.在进行汽液平衡计算时，液相应用活度系数方程计算组分的逸度系数，并且还需要使用拓展antoine方程计算蒸汽压力。
4.换热器负荷的计算比较复杂，可以使用进出口物流焓差来计算，那么需要计算出进出口物流的焓。
5.焓的计算有多种途径，对于液相比较常用的方法是计算理想液体混合物焓，然后再加上过剩焓计算出来。要计算非理想液体混合物过剩焓，则可通过混合物质汽相焓与蒸发焓
差来计算，非理想性比较强是还要考虑混合焓差。
由此可见，实际过程至少包含如下公式方程：
1.状态方程srk,
2.液相密度方程rackett.
3.拓展antoine方程.
4.汽，液相逸度系数方程
5.液相活度系数方程
6.汽相焓方程，通过srk方程导出，需要设计纯气体Cp=f(p,t)方程。
7.液相焓方程，相当复杂，此处不再重复。
8.其他方程，包括数学方程，比如以上计算时涉及到了微积分运算，汽液平衡的回归运算等等。
以上方程，如果需要我们用户去一个个选择出来，则是一件相当麻烦的工作，并且很容易出错。好在模拟软件已经帮我做了这一步，这就是物性方法。
对于本例，我们对汽相用了状态方程，srk,液相用了活度系数方程(nrtl,wilson,等等），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 propertymethod)。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（或者因该说在化工热力学中）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，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。
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。
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（弱）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。
1.了解ASPEN使用界面（如果英文基础不好，可安装金山词霸进行屏幕取词，最好是在使用前，熟悉各表单中不熟悉的英文名称）
2.了解各种模块（化工原理中的单元操作设备）
3.结合手册认知各单元模块
4.学会选择单元模块和熟知各模块的定义
5.用ASPEN打开初级班例题中CAD0001.BKP,掌握模块（BLOCK)的选择，工艺流程的绘制；
6.各种规定的选择和输入：从DATA中设定单位规定、组分规定、组份规定、物性规定、物料规定、单元模块规定；
刚开始的用户一定要在DATA-SETUP-SPECIFICATION(规定）-ACCOUNTING（帐户）中输入英文或阿拉伯数字，千万不要输入中文，系统不会识别中文。文件存盘用BKP扩展名文件，可以在不同版本的ASPEN软件中使用。
学习者一定注意ASPEN是将以前手算编程后的软件，软件中增加了各种参数设置和选择的变量，增加了自由变量的个数。在学习中不断参考有关化工工艺计算书籍和化工电算书籍和工程设计书籍，可以起到事半功倍的作用。
初学者一定熟悉各种状态方程、单元操作设备。
对了还有一点，我没有上过任何ASPEN的课程，呵呵，所以不知道别人是什么教的，我的初衷就是尽快上手，实战，如果一个人真的想从事ASPEN模拟工作或者开发的人，我可以推荐一下所需要看的书籍，不一定准确，但是我自己是从这么过来的，觉得还是有好处的，现在把书的名字罗列如下：
1物理化学：这一门课程是基础的基础，不能缺少的
2化工热力学：这一门课也是各种物性方程参考的基础，不能不学
3工程热力学：对于化工人来说不喜欢动力方面的内容，可是现在动力化工不分家，所以要看，其实很简单，呵呵
4化工原理：ASPEN偏重于化工过程，所以有关塔设备的基础知识来源于化工原理，需要细看。
5化学反应工程：针对动态模拟，反应动力学知识不可缺少，需要看看，只需要了解大致内容，需要的时候查书
6传热学：模拟过程之中换热过程不可缺少，适当的掌握各种换热器的工作原理是必要的。
7化工厂系统设计拥有大局思想才能有所作为，一定不能受到局部思想的约束，要有大局观念。
8 过程流程模拟 对于使用软件的人来说，如果不了解软件是如何工作的，那样真正就是经常说的垃圾进垃圾出了，没有物理意义的模拟是不能容忍的，我在帮别人做东西的时候，定要问清楚他想干什么，达到什么样的目的，这样才能够建立整体的思想。
以上就是我推荐给大家必看的入门书籍了，当然这些是不全面的，比如我要模拟甲醇合成过程，只要知道甲醇合成的基础知识了，推荐甲醇工学；要做（煤，生物质）气化过程模拟，推荐现代煤化工手册；要计算系统用平衡，推荐工程用分析方法；模拟天然气重整，推荐天然气-甲醇*（呵呵，具体名字居然忘了）；诸如此类等等吧，我也不是学化工的，所以记不清楚了还有哪些方面的了，就不举例子了，呵呵：）
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发表于 2010-7-16 01:59:45
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